NASA 希望用激光驱动的光纤电缆测量月震

月球的地震活动需要极其灵敏的工具来穿透月球尘埃。
Moon surface
尽管月球没有构造板块,但它仍然会因各种其他因素产生地震。NASA/GSFC/亚利桑那州立大学

即使没有已知的构造运动,月球仍然会隆隆作响。剧烈的温度变化、冷却引起的微小收缩,甚至地球引力的影响,都导致了明显的地震活动。就像在地球上一样,探测这些潜在强大的月震对于未来月球表面设备、建筑物和人员的安全至关重要。

但美国宇航局(NASA)没有采用传统的地震仪,而是希望阿尔忒弥斯宇航员能够部署激光供电的光纤电缆

在最近发表于《地球与行星科学通讯》的一项研究中,加州理工学院的研究人员论证了一种名为分布式声学传感(DAS)的新型高科技地震学工具的强大潜力。与传统的地震仪不同,DAS 设备测量的是激光在光纤电缆中传输时检测到的极其微小的震动。根据去年发表的另一篇论文,一条约 62 英里长的 DAS 电缆理论上可以胜任 10,000 个独立地震仪的工作。

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鉴于过去测量月球地震活动的难度,这一点尤为重要。阿波罗宇航员在 20 世纪 70 年代在月球表面安装了多个地震仪,它们记录到了高达 5 级的强烈月震。但这些读数并不特别精确,原因是所谓的散射——当地震波穿过极其细小的月壤尘埃层时,信号会被模糊。

研究人员认为,使用光纤 DAS 系统可以通过平均数千个传感器点来解决这个问题,并且有数据支持。根据最近的加州理工学院资料,该地球物理学家团队在南极洲南极点附近部署了类似的电缆系统,这是地球上与月球表面环境最接近的地方,因为它偏远而严酷。随后的测试成功地检测到了冰层开裂和移动等细微的地震活动,同时抵御了恶劣的环境。

当然,月球严酷的地表环境相比之下,让南极洲看起来几乎令人愉悦。除了尘埃,温度波动通常在 130 华氏度到 -334 华氏度之间变化,而缺乏大气意味着会受到太阳辐射的规律轰击。尽管如此,加州理工学院的研究人员认为光纤电缆可以轻松设计成能够承受这些因素。通过额外的努力,包括进一步优化其能源效率,该团队相信 DAS 设备可能很快随阿尔忒弥斯宇航员一同抵达,准备好测量任何可能发生的月震。

 

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