文章來自:博科園官網(wǎng)(www.bokeyuan.net)
自從阿波羅登月計劃那時,登月的宇航員在月球表面不同位置部署了幾個測量站,并出人意料地發(fā)現(xiàn)地球上唯一的天然衛(wèi)星,遠(yuǎn)非地震不活躍以來,美國宇航局(NASA)也是人類至今43年就沒有測量過月球地震。美國宇航局位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達(dá)德太空飛行中心地球物理學(xué)家特里·赫福德(Terry Hurford)如愿以償,他現(xiàn)在與亞利桑那州立大學(xué)合作伙伴正在開發(fā)的下一代,高度堅固耐用的地震儀。
將是美國宇航局在Artemis計劃下用來更詳細(xì)地探索月球的創(chuàng)新新技術(shù)和系統(tǒng)之一,地下月球研究和監(jiān)測實驗,該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不僅將繪制月球內(nèi)部,從表層到核心,而且還會提醒宇航員注意月球地震事件(月震)。美國國家航空航天局(NASA)發(fā)展和推進(jìn)月球儀器(DALI)正在支持這一研究努力,在阿波羅登月之前,科學(xué)家們沒有意識到月球的震動。
圖示:與過去部署的系統(tǒng)不同,下一代地震儀可以自主部署,在這張照片中,阿波羅12號宇航員艾倫·比恩攜帶著阿波羅月球表面實驗包前往月球上的部署地點。
從1969年到1977年,作為美國國家航空航天局(NASA)阿波羅月球表面實驗(ALSEP)一部分部署的儀器記錄了12000次月球地震事件,包括流星撞擊和深淺月球地震,強(qiáng)度從不到3級到高達(dá)5級不等。但1977年,美國宇航局關(guān)閉了ALSEP陣列,盡管科學(xué)家們?nèi)栽谕诰駻LSEP數(shù)據(jù),但對月球內(nèi)部的了解仍處于初級階段,而且是有限的。因此,更多地了解月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu),并為宇航員提供早期預(yù)警系統(tǒng)是很重要的。
關(guān)鍵儀器之一將是地震計,特別是一種易于部署、堅固耐用、建造成本相對低廉的儀器,其性能標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計將達(dá)到最高要求。研究團(tuán)隊正在專門設(shè)計這樣的設(shè)備,以美國宇航局或商業(yè)著陸器或月球車系統(tǒng)都可以部署它,無論地形和任務(wù)持續(xù)時間如何,長期目標(biāo)是建立地震臺網(wǎng)。由于過去幾個美國宇航局技術(shù)開發(fā)項目以及戈達(dá)德內(nèi)部研究和開發(fā)(IRAD)計劃的投資已經(jīng)相對成熟,一旦DALI資金在三年內(nèi)結(jié)束,預(yù)計將幾乎準(zhǔn)備好部署。
另外五個涉及戈達(dá)德專家的團(tuán)隊獲得了DALI資助,以推動其他儀器的發(fā)展,確保該中心在美國宇航局的下一個探索時代發(fā)揮作用。Suplime提供了比其他系統(tǒng)更好的性能:在阿波羅月球網(wǎng)絡(luò)全面部署之后,有過幾次建造行星地震儀的努力。美國宇航局最終將它們送上了火星海盜任務(wù),金星金星13號和14號任務(wù),現(xiàn)在是火星洞察號任務(wù),這是美國宇航局第一次致力于探測火星表面以下的任務(wù)。
圖示:MarsInsight任務(wù)地震儀是迄今為止最好的;然而,部署臂必須將其定位。
阿波羅時代的儀器對傾斜很敏感,因此,宇航員必須對它們進(jìn)行定位。雖然火星洞察號儀器是迄今為止性能最好的行星地震儀,但它的傳感器系統(tǒng)非常大,復(fù)雜的機(jī)械臂必須展開儀器。Suplime是基于分子電子傳感器(MET),亞利桑那州立大學(xué)正在為這一努力做出貢獻(xiàn)的一項技術(shù)。MET用于地面地震學(xué),依賴于一種對地震加速度有反應(yīng)的流體。
流體流經(jīng)傳感元件,該傳感元件產(chǎn)生可測量的電流,從而提供高精度的地面運動數(shù)據(jù),MET技術(shù)的美妙之處在于它堅固耐用,易于部署。單元將包括三個傳感器,它們在儀器外殼內(nèi)朝向不同方向。例如,如果包裹翻滾并側(cè)翻,方向不會削弱SUPRIME收集數(shù)據(jù)和定位地震活動源的能力。換句話說,儀器包裝不需要精確定位就能完成工作,此外,它沒有活動部件,很容易制造。
美國宇航局戈達(dá)德技術(shù)專家?guī)椭倪M(jìn)了傳感器的設(shè)計,包括額外的密封和更好的傳感器安裝方式,但最重要的貢獻(xiàn)是讀出電子設(shè)備,它以先進(jìn)的抗輻射專用集成電路(ASIC)為特色,將儀器的質(zhì)量和功率要求降至最低。
博科園|研究/來自:美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心
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