• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
25.06.2021
Василий Парфенов
1
1 167

Землетрясение впервые удалось зафиксировать с воздушного шара. Эта технология пригодится венерианским зондам

3.4

Инженеры Лаборатории реактивного движения NASA разработали и опробовали способ регистрации подземных толчков с помощью приборов на воздушных шарах. Подобным же образом могут изучать недра Венеры перспективные исследовательские аппараты, которые расположатся в сравнительно безопасных верхних слоях ее атмосферы. А разместить долговременные сейсмометры на поверхности этой планеты пока не представляется возможным.

Землетрясение впервые удалось зафиксировать с воздушного шара. Эта технология пригодится венерианским зондам
©NASA, JPL

Серию экспериментов специалисты JPL провели еще в 2019 году, но обработка их результатов заняла продолжительное время. Научную работу с описанием метода и анализом полученных данных они недавно опубликовали в журнале Geophysical Research Letters.

Подземные толчки вызывают колебания окружающего воздуха, которые могут улавливать приборы на летательных аппаратах. Но это в теории, а на практике эту концепцию до недавнего времени полноценно ни разу не проверяли. И если на Земле у человечества есть отличная возможность расположить множество чувствительных сейсмометров по всей поверхности планеты, то на других небесных телах такая роскошь может быть недоступна.

Американская Лаборатория реактивного движения (JPL) создала сравнительно простой аппарат для экспериментального подтверждения возможности регистрации землетрясений таким способом. Он представляет собой небольшой блок аппаратуры с высокочувствительным барометром. Проходя мимо него, акустические волны вызывают небольшой скачок давления воздуха, который и регистрирует прибор.

Землетрясение впервые удалось зафиксировать с воздушного шара. Эта технология пригодится венерианским зондам
©NASA, JPL

Проверить свою разработку в реальных условиях инженеры JPL решили в июле 2019 года. Тогда между четвертым и шестым числом около города Риджкрест в штате Калифорния произошла серия мощных землетрясений. За ними последовали порядка десяти тысяч афтершоков (повторных, более слабых толчков) на протяжении полутора месяцев. Блоки аппаратуры с барометрами разместили на четырех воздушных шарах типа «гелитроп».

Такие воздушные шары запускаются на рассвете и набирают высоту за счет нагрева наполняющего их газа солнцем. К вечеру, когда температура баллона падает, он снижается с 18-24 километров обратно на землю. Удача улыбнулась ученым 22 июля: афтершок магнитудой 4,2 зафиксировали приборы двух шаров. Правда, на одном соотношение сигнал-шум оказалось слишком плохим, так что его данные пришлось признать нерепрезентативными.

Зато второй барометр отчетливо уловил волну инфразвука, которая пришла к нему через 32 секунды, после того, как на расстоянии около 80 километров от него произошло землетрясение. Шар в этот момент находился на высоте порядка 4,8 километра. Этот момент стал первым случаем в истории, когда подземные толчки удалось зафиксировать с аэростата. Хотя, конечно, для понимания своего триумфа ученым пришлось несколько месяцев анализировать данные с барометра и сопоставлять их с показаниями наземных сейсмометров при помощи разнообразного ПО.

Тем не менее на основе этих результатов специалисты NASA смогут разработать новые продвинутые модели. А уже они, в свою очередь, позволят создать приборы воздушного базирования для регистрации сейсмических колебаний. Как на Земле, так и на других планетах с плотной атмосферой.

Важность сейсмометров

Большая часть информации об устройстве нашей планеты получена учеными при помощи тщательного анализа данных с сейсмометров. По тому, как волны распространяются в недрах небесного тела, можно составить картину их устройства. Причем человечество успело провести подобные эксперименты не только на Земле, но и на других небесных телах — Луне и Марсе. Сравнивая строение разных планет и их спутников, ученые получают более полное представление об эволюции подобных объектов и устройстве мира в целом.

С Венерой, однако, есть проблема: на ее поверхности температура превышает 460 градусов Цельсия (плавится свинец), а давление в 92 раза выше, чем на Земле (ветер передвигает небольшие камни и отесывает их в гальку, как вода). В таких условиях еще ни один венерианский исследовательский зонд не смог проработать существенно дольше двух часов. А для полноценных сейсмических наблюдений датчик должен функционировать несколько месяцев, а лучше — лет.

Землетрясение впервые удалось зафиксировать с воздушного шара. Эта технология пригодится венерианским зондам
©NASA, JPL

Альтернатива, разрабатываемая Лабораторией реактивного движения, выглядит заманчиво. Аэростаты на Венере уже испытывали в советских миссиях аппаратов серии «Вега». Каждый из них на этапе спуска через атмосферу выпускал два зонда, представлявших собой воздушные шары с набором научного оборудования под ними. Эти аэростаты на протяжении 46 часов дрейфовали в венерианской атмосфере на высоте около 54 километров.

В этом регионе условия довольно близки к земным: давление около половины атмосферы, а температура колеблется между 27 и 43 градусами. То есть при желании на этой высоте можно разместить долгоживущий исследовательский зонд, удерживающийся на аэростате. Первый подобный аппарат на Венеру NASA планирует запустить в 2030 году, в рамках миссии DAVINCI+. Пока не уточняется, будут ли на него установлены барометры.

Но с точки зрения удобства регистрации землетрясений приборами атмосферного базирования Венера гораздо удобнее Земли. Расчеты инженеров JPL показывают, что на второй планете от Солнца инфразвуковые волны будут распространяться не менее чем в 60 раз эффективнее, чем в земном воздухе. Значит, даже у аппарата, находящегося на высоте порядка 50-60 километров, будет шанс зафиксировать сейсмические колебания. А это уже позволит ученым лучше понять загадочную внутреннюю структуру Венеры, о которой у человечества до сих пор катастрофически мало данных.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
3 октября
Ольга Иванова

Американские исследователи узнали, что продолжительность жизни пенсионеров зависит не столько от наличия у них хронических заболеваний, сколько от таких простых факторов, как возможность ходить в магазин за продуктами, выполнять уборку в доме, показатели мелких частиц холестерина в крови и вредные привычки, которые они имели ранее.

Вчера, 20:31
Никита Логинов

Микробиологи решили одну из давних проблем пивоварения — сделали вкус пива устойчивым к высокому давлению при варке. Для этого пришлось углубиться в ДНК пивных дрожжей и отредактировать код, связанный с насыщенностью вкуса.

Вчера, 18:57
Анна Новиковская

Белая акула, героиня знаменитого фильма «Челюсти», обычно не воспринимается нами как чья-то добыча. Но у берегов Южной Африки эта зловещая рыба сама становится объектом охоты еще более грозных морских плотоядных — китов-косаток. Впервые ученым удалось заснять с воздуха это волнующее зрелище, отследив поведение как охотников, так и жертвы.

1 октября
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

3 октября
Ольга Иванова

Американские исследователи узнали, что продолжительность жизни пенсионеров зависит не столько от наличия у них хронических заболеваний, сколько от таких простых факторов, как возможность ходить в магазин за продуктами, выполнять уборку в доме, показатели мелких частиц холестерина в крови и вредные привычки, которые они имели ранее.

2 октября
Редакция

Итальянский ботаник Стефано Манкузо — о преимуществах естественных отношений и о том, что бывает, когда люди нарушают хрупкое равновесие между биологическими видами. Naked Science печатает отрывок из книги Манкузо La nazione delle piante («Нация растений»).

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

6 сентября
Александр Березин

Нашей планете 4,5 миллиарда лет, и 539 миллионов лет на ней тянется эра «явной жизни» (фанерозой) — то есть такой, когда на планете есть крупные, высокоорганизованные животные. Сам собой возникает вопрос: быть может, среди них был разум?

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
1
+
80 км в породе, в воздухе 4,8 км. Может ли звук пройти это расстояние за 32 сек.?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: