slăbire

Prim-plan al instrumentului WINCS, care este special conceput pentru a zbura pe Cubesats. Credit: NASA/Deborah McCallum

Lori Keesey Centrul de zbor spațial Goddard al NASA

Cu mai bine de un deceniu în urmă, tehnologul Fred Herrero și-a dat seama că, pentru a înțelege cu adevărat dinamica în continuă schimbare a atmosferei superioare a Pământului, el ar avea nevoie de o armată de sateliți care să adune măsurători simultane, multipunct. Având în vedere că sateliții costă 100 de milioane de dolari sau mai mult, el știa că nu este posibil.

Soluția sa: Promovarea dezvoltării unor sateliți minusculi, mai puțin costisitori și dezvoltarea unui instrument miniaturizat ideal pentru a aduna date despre ionosfera și termosfera Pământului, o felie volatilă de atmosferă care se întinde de la aproximativ 60 mile la mai mult de 350 mile deasupra suprafeței Pământului. Viziunea sa devine realitate.

În această toamnă, Herrero și echipa sa, inclusiv tehnologii Rusty Jones și Patrick Roman, sunt așteptați să înceapă livrarea primei dintre mai multe unități din Winds-Ion-Neutral Composition Suite (WINCS). Instrumentul, dezvoltat cu un sprijin semnificativ din partea partenerului lui Herrero, Andrew Nicholas de la Laboratorul de Cercetări Navale (NRL), include patru spectrometre și trei detectoare asamblate într-un pachet de trei inci, folosind doar 1,3 wați de putere. Dimensiunea sa mică o face o sarcină utilă ideală pentru o clasă emergentă de nave spațiale mici, deseori numite Cubesats, promovată în ultimii ani de către Departamentul Apărării și Fundația Națională pentru Științe.

„Prin meritul legii lui Moore, scopul oricărei dezvoltări tehnologice ar trebui să fie reducerea volumului și a puterii”, a spus tehnologul Jones. „WINCS este un pas semnificativ și strălucit în această direcție. Din cauza înțelegerilor lui Fred, bănuiesc că într-o zi în viitorul previzibil, vom vedea spectrometre de masă de mărimea ceasurilor de mână. "

Începând de astăzi, echipa este programată să livreze un total de șapte instrumente, toate programate să zboare în misiunile Cubesat în următorii câțiva ani. În toamnă, echipa va livra prima din trei către NRL, urmată de una către Laboratorul de Cercetare a Forțelor Aeriene, una către Universitatea din Michigan și două către Boeing Aerospace, care dezvoltă o misiune Cubesat pentru Forțele Aeriene. . Agenția Spațială Europeană este, de asemenea, interesată să cumpere instrumentul, la fel ca și o companie aerospațială spaniolă, a spus Herrero.

„Odată ce livrăm prima, va fi ca o mică fabrică aici”, a adăugat el. "Ceea ce este uimitor la WINCS nu este doar dimensiunea sa mică. Va permite, de asemenea, măsurători pe care nu le-am făcut până acum. Pentru prima dată, vom putea măsura vectorul complet al vântului".

Herrero a început să conceptualizeze WINCS cu mai mult de un deceniu în urmă, când și-a dat seama că, pentru a înțelege cu adevărat ionosfera și termosfera, oamenii de știință vor trebui să adune măsurători multipunct ale direcției și temperaturii vânturilor, neutrilor și ionilor, precum și a compoziției acestora. Anul trecut, echipa a primit finanțare Goddard pentru cercetare și dezvoltare pentru a îmbunătăți rezoluția instrumentului și, mai important, fiabilitatea acestuia. "Îmbunătățirile au sporit drastic fiabilitatea multor astfel de instrumente care colectează date în această porțiune a atmosferei", a spus Herrero.

Informațiile pe care le caută el și partenerii săi sunt de o importanță practică. „Toată lumea din acest domeniu este interesată de tipurile de măsurători WINCS pe care le poate face”, a spus Roman. Ionosfera și termosfera sunt puternic influențate de energia transportată prin spațiu de vântul solar. În condiții deosebit de tumultuoase, această energie poate încălzi termosfera, care apoi se extinde, exercitând o tragere atmosferică asupra navelor spațiale care orbitează. În cele din urmă, nava spațială pierde prematur altitudinea și se aruncă pe Pământ. Între timp, ionosfera este mijlocul prin care trebuie să călătorească comunicațiile prin satelit. Dacă ionosfera este întreruptă, semnalele de comunicații sunt aruncate.

Înțelegerea acestei regiuni devine mai dificilă, deoarece mediul se schimbă rapid cu distanța — o situație care necesită mai mulți sateliți care adună aceleași date în diferite locații de pe glob. „Nu vom învăța nimic nou cu un singur satelit”, a spus Herrero. "Avem nevoie de cel puțin 50 de sateliți. Slavă Domnului, cineva a venit cu ideea unui Cubesat."