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Roboterflugzeuge jagen nach Klimadaten
Zum ersten Mal hat die NASA damit begonnen, ein unbemanntes Flugzeug zu fliegen, das mit wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet ist, um die Erdatmosphäre genauer zu beobachten. Die Agentur hat eine Partnerschaft mit Northrop Grumman drei Flugzeuge auszustatten, genannt Globale Falken , die der NASA von der US Air Force zur Verfügung gestellt wurden. Im Gegensatz zu bemannten Flugzeugen, die mit Erdbeobachtungsinstrumenten ausgestattet sind, können die Global Hawks bis zu 30 Stunden fliegen und über längere Strecken und in großen Höhen reisen. Sie können auch genauere Daten sammeln als Satelliten und können stationiert werden, um ein Gebiet über längere Zeiträume zu überwachen.
Robo-Flugzeug: Die NASA und Northrop Grumman haben dieses unbemannte Flugzeug mit wissenschaftlichen Instrumenten für erdwissenschaftliche Missionen entwickelt. Die NASA mit dem Namen Global Hawk erwarb das Flugzeug von der U.S. Air Force und modifizierte es, um Instrumente zur Überwachung der Atmosphäre zu tragen, die genauer als Satelliten es können.
Es gibt bestimmte Arten von atmosphärischen und erdwissenschaftlichen Daten, die uns fehlen, obwohl wir Dinge wie Satelliten, bemannte Flugzeuge und oberflächenbasierte Netzwerke haben, sagt Robbie Hood , Direktor der National Oceanic and Atmospheric Administration ( NOAA ) Programm für unbemannte Flugzeugsysteme. Die NOAA hat mit der NASA eine Vereinbarung getroffen, um beim Bau der wissenschaftlichen Instrumente zu helfen und die wissenschaftlichen Missionen für die Global Hawks zu leiten. Hood wird die Flugzeuge bewerten, um festzustellen, wie sie am besten eingesetzt werden können. Sie könnten zum Beispiel über einen Hurrikan fliegen, um seine Intensitätsänderungen zu überwachen, oder über die Arktis fliegen, um die Veränderungen des Meereises genauer zu beobachten.
Die erste Mission der Global Hawks startete letzte Woche – ein Flugzeug flog vom Dryden Flight Research Center der NASA auf der Edwards Air Force Base in Kalifornien über den Pazifischen Ozean. Bis Ende April werden die Projektwissenschaftler etwa einen Flug pro Woche starten. Die Drohne ist mit 11 verschiedenen Instrumenten ausgestattet, um Messungen durchzuführen und Aerosole und Gase in der Atmosphäre zu kartieren, Wolken zu profilieren und meteorologische Daten wie Temperaturen, Winde und Drücke zu sammeln. Es verfügt auch über hochauflösende Kameras, um die Farben des Ozeans abzubilden.
Die erste Mission ist hauptsächlich eine Demonstrationsmission, um die Fähigkeiten des Systems zu beweisen, sagt Paul Newman , Co-Projektwissenschaftler und Atmosphärenphysiker am NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, MD. Das Flugzeug fliegt auch unter dem Aura-Satellit , ein NASA-Satellit, der derzeit Ozon, Luftqualität und Klima der Erde untersucht, um seine Messungen zu validieren und einen Vergleich zwischen seinen Messwerten und der Leistung des neuen Flugzeugs anzustellen. Satelliten bieten Ihnen täglich eine globale Abdeckung, aber sie können eine Region nicht sehr genau sehen. Das Flugzeug kann Ihnen regelmäßige Beobachtungen und eine sehr feine Auflösung liefern, sagt Newman.
Die Roboterflugzeuge agieren völlig autonom – Wissenschaftler programmieren das Flugzeug vor dem Abflug mit den vorgesehenen Zielen, und das Flugzeug navigiert sich selbst. Wissenschaftler können jedoch die Flugbahn des Flugzeugs einmal auf der Route ändern oder es im Notfall aus der Ferne steuern. Da ein Global Hawk-Flug 30 Stunden dauern kann (im Vergleich zu 12 Stunden bei einem bemannten Flug), kann das Flugzeug in Regionen wie die Arktis fliegen, die für bemannte Missionen normalerweise zu gefährlich sind.
Autonomer Flieger: Die erste Mission des Flugzeugs besteht darin, die Atmosphäre über dem Pazifischen Ozean zu überwachen. Es kann bis zu 30 Stunden fliegen, eine Höhe von 19,8 Kilometern erreichen und eine Reichweite von 22.800 Kilometern zurücklegen.
Die NASA erwarb das Flugzeug 2007 von der US Air Force. Sie wurden ursprünglich für Überwachungs- und Aufklärungsmissionen entwickelt. Jetzt modifizieren Forscher sie für ihre ersten umfangreichen geowissenschaftlichen Missionen. Wir können in-situ-Messungen mit hoher Auflösung erhalten, und das ist wirklich der Goldstandard und etwas, das wir noch nie zuvor tun konnten, sagt Randy Albertson, Direktor des Airborne Science Program der NASA in der Geowissenschaften in Dryden.
Zu den Instrumenten an Bord für die erste Mission gehören: ein LIDAR-Instrument, das einen Laserpuls verwendet, um die Form, Größe und Dichte von Wolken und Aerosolen zu messen; ein Spektrograph, der Schadstoffe wie Stickstoffdioxid, Ozon und Aerosole misst und kartiert; ein Ultraviolett-Photometer für Ozonmessungen; ein Gaschromatograph zur Berechnung von Treibhausgasen; eine Handvoll anderer Instrumente, die atmosphärischen Wasserdampf und ozonabbauende Fluorchlorkohlenwasserstoffe genau messen können; und hochauflösende Kameras, um die Farben des Ozeans abzubilden und mehr über ihre biologischen Prozesse zu erfahren. (Eine vollständige Liste der Nutzlast finden Sie hier.)
Die Forscher werden auch in der Lage sein, Teile der Atmosphäre zu beproben, die sie für lange Zeit nicht erreichen oder überwachen konnten – die obere Troposphäre und untere Stratosphäre. Das Flugzeug kann in einer Höhe von 19,812 Kilometern fliegen und fast 22.800 Kilometer zurücklegen. Dieser Teil der Atmosphäre ist eine entscheidende Region, die auf den Klimawandel an der Oberfläche reagiert und dazu beiträgt, und wir haben festgestellt, dass er stark unterbewertet ist, sagt David Fahey , Co-Projektwissenschaftler und Forschungsphysiker am Earth Science Research Lab der NOAA in Boulder, CO. Wenn Sie nicht wissen, was in bestimmten Regionen der Atmosphäre vor sich geht, werden Sie die Vorgänge an der Oberfläche falsch interpretieren.
NASA und Northrop Grumman haben das Flugzeug zu einem Plug-in-Play-System modifiziert, sodass Instrumente je nach Mission einfach ab- und neu installiert werden können. Das Flugzeug kann bei Bedarf auch für eine bestimmte Mission umgestaltet werden.
Die Flugzeuge sind wirklich Roboter-Satelliten-Flugzeug-Hybride, die die Art und Weise, wie wir Wissenschaft betreiben, revolutionieren werden, sagt Newman. Die nächste Mission wird die Untersuchung von Hurrikanen in der Karibik sein und eine neue Instrumentenpalette für die Flugzeuge umfassen.