En SolidWorks-bild av Bobs nyttolast med (ovan) och utan dess yttre hölje (nedan). Kredit:T. Max Roberts
NASA sponsrar ett team som utvecklar en ny typ av nyttolast för att samla in jonosfärisk plasmadata på flera punkter nära en suborbital huvudnyttolast. Dessa resurssnåla, lätt reproducerbara nyttolaster – kallade Bobs – utvecklades för NASA Isinglass norrskens raketuppdrag (som genomfördes i februari 2017 på Poker Flat Research Range i Alaska). Mycket av den nuvarande förståelsen av den jonosfäriska miljön har samlats in från enpunktsmätningar. Dock, det finns grundläggande frågor om energi och störningar i plasma som kräver mätningar vid många tillfällen för att förstå.
Följande parallella situation illustrerar varför sådana mätningar är viktiga. Om en journalist som rapporterar om orkanförhållanden flyttar bort från kusten under flera dagar och rapporterar förbättring av situationen, det är inte uppenbart om förhållandena förbättras med tiden eller med avståndet från kusten. Å andra sidan, flera reportrar utplacerade samtidigt i flera positioner kunde skilja effekterna av tid från effekterna av rymden. Likaså, en svärm av instrument kan särskilja förändringar i rum och tid som ett enpunktsinstrument inte kan.
Forskare har använt NASA:s sondraketprogram för att samla in flerpunkts jonosfäriska mätningar tidigare, men historiskt har undernyttolasterna varit komplexa, och därför relativt dyrt. Målet med denna ansträngning var att utveckla sub-nyttolaster som kan bära plasmafysikinstrumentering, men är reproducerbara i stort antal. För att utveckla Bobs undernyttolaster, teamet utnyttjade designen av tidigare undernyttolaster som användes för att frigöra kemikalier, men innehöll inte instrumentering. Teamet återanvände distributions- och kuvertdelarna av designen, men anpassade den kemiska frigöringsdelen av designen till ett litet Arduino-baserat instrumenteringspaket som kan kommunicera lokalt (flera km) tillbaka till den huvudsakliga nyttolasten. Bob sub-nyttolaster har vardera två termiska jonsensorer (retarderande potentialanalysatorer) samt en liten kommersiell tröghetsmätenhet (IMU) som den som finns i en handhållen videospelskontroller.
Den kompletta uppsättningen instrumentering strax före leverans. Kredit:Dartmouth College
Tekniken som utvecklats för Bobs subnyttolaster kommer att göra det möjligt för NASA att distribuera lågresurssensorer för att mäta förändringar i jonosfären på flera platser samtidigt. Dessa ekonomiska sensorsvärmar kommer att ge en detaljerad bild av jonosfäriska processer, gör det möjligt för forskare att lära sig mer om de komplexa systemen som fungerar i jordens övre atmosfär.
2016, teamet studerade resultaten av 2015 års testflyguppdrag som framgångsrikt distribuerade två av Bobs sub-nyttolaster över Wallops Island. Med hjälp av information från denna testflygning, de slutförde och förbättrade designen av Bobs för att användas som Isinglass sub-nyttolaster. På sensommaren 2016 teamet levererade tio exemplar av Bob-nyttolasten och tillhörande instrumentering till NASA Wallops Flight Facility för integration med den andra Isinglass-instrumenteringen. När detta skrevs var Isinglass-teamet på plats för lanseringskampanjen; fyra av Bobs undernyttolaster släpptes rent och framgångsrikt från Isinglass B-huvudnyttolasten, och vetenskapsteamet håller på att bedöma resultaten.