NASA探空火箭技術(shù)可以同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量 這是有史以來的首個(gè)功能

NASA工程師計(jì)劃測(cè)試一種新的航空電子技術(shù)-分布式有效載荷通信-該技術(shù)將使科學(xué)家在探測(cè)基于火箭的研究中擁有前所未有的能力。

借助這種技術(shù)，探空火箭可以將多個(gè)汽水罐大小的子有效載荷部署到不同的高度，從而使機(jī)載微型儀器可以收集多點(diǎn)測(cè)量值。然后，位于主有效載荷上的分布式有效載荷通信無線電接收機(jī)將收集子有效載荷的數(shù)據(jù)，并將它們多路復(fù)用為一個(gè)數(shù)據(jù)流，然后將其傳輸?shù)较旅娴牡孛嬲尽?/p>

這種在弗吉尼亞州NASA的Wallops飛行設(shè)施中開發(fā)的功能將簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)收集和有效載荷跟蹤，并使科學(xué)家能夠同時(shí)研究太空中的多個(gè)區(qū)域，而這是當(dāng)前探空火箭技術(shù)無法做到的。

Wallops項(xiàng)目經(jīng)理Cathy Hesh領(lǐng)導(dǎo)了技術(shù)開發(fā)工作，他說：“目前，大多數(shù)探測(cè)火箭僅從一個(gè)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)。” “我們的科學(xué)家想要更多。”

SubTEC-8有效載荷

該功能只是在稱為Suborbital Technology Carrier-8或SubTEC-8的技術(shù)演示任務(wù)中測(cè)試的幾種功能之一，這是Wallops工程師為幫助成熟的新興技術(shù)而開發(fā)的有效載荷罐。SubTec-8將被整合到改進(jìn)型的Malemute探空火箭上，該火箭將于10月17日在弗吉尼亞州的Wallops測(cè)試場(chǎng)發(fā)射。

赫什說：“我們聘請(qǐng)了各種各樣的Wallops工程師來將該系統(tǒng)組合在一起。” “這確實(shí)是一種啟用技術(shù)，這是我們之前從未能夠做到的技術(shù)。這確實(shí)令人興奮。”

Wallops飛行設(shè)施工程師團(tuán)隊(duì)將釋放這些儀器化的子有效載荷，以演示分布式有效載荷通信技術(shù)。設(shè)備應(yīng)在重新進(jìn)入大氣層之前收集并傳輸大約四分鐘的數(shù)據(jù)。圖片來源：NASA / Scott Hesh

類似于AZURE

該概念與四月份從挪威安德亞太空中心發(fā)射的概念相似。在名為“ AZURE”的任務(wù)期間，這是“極光區(qū)上升火箭實(shí)驗(yàn)”的縮寫，兩架黑布蘭特XI-A探空火箭部署了多個(gè)可見氣體示蹤劑，其成分與煙花中所發(fā)現(xiàn)的相似。這些混合物產(chǎn)生了五顏六色的云，這使研究人員可以通過地面攝影和對(duì)云的瞬時(shí)位置進(jìn)行三維剖分來跟蹤極光中的中性粒子和帶電粒子的流動(dòng)。

但希什說，SubTEC的演示會(huì)將技術(shù)提升到一個(gè)新的水平。

她說：“ ??AZURE任務(wù)飛行了相同的次有效載荷形式，但只攜帶了一個(gè)示蹤劑安瓿。它沒有我們?yōu)檫@些分布式有效載荷通信開發(fā)的遙測(cè)航空電子設(shè)備。”她補(bǔ)充說，這些技術(shù)，包括無線電接收機(jī)在馬里蘭州格林貝爾特的美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心內(nèi)部研究與開發(fā)計(jì)劃的資助下，開發(fā)了不大于四分之一的次有效載荷天線，小型發(fā)射機(jī)和高效的配電系統(tǒng)。

希什說，在火箭升空兩分鐘內(nèi)，發(fā)射門將打開。基于火箭的釋放機(jī)制將部署兩個(gè)裝有大學(xué)提供的儀器的子有效載荷。這些子有效載荷將以每秒約200英里的速度行進(jìn)到距主要有效載荷約12英里的位置。在飛行過程中，他們將測(cè)量地球高層大氣中的各種物理現(xiàn)象。

幾秒鐘后，彈簧加載的釋放機(jī)構(gòu)將部署兩個(gè)額外的子有效載荷，這些子載荷還配備了另一位大學(xué)研究人員提供的儀器。這些儀器以每小時(shí)約10英里的速度行進(jìn)到距離主要有效載荷約2英里的位置，將研究熱離子等離子體。

Hesh說，一旦子有效載荷彈出，它們將開始以大約每秒1兆比特的速率收集并傳輸數(shù)據(jù)到主載荷接收器，并補(bǔ)充說，在重新進(jìn)入大氣層之前，子有效載荷應(yīng)獲得大約四分鐘的數(shù)據(jù)。子有效載荷釋放后，主有效載荷上的接收器會(huì)將編譯后的數(shù)據(jù)發(fā)送到下面的遙測(cè)站。

兩枚AZURE火箭釋放出的蒸氣形成了五顏六色的云彩，這使科學(xué)家能夠測(cè)量極光。該概念類似于分布式有效載荷通信技術(shù)，該技術(shù)將在即將進(jìn)行的SubTEC-8探空火箭任務(wù)中得到演示。圖片來源：NASA /李·溫菲爾德

“改變游戲規(guī)則”的能力

希什說，進(jìn)一步完善該系統(tǒng)的工作正在進(jìn)行中。

在19財(cái)年IRAD的資助下，Wallops工程師Christian Amey和Brian Banks正在開發(fā)一種定制的發(fā)射器，其價(jià)格將大大低于目前在分布式有效載荷通信系統(tǒng)上使用的商用發(fā)射器。希什說：“最終，我們希望有可能同時(shí)在太空中將多達(dá)16到20個(gè)次有效載荷飛行。” 降低發(fā)射機(jī)的成本將使這項(xiàng)技術(shù)更加經(jīng)濟(jì)。

她繼續(xù)說：“這是NASA探空火箭計(jì)劃的頭等大事。”她指的是整個(gè)分布式有效載荷通信系統(tǒng)。“如果實(shí)施的話，它將為轟動(dòng)的火箭科學(xué)界提供改變游戲規(guī)則的技術(shù)。”