火星恶劣的环境给测量风速带来了巨大的挑战，但新的技术进展使收集更准确的数据成为可能。

研究人员开发了一种使用压电换能器的新型声波风速测量系统，可以更快、更精确地测量火星风。这项技术可以测量每秒100次的风速，比以前的方法有了很大的改进。收集更详细数据的潜力对未来的火星任务至关重要，包括像“机智”号直升机这样的小型飞行器的操作。

测量火星风速的挑战

火星是出了名的不适宜居住的环境，在火星上一天的温度波动很大，平均温度为零下80华氏度。它的表面大部分被红色尘埃覆盖，地形以陨石坑、峡谷和火山为特征。而且它的大气非常稀薄，密度只有地球的1%左右。

不用说，测量这颗红色星球上的风速是一项挑战。火星着陆器已经能够捕捉到测量结果 —— 一些测量了被风吹过的加热物质的冷却速度，另一些用相机拍摄了风吹过的“故事”。这两种风速测量方法都对地球的气候和大气产生了有价值的见解。

但天文工具仍有改进的空间，特别是在未来几年将宇航员送上火星的计划展开的情况下。

风测量技术的创新

在AIP出版社代表美国声学学会出版的《JASA》杂志上，来自加拿大和美国的研究人员展示了一种新型的声波风速测量系统，该系统具有一对窄带压电换能器，可以测量声音脉冲在火星空气中的传播时间。该研究考虑了换能器衍射效应和风向等变量。

作者罗伯特·怀特说：“通过测量声音向前和向后传播的时间差异，我们可以在三维空间中精确地测量风。这种方法的两个主要优点是速度快，在低速下也能很好地工作。”

对未来火星任务的影响

研究人员希望能够测量到每秒100次风速，以及速度低至1厘米/秒的风速，这与以前的方法形成了显著的对比，以前的方法只能记录每秒1次风速，并且很难追踪低于50厘米/秒的速度。

怀特说：“通过快速准确地测量，我们希望不仅能够测量平均风，还能测量湍流和波动风。这对于理解大气变量很重要，这些变量可能会给小型飞行器带来问题，比如最近在火星上飞行的机智号直升机。”

新系统的精度和速度

研究人员描述了超声波换能器和传感器在很宽的温度范围和很窄的二氧化碳压力范围内的特性，二氧化碳是火星上的主要大气气体。根据他们的选择，他们显示温度和压力变化只会导致名义错误率。

展望未来的火星探索

“我们正在开发的系统将比以前使用的任何系统快10倍，准确10倍，”怀特说。“我们希望在考虑未来的火星任务时，它能产生更多有价值的数据，并提供有关火星气候的有用信息，也许还能更好地了解我们自己星球的气候。”

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