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小型重力梯度儀設計方案出爐
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作者:
兌水
時間:
2009-8-17 07:25
標題:
小型重力梯度儀設計方案出爐
據英國《新科學家》雜志報道，由于一種名為“重力梯度儀”的小型儀器的誕生，使得揭示火星和其他行星地表下方的隱藏地貌變得更加容易。這款裝置的設計初衷是探測不同地點間重力大小的變化，使其能映射出某一行星的重力場的分布。
作為歐洲航天局研制的最先進的探測衛星之一，地球重力場和海洋環流探測衛星(GOCE)正在探測地球的重力場，其裝備了多套靈敏度極高的探測設備，有助于科學家更深入地了解地球的內部結構。但其重約1噸左右，造價高達4.5億美元；龐大的質量使得將GOCE送往深空進行探測的費用更加高昂，不易實現。
為此，荷蘭特文特大學的雅普·弗洛斯達博士及其同事設計出了一款重量僅為1公斤的小型裝置，其采用單硅晶片，設計理念十分簡單：使兩種重物分別附在彈簧上，如果其中一種重物略微接近行星表面，它將感受到更強烈的重力，牽引彈簧的力度也將比另一種重物更大。對比兩種重物對彈簧的拉力的大小，可探測出行星上不同地點的重力梯度。重力梯度空間參量圖能給出構造傾角和傾面的信息，結合重力梯度剖面和梯度空間參量圖可以構建出地下構造的幾何模型，進而對一些復雜構造進行解釋。
相對GOCE內附重物間長達半米的特長距離，新型儀器的測試重物間僅相距幾厘米左右。為探測到十分微小的重力變化，測試重物必須附著在極為精細的彈簧上，每一個重物測量的位置需在1皮米范圍內，約合1米的萬億分之一；驅動重物的梳狀裝置的電容也將隨重物的上下移動而發生改變。
美國宇航局噴氣推進實驗室的布魯斯·比爾斯表示，小型重力梯度儀具有相當的潛力，如果感應度如此之高且重量極輕的梯度儀能夠制造成功并實現深空飛行，其將對行星的重力場分布探測起到至關重要的影響。
研究團隊計劃將這一儀器放置在環繞某一行星航行的宇宙飛船上，其可探測到重力場200公里內或更廣范圍的重力變化，或探尋隱藏在南極圈或土衛二表層下的未知海洋等。下一步研究人員將率先制造出一件樣品儀器用于地球的探測，探測時長約為幾個月左右。
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