Steven Powell, ingegnere ricercatore presso il dipartimento di ingegneria elettrica e informatica, è raffigurato con l'array di antenne GPS Cornell in una camera bianca presso il NASA/Johnson Space Center di Houston, Texas. L'array è attualmente montato sulla struttura a traliccio della Stazione Spaziale Internazionale. Credito:Zach Tejral, NASA Johnson Spaceflight Center/Fornito
Il tempo qui sulla Terra è stato un po' strano questo inverno - giorni di 60 gradi, seguito da neve accecante, solo per essere seguito da anni '50 e pioggia - ma per Steven Powell, il tempo che gli interessa non può essere percepito dagli umani o misurato dalla pressione barometrica.
Powell, specialista di supporto alla ricerca in ingegneria elettrica e informatica, si occupa di "tempo spaziale" - particelle cariche nel plasma dello spazio, ai margini dell'atmosfera terrestre. Queste particelle influenzano le prestazioni dei satelliti di comunicazione e navigazione.
Per studiare le condizioni nella ionosfera, una fascia tra le 50 e le 600 miglia sopra la Terra, Powell e altri nel College of Engineering hanno sviluppato il ricevitore GPS FOTON (Fast Orbital TEC for Orbit and Navigation), che è stato costruito in un laboratorio di Rhodes Hall. Lo scorso mese, il FOTON ha fatto l'autostop a bordo del razzo SpaceX Falcon 9 per iniziare un progetto a lungo termine presso la Stazione Spaziale Internazionale.
Il progetto, che potrebbe durare due anni, si chiama GROUP-C (GPS Radio Occultation and Ultraviolet Photometry-Cocated), ed è diretto da Scott Budzien del Naval Research Laboratory. Powell è il ricercatore principale di Cornell per il progetto; altri collaboratori di Cornell includono Mark L. Psiaki, professore di ingegneria meccanica e aerospaziale (in pensione); David Hysell, professore di scienze della terra e dell'atmosfera; Todd Humphreys, dottorato di ricerca '08; e Brady O'Hanlon, dottorato di ricerca '16.
Contribuì anche il compianto professore di ingegneria elettrica e informatica Paul Kintner, morto nel novembre 2010. Kintner era responsabile della ricerca ionosferica originale che ha costituito la base scientifica per il GRUPPO-C, ha detto Powell.
Il FOTON è un ricevitore GPS altamente sensibile, progettato per resistere ai rigori del volo spaziale rilevando sottili fluttuazioni nei segnali dei satelliti GPS.
"Queste fluttuazioni ci aiutano a conoscere la ionosfera in cui viaggiano i segnali, " ha detto Powell, che è tornato a Itaca all'inizio di marzo dopo aver trascorso sei settimane in Alaska su un progetto per inviare due razzi sonda nell'aurora boreale, anche per studiare la ionosfera.
"Queste fluttuazioni sono in genere filtrate dai ricevitori GPS standard, " Egli ha detto, "ma sono le 'pepite d'oro' scientifiche nel processo di analisi dei dati".
La tavolozza di strumenti STP-H5 manovrata dal braccio robotico sulla Stazione Spaziale Internazionale. L'array di antenne Cornell è visibile appena a destra del logo "Canada". Questa foto è stata scattata durante il processo di installazione. Credito:NASA Johnson Spaceflight Center/Fornito
L'esperimento di Powell è uno dei numerosi progetti che studiano l'atmosfera terrestre e la ionosfera. Condivide una tavolozza di montaggio all'esterno della ISS, riceve energia da grandi pannelli solari, e utilizza il sistema di comunicazione dati a bordo della stazione per distribuire rapidamente i dati sulla Terra.
Powell e Hysell raccoglieranno dati dall'esperimento GROUP-C.
La posizione di GROUP-C a bordo della ISS gli consentirà di studiare la ionosfera "da una prospettiva di taglio, "Powell ha detto, per misurare le variazioni di densità elettronica. Il ricevitore GPS e l'antenna del team Cornell, in realtà una suite di tre antenne, configurato per massimizzare i segnali GPS e ridurre al minimo i riflessi indesiderati dalle grandi porzioni metalliche della ISS, si concentrerà sui satelliti GPS mentre si muovono nel cielo e si posizionano dietro la Terra.
Come hanno impostato, Powell ha detto, i segnali radio viaggiano attraverso la ionosfera e sono leggermente ritardati dalle regioni più dense della ionosfera. "Da quello, otteniamo un profilo verticale della densità elettronica, " Egli ha detto.
Questo esperimento si basa su una missione di breve durata del razzo sonda della NASA condotta da Powell nel 2012, inviato nell'aurora per studiare la ionosfera alle alte latitudini, vicino al Polo Nord.
"Questo esperimento ci permetterà di studiare diversi, ma ugualmente interessante, effetti nella ionosfera più vicina all'equatore, dove vive la maggior parte della popolazione mondiale, "Powell ha detto.
Il 19 febbraio il decollo del razzo SpaceX, e l'attracco con la ISS quattro giorni dopo, è stato il culmine di uno sforzo di quasi quattro anni per costruire GROUP-C.
"È stato estremamente emozionante e soddisfacente vedere l'esperimento GROUP-C [lancio], " Ha detto Powell. "Sono stato coinvolto in più di 50 ricerche spaziali in un periodo di 30 anni, ma la maggior parte ha utilizzato razzi sonda suborbitali della NASA, con missioni della durata di soli 10-30 minuti.
"La durata dell'esperimento del GRUPPO C durerà fino a due anni, " Egli ha detto, "quindi la quantità di dati e il potenziale per una scoperta scientifica significativa è enorme".
