Het weer hier op aarde was deze winter een beetje vreemd - dagen van 60 graden, gevolgd door verblindende sneeuw, alleen gevolgd door jaren '50 en regen - maar voor Steven Powell, het weer waarin hij geïnteresseerd is, kan niet door mensen worden gevoeld of gemeten door barometrische druk.

Powell, specialist in onderzoeksondersteuning in elektrotechniek en computertechniek, houdt zich bezig met "ruimteweer" - geladen deeltjes in het plasma van de ruimte, aan de rand van de aardatmosfeer. Deze deeltjes beïnvloeden de prestaties van communicatie- en navigatiesatellieten.

Om de omstandigheden in de ionosfeer te bestuderen, een band tussen 50 en 600 mijl boven de aarde, Powell en anderen in het College of Engineering hebben de FOTON (Fast Orbital TEC for Orbit and Navigation) GPS-ontvanger ontwikkeld, die werd gebouwd in een Rhodes Hall-lab. Vorige maand, de FOTON liftte mee aan boord van de SpaceX Falcon 9-raket om een ​​langetermijnproject op het internationale ruimtestation te beginnen.

Het project, die twee jaar kan duren, heet GROUP-C (GPS Radio Occultation and Ultraviolet Photometry-Colocated), en wordt geleid door Scott Budzien van het Naval Research Laboratory. Powell is de hoofdonderzoeker van Cornell voor het project; andere Cornell-bijdragers zijn onder meer Mark L. Psiaki, hoogleraar werktuigbouwkunde en ruimtevaarttechniek (gepensioneerd); David Hysell, hoogleraar aard- en atmosferische wetenschappen; Todd Humphreys, doctoraat '08; en Brady O'Hanlon, doctoraat '16.

Een andere bijdrage was wijlen wijlen elektrotechniek en computertechniek, Paul Kintner, die in november 2010 stierf. Kintner was verantwoordelijk voor het oorspronkelijke ionosferische onderzoek dat de wetenschappelijke basis vormde voor GROUP-C, zei Powell.

De FOTON is een zeer gevoelige GPS-ontvanger, ontworpen om de ontberingen van ruimtevluchten te weerstaan ​​en tegelijkertijd subtiele fluctuaties in de signalen van GPS-satellieten te detecteren.

"Deze fluctuaties helpen ons te leren over de ionosfeer waarin de signalen reizen, " zei Powell, die begin maart terugkeerde naar Ithaca na zes weken in Alaska te hebben doorgebracht voor een project om twee sondeerraketten de aurora borealis in te sturen, ook om de ionosfeer te bestuderen.

"Deze fluctuaties worden meestal uitgefilterd door standaard GPS-ontvangers, " hij zei, "maar het zijn de wetenschappelijke 'goudklompjes' in het data-analyseproces."

Het experiment van Powell is een van een aantal projecten die de atmosfeer en de ionosfeer van de aarde bestuderen. Het deelt een montagepalet aan de buitenkant van het ISS, ontvangt stroom van grote zonnepanelen, en gebruikt het datacommunicatiesysteem aan boord van het station om gegevens snel naar de aarde te distribueren.

Powell en Hysell zullen gegevens verzamelen van het GROUP-C-experiment.

De positie van GROEP-C aan boord van het ISS stelt het in staat om de ionosfeer te bestuderen "in een edge-on perspectief, "Powell zei, om variaties in elektronendichtheid te meten. De GPS-ontvanger en antenne van het Cornell-team - eigenlijk een reeks van drie antennes, geconfigureerd om GPS-signalen te maximaliseren en ongewenste reflecties van de grote metalen delen van het ISS te minimaliseren - zal zich concentreren op GPS-satellieten terwijl ze door de lucht bewegen en zich achter de aarde bevinden.

Zoals ze stellen, Powell zei, de radiosignalen reizen door de ionosfeer en worden subtiel vertraagd door de dichtere gebieden van de ionosfeer. "Van dat, we krijgen een verticaal profiel van de elektronendichtheid, " hij zei.

Dit experiment bouwt voort op een kortdurende NASA-raketmissie die Powell in 2012 leidde. die naar de aurora werd gestuurd om de ionosfeer op hoge breedtegraden te bestuderen, nabij de Noordpool.

"Dit experiment stelt ons in staat om verschillende, maar even interessant effecten in de ionosfeer dichter bij de evenaar, waar het grootste deel van de wereldbevolking woont, ' zei Powell.

De lancering van de SpaceX-raket op 19 februari, en vier dagen later aanmeren bij het ISS, was het hoogtepunt van een bijna vierjarige inspanning om GROUP-C gebouwd te krijgen.

"Het was buitengewoon opwindend en bevredigend om het GROUP-C-experiment [lancering] te zien, Powell zei. "Ik ben betrokken geweest bij meer dan 50 op de ruimte gebaseerde onderzoeksinspanningen over een periode van 30 jaar, maar de meesten hebben suborbitale NASA-sonde-raketten gebruikt, met een missieduur van slechts 10 tot 30 minuten.

"De duur van het GROUP-C-experiment duurt maximaal twee jaar, " hij zei, "dus de hoeveelheid gegevens en het potentieel voor zinvolle wetenschappelijke ontdekkingen is enorm."