Steven Powell, ingénieur de recherche au département de génie électrique et informatique, est photographié avec le réseau d'antennes GPS Cornell dans une salle blanche du NASA/Johnson Space Center à Houston, Texas. Le réseau est actuellement monté sur la structure en treillis de la Station spatiale internationale. Crédit :Zach Tejral, Centre de vol spatial Johnson de la NASA/Fourni
Le temps ici sur Terre a été un peu étrange cet hiver - jours de 60 degrés, suivi de neige aveuglante, seulement pour être suivi de 50s et de pluie - mais pour Steven Powell, le temps qui l'intéresse ne peut pas être ressenti par les humains ni mesuré par la pression barométrique.
Powell, spécialiste de l'appui à la recherche en génie électrique et informatique, concerne la « météo spatiale » - les particules chargées dans le plasma de l'espace, aux confins de l'atmosphère terrestre. Ces particules affectent les performances des satellites de communication et de navigation.
Pour étudier les conditions dans l'ionosphère, une bande entre 50 et 600 milles au-dessus de la Terre, Powell et d'autres membres du College of Engineering ont développé le récepteur GPS FOTON (Fast Orbital TEC for Orbit and Navigation), qui a été construit dans un laboratoire de Rhodes Hall. Le mois dernier, le FOTON a fait du stop à bord de la fusée SpaceX Falcon 9 pour commencer un projet à long terme à la Station spatiale internationale.
Le projet, qui peut durer deux ans, est appelé GROUP-C (GPS Radio Occultation et Ultraviolet Photometry-Colocated), et est dirigé par Scott Budzien du Naval Research Laboratory. Powell est le chercheur principal de Cornell pour le projet; les autres contributeurs de Cornell incluent Mark L. Psiaki, professeur de génie mécanique et aérospatial (retraité); David Hysell, professeur de sciences de la terre et de l'atmosphère; Todd Humphreys, doctorat '08 ; et Brady O'Hanlon, doctorat '16.
Le regretté professeur d'ingénierie électrique et informatique Paul Kintner, décédé en novembre 2010. Kintner était responsable de la recherche ionosphérique originale qui a constitué la base scientifique du GROUP-C, dit Powell.
Le FOTON est un récepteur GPS très sensible, conçu pour résister aux rigueurs des vols spatiaux tout en détectant les fluctuations subtiles des signaux des satellites GPS.
"Ces fluctuations nous aident à connaître l'ionosphère dans laquelle les signaux voyagent, " dit Powell, qui est rentré à Ithaque début mars après avoir passé six semaines en Alaska sur un projet d'envoi de deux fusées-sondes dans les aurores boréales, aussi pour étudier l'ionosphère.
"Ces fluctuations sont généralement filtrées par les récepteurs GPS standard, " il a dit, "mais ce sont les " pépites d'or " scientifiques dans le processus d'analyse des données. "
La palette d'instruments STP-H5 manœuvrée par le bras robotique de la Station spatiale internationale. Le réseau d'antennes Cornell est visible juste à droite du logo « Canada ». Cette photo a été prise pendant le processus d'installation. Crédit :NASA Johnson Spaceflight Center/Fourni
L'expérience de Powell est l'un des nombreux projets qui étudient l'atmosphère et l'ionosphère de la Terre. Il partage une palette de montage à l'extérieur de l'ISS, reçoit de l'énergie de grands panneaux solaires, et utilise le système de communication de données à bord de la station pour redistribuer rapidement les données sur Terre.
Powell et Hysell recueilleront les données de l'expérience GROUP-C.
La position de GROUP-C à bord de l'ISS lui permettra d'étudier l'ionosphère « de bout en bout, " Powell a dit, pour mesurer les variations de densité électronique. Le récepteur GPS et l'antenne de l'équipe Cornell - en fait une suite de trois antennes, configuré pour maximiser les signaux GPS et minimiser les réflexions indésirables des grandes parties métalliques de l'ISS - se concentrera sur les satellites GPS lorsqu'ils se déplacent dans le ciel et se placent derrière la Terre.
Comme ils se sont mis, Powell a dit, les signaux radio traversent l'ionosphère et sont subtilement retardés par les régions les plus denses de l'ionosphère. "À partir de ce, on obtient un profil vertical de la densité électronique, " il a dit.
Cette expérience s'appuie sur une mission de fusée-sonde de courte durée de la NASA dirigée par Powell en 2012, qui a été envoyé dans les aurores pour étudier l'ionosphère aux hautes latitudes, près du pôle Nord.
« Cette expérience va nous permettre d'étudier différentes, mais tout aussi intéressant, effets dans l'ionosphère plus proche de l'équateur, où vit la majeure partie de la population mondiale, " a déclaré Powell.
Le décollage de la fusée SpaceX le 19 février, et amarré à l'ISS quatre jours plus tard, était l'aboutissement d'un effort de près de quatre ans pour construire GROUP-C.
"C'était extrêmement excitant et satisfaisant de voir l'expérience GROUP-C [lancement], " a déclaré Powell. " J'ai été impliqué dans plus de 50 efforts de recherche spatiale sur une période de 30 ans, mais la plupart ont utilisé des fusées-sondes suborbitales de la NASA, avec des durées de mission de seulement 10 à 30 minutes.
« La durée de l'expérience GROUP-C durera jusqu'à deux ans, " il a dit, « donc la quantité de données et le potentiel de découvertes scientifiques significatives sont énormes. »
