美国宇航局将发射波士顿大学学生制造的微型卫星

ANDESITE将近距离观察极光

《今日波士顿》凯特·贝克尔报道

When charged particles from the sun hit the Earth’s magnetic field, they can generate the dancing lights of the aurora. The ANDESITE mission will help reveal how the energy that creates the aurora passes from the sun into Earth’s atmosphere. Photo courtesy of Greenland Travel.
当来自太阳的带电粒子撞击地球磁场时,它们可以产生极光的舞蹈之光。安安德赛特任务将有助于揭示产生极光的能量是如何从太阳进入地球大气层的。图片由格陵兰旅游提供。乔陈视频。

如果麦吉弗的任务是澳门威尼斯人注册网站研究极光,他可能会建造这样的卫星:一个由废弃太阳能电池组成的网格,粘贴在ipad大小的绿色矩形电路板上,一个6英寸长的不锈钢带尺切割在一个角落焊接作为临时天线,内部是一套智能手机级别的传感器,任何人都可以在网上买到。尽管这颗微型卫星看起来很粗糙,但它实际上是一种新趋势的前沿:利用无线网络或群,即廉价、轻便的微型卫星来澳门威尼斯人注册网站研究太空,这些微型卫星的建造和发射成本都很低。

ANDESITE按计划将于2018年3月1日之后发射,作为NASA纳米卫星教育发射(ELaNa)项目协调的卫星共享的一部分。这首先是一项教学任务:大约15名工程学院的学生,包括项目经理J. Brent Parham(18届工程专业)和项目工程师Maria Kromis(17届工程专业),在任何时候都在这个项目上工作,获得一种有抱负的太空工程师通常要等几年才能获得的动手建造卫星的经验。

但是安地石不仅仅是用来练习的。它将澳门威尼斯人注册网站研究从太阳溢出的带电粒子是如何冲击地球磁场的。这种粒子流被称为太阳风,它可以是一阵微风,也可以是一股突然的、有潜在危险的阵风,它会使地球磁场像飓风中的风袜一样摆动。

Finished minisatellites are ready to be inserted into the mothership. Photo by Jonathan Brent Parham
完成的微型卫星已经准备好插入母舰。Jonathan Brent Parham摄

“对我们来说,有一个真正的科学使命非常重要。“当它被发射到太空时,我们正在做根本性的新澳门威尼斯人注册网站研究,”Brian Walsh (GRS ' 09, ‘ 12)说,机械工程的工程助理教授,他与电气和计算机工程的工程教授Joshua Semeter(工程’ 92,' 97)一起领导这个项目。

当太阳风粒子撞击地球磁场时,它们挤在一起,沿着地球磁力线划出的车道前进,就像通勤者挤过一排地铁转门一样。然后它们落在大气中,产生电流,产生发光的多彩极光,但它们也会对下面的无线电通信和电力系统造成严重破坏。通过测量地球上空约500公里处磁场的强度和方向,ANDESITE将有助于揭示这些电流如何将能量转移到大气中,这可以帮助澳门威尼斯人注册网站研究人员更好地预测潜在的危险太阳风暴,并了解极光是如何产生奇特的涟漪和漩涡的。

到目前为止,空间物理学家已经使用单一的高精度航天器澳门威尼斯人注册网站研究了这些问题。Parham在2017年12月13日的美国地球物理联盟秋季会议上介绍了任务更新,他说,即使配备了顶级传感器,单独的卫星也有局限性。

David Einhorn (ENG’17) (right) and Maria Kromis (ENG’17) inspect ANDESITE. Photo courtesy of Air Force Research Laboratory
大卫·艾因霍恩(17届工程系)(右)和玛丽亚·克罗米斯(17届工程系)视察安地岩。图片由空军澳门威尼斯人注册网站研究实验室提供

帕勒姆说:“如果你用一个传感器快速穿过卫星上的某个物体,你就会得到一个时间序列的数据。”但因为极光总是在变化,所以不可能区分时间变化和空间变化:它们都混在一起了。

两颗卫星将相距几公里,每90分钟绕地球一周。结合所有8个航天器的读数,空间物理学家将能够拼凑出一幅极光的全景图,即使没有非常敏感和非常昂贵的部件。沃尔什说:“我们不需要一辆改装精良的法拉利:我们用八辆凯美瑞来推进我们的科学澳门威尼斯人注册网站研究。”

在ANDESITE的8颗电路板卫星中,每一颗都有一个智能指南针,由一个磁力计组成,它可以读出三个方向的磁场强度,再加上一个GPS设备和一个陀螺仪,它可以告诉卫星的位置和指向的方向。此外,飞船上还配备了一个在电子产品爱好者中很受欢迎的微型微处理器,一块用于储存太阳能电池能量的电池,以及将数据发送回母舰的卷尺天线。一颗微型卫星的零部件总成本约为500美元。

A BU group led by Brian Michael Walsh (ENG’10) (front, right) is developing a wireless network (or swarm) of minispacecraft, which contain magnetometers to measure the fine-scale structure of the Birkeland currents that create the Northern Lights. Photo by Cydney Scott
由布莱恩·迈克尔·沃尔什(前,右)领导的波士顿大学小组正在开发微型航天器的无线网络(或群),其中包含磁力计,用于测量产生北极光的伯克兰电流的精细结构。西德尼·斯科特摄

部署者还将发射成本大幅削减:像ANDESITE这样的任务,一张拼车票的面值约为20万美元,而单独飞行至少需要2000万美元,帕勒姆说。(ANDESITE的节目是由NASA的ELaNa项目赞助的。)

这些口袋大小的卫星不会取代全尺寸的定制旗舰,但Parham说他渴望ANDESITE能够帮助证明小卫星可以做大科学。他说:“对于廉价的东西,我们可以做点什么。”“你必须意识到,这不是非此即彼的问题。”

 

本文最初发表于《今日波士顿》。