NASA-sonde raketteknologi kunne muliggøre samtidige, flerpunktsmålinger – første gang nogensinde

NASA-ingeniører planlægger at teste en ny flyelektronikteknologi - distribueret nyttelastkommunikation - der ville give videnskabsmænd en aldrig tidligere tilbudt evne til at lyde raketbaseret forskning.

Med sådan teknologi, raketter med sondering kunne udsende flere sodavandsdåser under nyttelast til forskellige højder, hvor deres indbyggede miniaturiserede instrumenter kunne samle flerpunktsmålinger. En radiomodtager for distribueret nyttelastkommunikation placeret på hovednyttelasten ville derefter samle sub-nyttelastens data og multiplekse dem til én datastrøm, som den ville sende til jordstationer nedenfor.

Denne kapacitet udviklet ved NASAs Wallops Flight Facility i Virginia ville forenkle dataindsamling og sporing af nyttelast, og tillade videnskabsmænd at studere flere områder i rummet samtidigt, hvilket de ikke kan med den nuværende raketteknologi.

"I øjeblikket, de fleste klingende raketter samler data fra kun ét punkt, " sagde Cathy Hesh, Wallops-projektlederen, der står i spidsen for teknologiudviklingsindsatsen. "Vores forskere vil have mere."

SubTEC-8 Nyttelast

Evnen er blot en af ​​flere, der skal testes under en teknologi-demonstrationsmission kendt som Suborbital Technology Carrier-8, eller SubTEC-8, en nyttelastbeholder, som Wallops ingeniører har udviklet for at hjælpe modne nye teknologier. SubTec-8 vil blive integreret på en Terrier-Forbedret Malemute-klingende raket, som lanceres fra Wallops Test Range i Virginia den 17. oktober.

"Vi tog en række forskellige Wallops-ingeniører til at sætte dette system sammen, " sagde Hesh. "Det er virkelig en muliggørende teknologi, en teknologi, som vi aldrig har været i stand til før. Det er rigtig spændende."

Svarende til AZURE

Konceptet ligner i sin natur et, der blev opsendt i april fra Norges Andøya Space Center. Under den mission, kaldet AZURE, forkortelse for Auroral Zone Upwelling Rocket Experiment, to Black Brant XI-A-sonende raketter indsatte flere synlige gassporstoffer, der indeholdt ingredienser svarende til dem, der blev fundet i fyrværkeri. Blandingerne skabte farverige skyer, der gjorde det muligt for forskere at spore strømmen af ​​neutrale og ladede partikler i nordlysvinden via jordbaseret fotografering og triangulering af skyernes øjeblik-for-øjeblik-positioner i tre dimensioner.

Men SubTEC-demonstrationen vil tage teknologien til næste niveau, sagde Hesh.

"AZURE-missionen fløj i samme formfaktor under nyttelast, men den bar kun en sporstofampule. Det havde ikke den telemetri-avionik, som vi udviklede til disse distribuerede nyttelastkommunikationer, " hun sagde, tilføjer, at disse teknologier, inklusive en radiomodtager, en sub-nyttelastantenne, der ikke er større end en fjerdedel, miniaturiserede sendere, og et meget effektivt strømfordelingssystem, blev udviklet delvist med finansiering af intern forskning og udvikling på NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Inden for to minutter efter rakettens løft, Hesh sagde, at lanceringsdørene vil åbne. En raketbaseret udløsningsmekanisme vil implementere to sub-nyttelaster udstyret med universitetsleverede instrumenter. Disse sub-nyttelaster vil rejse med omkring 200 miles i sekundet til en position omkring 12 miles væk fra hovednyttelasten. Under deres flyvning, de vil måle forskellige fysiske fænomener i Jordens øvre atmosfære.

Et par sekunder senere, fjederbelastede udløsermekanismer vil implementere to yderligere undernyttelaster, også udstyret med instrumenter leveret af en anden universitetsforsker. At rejse med omkring 10 miles i timen til en position omkring to miles væk fra den primære nyttelast, disse instrumenter vil studere termisk-ion plasma.

Når undernyttelasterne skubbes ud, de vil begynde at indsamle og sende deres data til den primære nyttelastmodtager med en hastighed på omkring en megabit pr. sekund, Hesh sagde, tilføjelse af sub-nyttelasterne bør få omkring fire minutters data, før de kommer ind i atmosfæren igen. Efter frigivelsen af ​​undernyttelasterne, modtageren på hovednyttelasten vil sende de kompilerede data til en telemetristation nedenfor.

Mulighed for "Game-Changing".

Der arbejdes på at forbedre systemet yderligere, sagde Hesh.

Under en FY19 IRAD, Wallops ingeniører Christian Amey og Brian Banks er ved at udvikle en specialfremstillet sender, der ville koste betydeligt mindre end de kommercielt tilgængelige sendere, der i øjeblikket bruges på det distribuerede nyttelastkommunikationssystem. "Ultimativt, vi vil gerne have, at det er muligt at flyve op til 16 til 20 af disse sub-nyttelast i rummet på samme tid, " sagde Hesh. At reducere omkostningerne til senderne ville gøre denne teknologi mere økonomisk.

"Dette er en topprioritet for NASA's Sounding Rocket Program, " fortsatte hun, med henvisning til det overordnede distribuerede nyttelastkommunikationssystem. "Hvis implementeret, det ville være en spilskiftende teknologi at tilbyde det klingende raketvidenskabsfællesskab."