Sværme af lavressourcessensorer til at undersøge ionosfæren

NASA sponsorerer et team, der udvikler en ny type nyttelast til indsamling af ionosfæriske plasmadata på flere punkter nær en suborbital hoved nyttelast. Disse lavressourcer, let reproducerbar nyttelast - kaldet Bobs - blev udviklet til NASA Isinglass auroral sounding misset mission (udført i februar 2017 ved Poker Flat Research Range i Alaska). Meget af den nuværende forståelse af det ionosfæriske miljø er blevet samlet fra enkeltpunktsmålinger. Imidlertid, der er grundlæggende spørgsmål om energi og forstyrrelser i plasma, der kræver målinger på mange tidspunkter for at forstå.

Den følgende parallelle situation illustrerer, hvorfor sådanne målinger er vigtige. Hvis en journalist, der rapporterer om orkanforhold, bevæger sig væk fra kysten over flere dage og rapporterer forbedring i situationen, det er ikke tydeligt, om forholdene forbedres med tiden eller med afstanden fra kysten. På den anden side, flere journalister indsat samtidigt i flere positioner kunne skelne tidens virkninger fra rumets. Ligeledes, en sværm af instrumenter kan differentiere ændringer i rum og tid, som et enkeltpunktsinstrument ikke kan.

Forskere har brugt NASAs lydende raketprogram til at indsamle multi-point ionosfæriske målinger før, men historisk set har under-nyttelastene været komplekse, og derfor relativt dyrt. Målet med denne indsats var at udvikle sub-nyttelast, der kan bære plasmafysisk instrumentering, men kan reproduceres i stort antal. For at udvikle Bob-under-nyttelast, teamet udnyttede designet af tidligere del nyttelast, der blev brugt til at frigive kemikalier, men indeholdt ikke instrumentering. Teamet genbrugte implementerings- og kuvertdele af designet, men tilpassede den kemiske frigivelsesdel af designet til en lille Arduino-baseret instrumenteringspakke, der var i stand til lokal (flere km) kommunikation tilbage til hovednyttelasten. Bob-under-nyttelastene bærer hver to termiske ionsensorer (retarderende potentielle analysatorer) samt en lille kommerciel inertial måleenhed (IMU) som den, der findes i en håndholdt videospilcontroller.

Teknologien udviklet til Bob -underbelastningerne vil gøre NASA i stand til at implementere lavressourcessensorer til at måle ændringer i ionosfæren flere steder på samme tid. Disse økonomiske sensorsværme giver et detaljeret billede af ionosfæriske processer, gør det muligt for forskere at lære mere om de komplekse systemer, der arbejder i Jordens øvre atmosfære.

I 2016, holdet undersøgte resultaterne af testflyvningsmissionen i 2015, der med succes indsatte to af Bob-underlastene over Wallops Island. Ved hjælp af oplysninger fra denne testflyvning, de færdiggjorde og forbedrede designet af Bobs, der skulle bruges som Isinglass under-nyttelast. I sensommeren 2016, holdet leverede ti eksemplarer af Bob nyttelast og tilhørende instrumentering til NASA Wallops Flight Facility for integration med den anden Isinglass -instrumentering. På tidspunktet for denne skrivning var Isinglass -teamet i marken til lanceringskampagnen; fire af Bob-under-nyttelastene blev rent og vellykket frigivet fra Isinglass B's største nyttelast, og videnskabsteamet er i gang med at vurdere resultaterne.