Eksperiment ombord på rumstationen studerer rumvejr

Vejret her på Jorden har været lidt mærkeligt denne vinter – 60 graders dage, efterfulgt af blændende sne, kun for at blive efterfulgt af 50'erne og regn - men for Steven Powell, det vejr, han er interesseret i, kan ikke mærkes af mennesker eller måles ved barometertryk.

Powell, forskningsstøttespecialist i elektro- og computerteknik, beskæftiger sig med "rumvejr" - ladede partikler i rummets plasma, på kanten af ​​jordens atmosfære. Disse partikler påvirker ydeevnen af ​​kommunikations- og navigationssatellitter.

At studere forhold i ionosfæren, et bånd mellem 50 og 600 miles over jorden, Powell og andre i College of Engineering har udviklet FOTON (Fast Orbital TEC for Orbit and Navigation) GPS-modtager, som blev bygget i et Rhodes Hall-laboratorium. Sidste måned, FOTON tog en tur ombord på SpaceX Falcon 9-raketten for at begynde et langsigtet projekt på den internationale rumstation.

Projektet, som kan vare to år, kaldes GROUP-C (GPS Radio Occultation and Ultraviolet Photometry-Colocated), og ledes af Scott Budzien fra Naval Research Laboratory. Powell er Cornells hovedefterforsker for projektet; andre Cornell-bidragydere omfatter Mark L. Psiaki, professor i maskin- og rumfartsteknik (pensioneret); David Hysell, professor i jord- og atmosfærevidenskab; Todd Humphreys, Ph.D. '08; og Brady O'Hanlon, Ph.D. '16.

Medvirkende var også den afdøde elektro- og computeringeniør professor Paul Kintner, som døde i november 2010. Kintner var ansvarlig for den oprindelige ionosfæriske forskning, der dannede det videnskabelige grundlag for GROUP-C, sagde Powell.

FOTON er en meget følsom GPS-modtager, designet til at modstå rumflyvningens strabadser og samtidig registrere subtile udsving i signalerne fra GPS-satellitter.

"Disse udsving hjælper os med at lære om ionosfæren, hvori signalerne bevæger sig, " sagde Powell, som vendte tilbage til Ithaca i begyndelsen af ​​marts efter at have tilbragt seks uger i Alaska på et projekt, der skulle sende to raketter med sondering ind i nordlys, også for at studere ionosfæren.

"Disse udsving filtreres typisk fra af standard GPS-modtagere, " han sagde, "men de er de videnskabelige 'guldklumper' i dataanalyseprocessen."

Powells eksperiment er et af en række projekter, der studerer Jordens atmosfære og ionosfære. Den deler en monteringspalet på ydersiden af ​​ISS, modtager strøm fra store solpaneler, og bruger datakommunikationssystemet ombord på stationen til hurtigt at distribuere data tilbage til Jorden.

Powell og Hysell vil indsamle data fra GROUP-C eksperimentet.

GROUP-C's position ombord på ISS vil gøre det muligt for den at studere ionosfæren "i et kantperspektiv, " sagde Powell, at måle variationer i elektrondensitet. Cornell-teamets GPS-modtager og -antenne – faktisk en suite med tre antenner, konfigureret til at maksimere GPS-signaler og minimere uønskede refleksioner fra de store metaldele af ISS – vil fokusere på GPS-satellitter, når de bevæger sig hen over himlen og sætter sig bag Jorden.

Mens de satte sig, Powell sagde, radiosignalerne bevæger sig gennem ionosfæren og forsinkes subtilt af de tættere områder af ionosfæren. "Fra det, vi får en lodret profil af elektrondensiteten, " han sagde.

Dette eksperiment bygger på en kortvarig NASA-sonende raketmission, som Powell ledede i 2012, som blev sendt ind i nordlyset for at studere ionosfæren på høje breddegrader, nær Nordpolen.

"Dette eksperiment vil give os mulighed for at studere forskellige, men lige så interessant, virkninger i ionosfæren tættere på ækvator, hvor størstedelen af ​​verdens befolkning bor, " sagde Powell.

Flytningen af ​​SpaceX-raketten den 19. februar, og docking med ISS fire dage senere, var kulminationen på en næsten fire år lang indsats for at få bygget GROUP-C.

"Det var ekstremt spændende og tilfredsstillende at se GROUP-C eksperimentet [lancering], " sagde Powell. "Jeg har været involveret i mere end 50 rumbaserede forskningsindsatser over en 30-årig periode, men de fleste har brugt suborbitale NASA-sonde raketter, med missionsvarigheder på kun 10 til 30 minutter.

"GRUPP C-eksperimentets varighed vil vare op til to år, " han sagde, "så mængden af ​​data og potentialet for meningsfuld videnskabelig opdagelse er enorm."