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    Sciami di sensori a bassa risorsa per sondare la ionosfera

    Un'immagine SolidWorks del payload Bob con (sopra) e senza il suo alloggiamento esterno (sotto). Credito:T. Max Roberts

    La NASA sta sponsorizzando un team che sta sviluppando un nuovo tipo di carico utile per raccogliere dati sul plasma ionosferico in più punti vicino a un carico utile principale suborbitale. Queste poche risorse, payload facilmente riproducibili, chiamati Bobs, sono stati sviluppati per la missione del razzo sonda aurorale della NASA Isinglass (condotta nel febbraio 2017 presso il Poker Flat Research Range in Alaska). Gran parte dell'attuale comprensione dell'ambiente ionosferico è stata raccolta da misurazioni a punto singolo. Però, ci sono domande fondamentali sull'energia e sui disturbi nei plasmi che richiedono misurazioni in molti punti nel tempo per essere comprese.

    La seguente situazione parallela illustra perché tali misurazioni sono importanti. Se un giornalista che riferisce delle condizioni di un uragano si allontana dalla costa per diversi giorni e segnala un miglioramento della situazione, non è chiaro se le condizioni stiano migliorando con il tempo o con la distanza dalla costa. D'altra parte, più reporter dislocati contemporaneamente in più posizioni potevano distinguere gli effetti del tempo da quelli dello spazio. Allo stesso modo, uno sciame di strumenti può differenziare i cambiamenti nello spazio e nel tempo che uno strumento a punto singolo non può.

    Gli scienziati hanno utilizzato il programma del razzo sonda della NASA per raccogliere misurazioni ionosferiche multi-punto in precedenza, ma storicamente i sub-payload sono stati complessi, e quindi relativamente costoso. L'obiettivo di questo sforzo era sviluppare sotto-payload in grado di trasportare la strumentazione fisica del plasma, ma sono riproducibili in grandi numeri. Per sviluppare i sotto-payload Bob, il team ha sfruttato la progettazione di precedenti carichi secondari utilizzati per rilasciare sostanze chimiche, ma non conteneva strumentazione. Il team ha riutilizzato le parti di distribuzione e involucro del progetto, ma ha adattato la parte di rilascio chimico del progetto in un piccolo pacchetto di strumentazione basato su Arduino in grado di comunicare localmente (diversi km) al carico utile principale. I carichi secondari Bob trasportano ciascuno due sensori di ioni termici (analizzatori di potenziale ritardante) e una piccola unità di misurazione inerziale commerciale (IMU) come quella che si trova in un controller per videogiochi portatile.

    Il set completo della strumentazione appena prima della consegna. Credito:Dartmouth College

    La tecnologia sviluppata per i carichi secondari Bob consentirà alla NASA di implementare sensori a bassa risorsa per misurare i cambiamenti nella ionosfera in più posizioni contemporaneamente. Questi sciami di sensori economici forniranno un quadro dettagliato dei processi ionosferici, consentendo agli scienziati di saperne di più sui complessi sistemi all'opera nell'alta atmosfera terrestre.

    Nel 2016, il team ha studiato i risultati della missione di volo di prova del 2015 che ha schierato con successo due dei carichi secondari Bob sull'isola di Wallops. Utilizzando le informazioni di questo volo di prova, hanno finalizzato e migliorato il design dei Bob da utilizzare come sub-payload Isinglass. Alla fine dell'estate del 2016, il team ha consegnato dieci copie del carico utile Bob e della strumentazione associata alla NASA Wallops Flight Facility per l'integrazione con l'altra strumentazione Isinglass. Nel momento in cui scriviamo il team di Isinglass era in campo per la campagna di lancio; quattro dei carichi secondari Bob sono stati rilasciati in modo pulito e con successo dal carico utile principale Isinglass B, e il team scientifico sta valutando i risultati.


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