Wallops ingenjörer planerar att testa en ny flygelektronikteknik - kallad distribuerad nyttolastkommunikation - som skulle ge forskare en aldrig tidigare erbjuden förmåga att låta raketbaserad forskning. De är avbildade här tillsammans med teknikens komponenter. Från vänster till höger (främre raden):Brian Banks, Taylor Green, Steve Bundick, Josh Yacobucci, och Cathy Hesh; (bakre raden, vänster till höger):Christian Amey, Scott Hesh, Chris Lewis, och Alex Coleman. Kredit:NASA/Berit Bland
NASA-ingenjörer planerar att testa en ny flygelektronikteknik - distribuerad nyttolastkommunikation - som skulle ge forskare en aldrig tidigare erbjuden förmåga att låta raketbaserad forskning.
Med sådan teknik, sondraketer skulle kunna placera ut flera undernyttolaster i storleken av läskburkar till olika höjder där deras miniatyriserade instrument ombord kunde samla flerpunktsmätningar. En radiomottagare för distribuerad nyttolastkommunikation placerad på huvudnyttolasten skulle sedan samla in subnyttolastens data och multiplexera dem till en dataström som den skulle sända till markstationerna nedanför.
Denna kapacitet utvecklad vid NASA:s Wallops Flight Facility i Virginia skulle förenkla datainsamling och spårning av nyttolast, och tillåta forskare att studera flera regioner i rymden samtidigt, vilket de inte kan göra med nuvarande raketteknik.
"För närvarande, mest klingande raketer samlar in data från endast en punkt, sa Cathy Hesh, Wallops projektledare i spetsen för teknikutvecklingsarbetet. "Våra forskare vill ha mer."
SubTEC-8 nyttolast
Förmågan är bara en av flera som ska testas under ett teknikdemonstrationsuppdrag känt som Suborbital Technology Carrier-8, eller SubTEC-8, en nyttolastbehållare som Wallops ingenjörer utvecklade för att hjälpa mogna framväxande teknologier. SubTec-8 kommer att integreras i en Terrier-Förbättrad Malemute-ljudaraket, som kommer att lanseras från Wallops Test Range i Virginia den 17 oktober.
"Vi tog en mängd olika Wallops-ingenjörer för att sätta ihop det här systemet, " Sa Hesh. "Det är verkligen en möjliggörande teknik, en teknik som vi aldrig har kunnat göra förut. Det är riktigt spännande."
Ett team av Wallops Flight Facility-ingenjörer kommer att släppa dessa instrumenterade sub-nyttolaster för att demonstrera den distribuerade nyttolastens kommunikationsteknologi. Enheterna bör samla in och sända cirka fyra minuters data innan de går in i atmosfären igen. Kredit:NASA/Scott Hesh
Liknar AZURE
Konceptet liknar till sin natur ett som lanserades i april från Norges Andøya Space Center. Under det uppdraget, kallas AZURE, förkortning för Auroral Zone Upwelling Rocket Experiment, två Black Brant XI-A sonande raketer placerade ut flera synliga gasspårämnen som innehöll ingredienser som liknar de som finns i fyrverkerier. Blandningarna skapade färgglada moln som gjorde det möjligt för forskare att spåra flödet av neutrala och laddade partiklar i norrskensvinden via markbaserad fotografering och triangulering av molnens läge för ögonblick i tre dimensioner.
Men SubTEC-demonstrationen kommer att ta tekniken till nästa nivå, sa Hesh.
"AZURE-uppdraget flög samma formfaktor under nyttolast, men den bar bara en spårämne. Den hade inte den telemetriavionik som vi utvecklade för dessa distribuerade nyttolastkommunikationer, " Hon sa, tillägger att dessa tekniker, inklusive en radiomottagare, en sub-nyttolastantenn som inte är större än en fjärdedel, miniatyriserade sändare, och ett mycket effektivt kraftdistributionssystem, utvecklades delvis med finansiering av internt forsknings- och utvecklingsprogram vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.
Inom två minuter efter att raketen lyfte, Hesh sa att lanseringsdörrarna kommer att öppnas. En raketbaserad utlösningsmekanism kommer att distribuera två undernyttolaster utrustade med instrument som tillhandahålls av universitet. Dessa sub-nyttolaster kommer att färdas med cirka 200 miles per sekund till en position ungefär 12 miles från huvudnyttolasten. Under deras flygning, de kommer att mäta olika fysiska fenomen i jordens övre atmosfär.
Några sekunder senare, fjäderbelastade frigöringsmekanismer kommer att distribuera ytterligare två undernyttolaster, även utrustad med instrument som tillhandahållits av en annan universitetsforskare. När du reser i cirka 10 miles per timme till en position ungefär två miles från den huvudsakliga nyttolasten, dessa instrument kommer att studera termisk jonplasma.
När undernyttolasterna matas ut, de kommer att börja samla in och sända sina data till den huvudsakliga nyttolastmottagaren med en hastighet av cirka en megabit per sekund, Hesh sa, Lägga till undernyttolaster bör få cirka fyra minuters data innan du går in i atmosfären igen. Efter släppet av undernyttolaster, mottagaren på huvudnyttolasten kommer att sända de kompilerade data till en telemetristation nedan.
Färgglada moln som bildas av utsläpp av ångor från de två AZURE-raketerna, vilket gjorde det möjligt för forskare att mäta norrskensvindar. Konceptet liknar den distribuerade nyttolastkommunikationstekniken som kommer att demonstreras under det kommande SubTEC-8-sonande raketuppdraget. Kredit:NASA/Lee Wingfield
"Game-Changing" förmåga
Arbetet med att ytterligare förbättra systemet pågår, sa Hesh.
Under en FY19 IRAD, Wallops ingenjörer Christian Amey och Brian Banks utvecklar en skräddarsydd sändare som skulle kosta betydligt mindre än de kommersiellt tillgängliga sändarna som för närvarande används på det distribuerade nyttolastkommunikationssystemet. "I sista hand, vi skulle vilja att det ska vara möjligt att flyga upp till 16 till 20 av dessa undernyttolaster i rymden samtidigt, " sa Hesh. Att minska kostnaderna för sändarna skulle göra denna teknik mer ekonomisk.
"Detta är en högsta prioritet för NASA:s Sounding Rocket Program, " fortsatte hon, hänvisar till det övergripande distribuerade nyttolastkommunikationssystemet. "Om det genomförs, det skulle vara en omvälvande teknik att erbjuda den klingande raketvetenskapsgemenskapen."
