science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Zwermen low-resource sensoren om de ionosfeer te onderzoeken

Een SolidWorks-afbeelding van de Bob-lading met (boven) en zonder de externe behuizing (hieronder). Krediet:T. Max Roberts

NASA sponsort een team dat een nieuw type lading ontwikkelt om ionosferische plasmagegevens te verzamelen op meerdere punten in de buurt van een suborbitale hoofdlading. Deze low-resource, gemakkelijk reproduceerbare payloads - Bobs genaamd - werden ontwikkeld voor de NASA Isinglass-aurora-sonde-raketmissie (uitgevoerd in februari 2017 op de Poker Flat Research Range in Alaska). Veel van het huidige begrip van de ionosferische omgeving is verzameld op basis van singlepoint-metingen. Echter, er zijn fundamentele vragen over energie en verstoringen in plasma's die metingen op vele tijdstippen vereisen om te begrijpen.

De volgende parallelle situatie illustreert waarom dergelijke metingen belangrijk zijn. Als een journalist die verslag uitbrengt over orkaanomstandigheden gedurende meerdere dagen wegtrekt van de kust en melding maakt van verbetering in de situatie, het is niet duidelijk of de omstandigheden verbeteren met de tijd of met de afstand tot de kust. Anderzijds, meerdere reporters die tegelijkertijd op meerdere posities werden ingezet, konden de effecten van tijd en die van ruimte onderscheiden. Hetzelfde, een zwerm instrumenten kan veranderingen in ruimte en tijd differentiëren die een enkelpunts instrument niet kan.

Wetenschappers hebben NASA's sondeerraketprogramma eerder gebruikt om meerpunts ionosferische metingen te verzamelen, maar historisch gezien waren de sub-payloads complex, en dus relatief duur. Het doel van deze inspanning was om sub-payloads te ontwikkelen die plasmafysica-instrumentatie kunnen dragen, maar zijn in grote aantallen reproduceerbaar. Om de Bob sub-payloads te ontwikkelen, het team profiteerde van het ontwerp van eerdere sub-payloads die werden gebruikt om chemicaliën vrij te geven, maar bevatte geen instrumentatie. Het team hergebruikte de implementatie- en envelopdelen van het ontwerp, maar paste het chemische afgiftegedeelte van het ontwerp aan tot een klein Arduino-gebaseerd instrumentatiepakket dat in staat is tot lokale (meerdere km) communicatie terug naar de hoofdlading. De sub-payloads van Bob dragen elk twee thermische ionensensoren (retarderende potentiaalanalysatoren) evenals een kleine commerciële traagheidsmeeteenheid (IMU) zoals die wordt aangetroffen in een draagbare videogamecontroller.

De complete set instrumentatie vlak voor aflevering. Krediet:Dartmouth College

De technologie die is ontwikkeld voor de Bob-subpayloads stelt NASA in staat om low-resource-sensoren in te zetten om veranderingen in de ionosfeer op meerdere locaties tegelijkertijd te meten. Deze economische sensorzwermen zullen een gedetailleerd beeld geven van ionosferische processen, waardoor wetenschappers meer te weten kunnen komen over de complexe systemen die aan het werk zijn in de bovenste atmosfeer van de aarde.

in 2016, het team bestudeerde de resultaten van de testvluchtmissie van 2015 waarbij twee van de Bob-sub-payloads met succes boven Wallops Island werden ingezet. Met behulp van informatie van deze testvlucht, ze voltooiden en verbeterden het ontwerp van de Bobs om te worden gebruikt als sub-payloads van Isinglass. In de nazomer van 2016, het team leverde tien exemplaren van de Bob-lading en bijbehorende instrumentatie aan NASA Wallops Flight Facility voor integratie met de andere Isinglass-instrumenten. Op het moment van schrijven was het Isinglass-team in het veld voor de lanceringscampagne; vier van de Bob-subladingen zijn netjes en met succes losgelaten uit de hoofdlading van Isinglass B, en het wetenschappelijke team is bezig met het beoordelen van de resultaten.