Mikrofon im Universum: Warum wollen Wissenschaftler die Geräusche fremder Welten lauschen?

Der Perseverance Rover der NASA ist jetzt auf dem Mars im Einsatz. Es verfügt über ein Mikrofon auf seiner SuperCam.

(Bildquelle: NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science System)

Es stellt sich heraus, dass die Mikrofone an Bord von Perseverance für Wissenschaftler und Ingenieure von großer Bedeutung sind. Diese Mikrofone können den Wind auf dem Mars erfassen und sogar das stakkatoartige Knistern hören, das von den Lasern im Inneren des Rovers erzeugt wird.

Ebenso wurden die Geräusche der rotierenden Propeller des Mars-Helikopters Ingenuity und der Pumpen des Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) an Bord von Perseverance vom Mikrofon aufgenommen.

Die Instrumente an Bord von Perseverance im Jezero-Krater haben eine Fülle wertvoller Daten gesammelt, was darauf schließen lässt, dass es an der Zeit ist, Sonden, die zu anderen Planeten unterwegs sind, mit Mikrofonen auszustatten.

Internationale Bemühungen

Timothy Leighton ist Professor für Ultraschall und Unterwasserakustik an der University of Southampton, Großbritannien. Er unterstützt nachdrücklich die Installation von Mikrofonen auf Mars- oder anderen Planetensonden durch Länder.

„Bei dieser Arbeit geht es um mehr als nur das Abhören von Geräuschen“, sagte Leighton gegenüber space.com, denn die Daten können den Forschern allerlei über Winde, Temperaturen, die Chemie der Atmosphäre und Turbulenzen auf dem Mars verraten. „Man kann aus dem Klang eine Menge Informationen herauslesen“, sagte Leighton.

Leiden arbeitet daran, das öffentliche Interesse an den Geräuschen anderer Planeten zu wecken, um sicherzustellen, dass politische Entscheidungsträger Mikrofone zu anderen Planeten schicken.

Softwareprobleme

Im Inneren des Perseverance-Rovers befindet sich, in goldenes Metall gehüllt, das Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment, und das Geräusch, das es macht, wurde vom Mikrofon an Bord der SuperCam erfasst. (Bildquelle: NASA/JPL-Caltech)

Zu diesem Zweck spendete Layton einem örtlichen Planetarium ein Set zur Geräuschsimulation mit dem Ziel, Kinder anzusprechen und ihr Interesse an Wissenschaft und Technik zu wecken. Die Software in der Suite simuliert natürlich vorkommende Geräusche wie Donner, Wind und Vulkanausbrüche – Geräusche, die die Videos der Erkundungen der Venus, des Mars und des größten Saturnmondes Titan durch das Planetarium begleiten. Die Software kann auch die Stimmen von Sprechern oder Zuhörern verändern, um zu simulieren, wie sie auf anderen Planeten klingen würden.

„Es liefert auch eine wissenschaftliche Grundlage für die Klangerzeugung“, sagte Leighton. „Aber die großen Durchbrüche kamen durch Perseverance. Verglichen damit war meine Arbeit unbedeutend. Sie hat einfach das Interesse der Leute geweckt.“

Hörbarer Ton

Nach seiner Landung auf dem Mars im Februar 2021 ist der Perseverance Rover der NASA der erste, der hörbare Tondaten vom roten Planeten überträgt.

Der Radroboter ist mit zwei Mikrofonen ausgestattet: dem SuperCam-Mikrofon, das sich oben auf dem rotierenden Mast des Rovers befindet, und einem weiteren Mikrofon auf der stationären Seite des Rovers.

Das SuperCam-Mikrofon hat die Geräusche von Wind und Turbulenzen sowie die Geräusche aufgezeichnet, die von den verschiedenen Instrumenten des Rovers bei der Arbeit erzeugt werden. Dies bedeutet auch, dass wir vor Ort kostengünstig analysieren können, wie sich Schallwellen in der dünnen, CO2-dominierten Atmosphäre des Mars manifestieren.

Klangsignatur

Die auf dem Mars aufgezeichneten Geräusche werden im Allgemeinen durch drei Ursachen erzeugt: atmosphärische Aktivitäten (wie Wind und Turbulenzen), Stoßwellen, die vom Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)-Instrument auf der SuperCam erzeugt werden, und Geräusche, die von der Ausrüstung des Rovers selbst erzeugt werden, wie etwa das Geräusch des Motors, der die Räder dreht.

Laut Michael Hecht vom Haystack Observatory des MIT kann man beispielsweise fast jede Aufnahme hören, die mit dem SuperCam-Mikrofon von MOXIE gemacht wurde.

„Der Grund, warum sich dieses Mikrofon so weit oben am Rover befindet, besteht darin, die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass andere Geräte die Aufnahmen stören“, sagte Hecht gegenüber space.com.

Ein weiteres künstliches Geräusch kommt von den sich schnell drehenden Propellern des Mars-Helikopters Ingenuity. Mehrere der Testflüge von Ingenuity fanden nahe genug an den Mikrofonen statt, um aufgezeichnet zu werden.

Perseverance-Playlist

Wir haben jetzt eine Perseverance-Playlist mit stundenlangen Marsgeräuschen. sagten die Forscher Ralph Lorenz vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University und Baptiste Kidder von der Space and Planetary Exploration Group am Los Alamos National Laboratory.

Die auffälligsten Marsgeräusche, so berichteten Forscher auf einer kürzlich stattgefundenen Tagung der Acoustical Society, seien die Propeller des Mars-Helikopters Ingenuity.

In einem verwandten Artikel sagte Lorenz, dass das Sammeln von Daten vom Hubschrauber wichtig für das Verständnis der Marsatmosphäre sei. Darüber hinaus sind Messungen dieser Geräusche für uns ein wichtiges Instrument zur Diagnose des Flugzustands des Hubschraubers, was für zukünftige Mars-Probennahmemissionen von großer Bedeutung sein könnte.

Lorenz und seine Kollegen weisen außerdem darauf hin, dass die Dragonfly-Mission der NASA zum Titan auch ein oder mehrere Mikrofone mitführen könnte, die die Funktion von Rotoren oder Motoren messen und möglicherweise die verschiedenen Geräusche des Titan aufzeichnen könnten.

Der Testflug des Mars-Helikopters Ingenuity wurde vom Mikrofon von Perseverance erfasst, das wertvolle technische und wissenschaftliche Daten liefern kann. (Bildnachweis: Ralph Lorenz et al. (NASA/JPL-Caltech, University of Arizona/HiRISE)

Anzeichen von Stress

Wissenschaftler hielten Jupiters Eismond Europa für einen stillen Satelliten voller aktiver Kryovulkane. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; Bildverarbeitung: Kevin M. Gill CC BY 3.0)

Um künftige Missionen zu anderen Himmelskörpern, die akustische Geräte wie Mikrofone mitführen, planen und richtig konstruieren zu können, sei es laut Leighton sehr nützlich, die auf diesen Welten erzeugten akustischen Signale vorherzusagen. Diese Vorhersagen könnten darauf hindeuten, dass ein Ein-Mikrofon-System in ein Drei-Mikrofon-System geändert werden sollte, sagte er.

Man geht davon aus, dass die Blitzhäufigkeit auf der Venus etwa halb so hoch ist wie auf der Erde. Blitze könnten auch akustische Signaturen erzeugen und Staubstürme auf dem Mars könnten Drucksignaturen erzeugen, sagte Leighton.

Darüber hinaus gebe es Hinweise auf mögliche Kryovulkane auf Triton, Io und Europa sowie Enceladus und Titan, bemerkte Layton.

Schlusswort: Es stellt sich heraus, dass der Weltraum auch ein großartiger Ort für die Schallausbreitung ist.

VON: Leonard David

FY: Chen Li

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