Vindmåling på mars – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

10. maj 2008

Vindmåling på mars

Hej Phoenix
Tillykke med al successen indtil nu.

  • Mht. Telltalen: Bliver der midlet over dens afbøjning? Jeg har bemærket, at den dingler/svajer i vinden (som jo også vindposer gør).
  • Hvordan bestemmer den retningen? Er der 3-4 sensorer ved dens stilk; f.eks. koblet i en bro?

Supplerende:
Og som er "on" kontinuerligt eller kun i perioder? Har I så noget software, som kan aflæse vindvektoren fra skærmen?

Med venlig hilsen
N F

Bestemmelsen af vindens retning sker optisk ved målinger (billeder) af Telltalen med missionens stereo-kamera. Det er derfor, der er et spejl placeret under "halen" på telltalen, sådan at man også ser den nedefra. 

Oprindelig blev Telltalen valgt som vindmåler fordi en elektronisk vindmåler ville blive dyrere end der var midler til i projektet; også fordi Telltalen leveres af Danmark uden (væsentlige) udgifter for NASA. Kombinationen med kameraet  og Telltalen blev så valgt for at minimere krav om yderligere elektroniske komponenter og fordi kameraet allerede var en del af payload.

Fidusen er, at det er det samme hovedkamera (stereo), som kikker på en lang række forsøg. Telltalen er konstrueret i Århus (der er Mars-grupper både i Århus og København med et bredt samarbejde) og den er kalibreret i en lavtryks vindtunnel  i Århus, som kan arbejde med samme luftarter og tryk som på Mars.  Der ligger på den måde en lang udviklingshistorie bag den færdige vindmåler.

Stereokameraet, som anvendes til vindmålingerne med Telltalen er det samme stereokamera, som med en række forskellige bredbånds og smalbånds optiske båndpasfiltre laver billeder af overfladen, måler vanddampindhold i luften, måler på solindstrålingen, måler afstande og størrelser af objekter på overfladen, gasser i  atmosfæren  (ikke mindste vand) og mange andre ting.

Filtrene sidder inde i kamera-systemet på en drejelig skive, hvor de er beskyttede mod omgivelsernes støv.  NBI's reference-farveprøver (radiometriske kalibrerings-targets) bruges til kalibrering af farverne i billederne fra kameraet, idet farverne på disse reference-prøver kendes helt præcist fra målinger foretaget med præcis de samme farveprøver her på jorden.  Det betyder, at når man producerer farvebilleder af kameraet mange sort hvide billeder optaget gennem de forskellige filtre), måler man på vores farveprøver med (mindst 3) bestemte farvefiltre, tager billeder ude i terrænet eller af geologiske prøver, og korrigerer så farverne efter farveprøverne, sådan at de bliver korrekte ud fra farverne på vores farveprøver.

Dermed sikrer man sig imod såvel ændring i følsomheden i kameraet og den anderledes belysning på Mars (støvet i atmosfæren gir for eksempel lyset et rødligt skær). Der er udviklet software til alle mulige mere eller mindre eksotiske analyser af billederne. Det er blevet gennemprøvet i opstillingerne her på jorden og bliver løbende videreudviklet under brugen på Mars. Man har kopier af hele landeren med samtlige instrumenter i modelkamre (en stor "sandkasse"), sådan at uforudsete eller mærkelige reaktioner og særlige programmeringer kan gennemprøves og valideres inden anvendelse på Mars.

Man planlægger forsøg løbende, også måling af vindhastigheder, og programmerer landeren og dens instrumenter til at gøre det man ønsker (på grund af tidsforskydningen og missionens kompleksitet må man se et stykke tid frem). Det er for en stor del danskere som styrer brugen af kameraerne og arbejder med den detaljerede analyse af data i kontrolcenteret. Vi har et hold i Mars Phoenix Mission Science Operations Center ved Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona. Det danske hold derovre ledes af lektor Morten Bo Madsen sammen med seniorforsker Haraldur Páll Gunnlaugsson (Palle) og holdet består udover de to af en række unge PhD studerende.

Vores farveprøver er udstyret med 6 store farvefelter med magneter under og en del mindre farveprikker. Farverne er knuste mineraler, som vides at være farveægte selv efter længere tids ophold i kraftigt ultraviolet lys, i de kraftigt varierende temperaturer på Mars.

Magneterne er konstrueret sådan at der ikke kommer magnetisk rødt støv på centrerne af farveprøverne. Det har vist sig, at stort set al luftbåret marsstøv er mere eller mindre magnetisk, og magnetfelterne er konstrueret, så støvet trækkes væk fra farvefelternes centrer sådan at disse holdes så rene som muligt for støv.

Samtidigt kan man få oplysninger om støvets magnetiske egenskaber. Vi har tre sådanne farveprøveskiver siddende på landeren forskellige steder, så kameraet kan se dem i flere retninger. De er omhyggeligt udmålte her på jorden, så de kendes vældigt godt.

Der forskes og undervises i Mars og udforskning af de øvrige planeter samt udvikling af apparatur til denne type målinger på NBI.

Med venlig hilsen
Morten B Madsen, lektor

Malte Olsen