Space Exploration Technologies

Сейсмичность Марса - Характеристика аппаратуры и ветровые помехи

Характеристика аппаратуры и ветровые помехи. Первая сейсмограмма с Марса была передана в осенний марсианский полдень 4 сентября 1976 г. В момент включения сейсмометра на Земле было 00 ч 53 мин 01 с по Гринвичу - миг рождения марсианской сейсмологии.

Сейсмическая станция включала в себя трехкомпонентный сейсмометр, усилители, фильтры, магнитную память, автоматику для выделения, сжатия во времени, калибровки и передачи сигнала на Землю. Размер станции 12х12х15 см, вес 2,2 кг, потребляемая мощность - 3,5 Вт. Сейсмометры - электродинамические, настроенные на регистрацию скорости смещения, их резонансная частота 4 Гц, затухание 0,6. Частотный диапазон регистрации 0,1-10 Гц, максимальное увеличение тракта 218000 (на частоте 3 Гц), минимально различимый сигнал 2 мкм на 3 Гц и 10 мкм на 1 Гц. Марсианский сейсмометр в 70 раз "грубее" лунного, его чувствительность соответствует фону микросейсм при тихой погоде на Земле.

При мягкой посадке вертикальный сенсор получил наклон 8° (допустимый - 15°), один из горизонтальных оказался направленным на северо-запад (N 31° W), второй, ортогональный, - на юго-запад (S 59° E).

Первые 62 марсианских дня наблюдения шли 6-дневными сериями в разных режимах. Когда Марс на 40 .дней зашел за Солнце, регистрация велась в ждущем (нормальном) режиме. Передача на Землю сначала шла каждые сутки, в дальнейшем - дважды в неделю. Каждая команда содержала "распоряжение" о режиме регистрации, увеличении на вертикальном и горизонтальном каналах, частоте фильтра, калибровочном сигнале, времени выполнения команды.

Порывы ветра фиксировались независимо метеоприборами и сейсмометрами, их можно было сравнивать.

При анализе марсианских сейсмограмм в земных лабораториях удалось отделить ветровые помехи от приборных (работа электродвигателя, грунтозаборника, поворота антенн): эти помехи оказались более высокочастотными и легко "срезались" фильтрами.

Основной источник микросейсм на Марсе - ветер. Отмечены суточные и сезонные вариации направления и скорости ветра марсианским летом. Первые 60 сут наблюдений самыми тихими были ночные часы с 18 ч (2ч после захода солнца) до 4 утра, скорость ветра не превышала 1-2 м/с (она фиксировалась только метеодатчиками - порог сейсмической чувствительности составил 3 м/с). С восходом Солнца ветровые эффекты усиливались, перерывы длились 1-3 мин, создавая помехи,. между ними на 10-50 мин устанавливалось затишье.

В период 60-90 сут с начала регистрации затишье длилось с 18 ч вечера до 7 утра, а максимальные порывы (до 7-10 м/с) начинались вскоре после полудня. Тихая ночь, относительно тихое утро, увеличение ветра после полудня - таков ветровой характер марсианской осени. При этом ранним утром ветер дул с северо-востока, с 7 до 9 ч он менялся на юго-восточный, в полдень,, продолжая вращение по часовой стрелке, становился юго-западным, а после полудня - северо-западным. Период смены сезонов был отмечен штормовыми ветрами и соответствующими микросейсмическими бурями. На 119-е сутки с 11 утра ветер превысил 7,5 м/с, а после полудня наблюдались порывы до 15,1 м/с. Экстремальное "ненастье" пришлось на 131-132-е сутки наблюдений: ветер превышал 18 м/с и вызывал напряжения в конструкции спускаемого аппарата. Существенно, что микросейсмы были обусловлены дрожанием "Викинга" под ветром, а не колебаниями грунта. Об этом говорит тесная корреляция: амплитуда перемещений сейсмометра пропорциональна квадрату скорости ветра - именно такое соотношение характеризует турбулентные вихри.