Dağıtılmış akustik algılama ile tespit edilen Dünya atmosferine giren uzay kapsülü

3 Aralık 2018’de NASA’nın kökenleri, spektral yorumlama, kaynak tanımlama ve güvenlik regoliti kaşif (Osiris-Rex), yakın yeryüzüne yakın asteroit (NEA) 101955 Bennu ile başarılı bir şekilde buluştu. Önümüzdeki iki yıl boyunca, görev asteroit yüzeyinden kaya ve regolit örneklerini topladı. 24 Eylül 2023’e kadar, görevin örnek dönüş kapsülü (SRC) Dünya atmosferine girdi ve NASA bilim adamları tarafından toplandı. Bu numunelerin analizi, erken güneş sistemi sırasında koşulların nasıl olduğu hakkında zaten fikir vermektedir.

Yakın tarihli bir araştırmaya göre, SRC’nin geri dönüşünün bilinen yörüngesi ve zamanlaması, yeni bir yöntem kullanarak kapsül tarafından üretilen jeofizik sinyalleri kaydetmek için nadir bir fırsat sağlamıştır. Atmosferden uçarken hipersonik hızlarda seyahat ettiği için, SRC’nin dönüşü zemini etkileyen bir sonik patlama üretti. Dağıtılmış akustik algılama (DAS) sorgulayıcıları ve yüzey çizgili fiber optik kablolar kullanan ekip, dağıtılmış fiber optik algılama teknolojisi ile ilk bildirilen bir SRC yeniden girişini gerçekleştirdi.

Ekip, Dr. Carly M. Donahue tarafından yönetildi ve Los Alamos Ulusal Laboratuvarı (LANL) Dünya ve Çevre Bilimleri Bölümü’nden ve Colorado Eyalet Üniversitesi’ndeki yerbilimler bölümünden ve fiber optik tabanlı dağıtılmış sensör geliştiricisi Silixa LLC’den oluşuyordu. Bulgularını detaylandıran makale, “Dağıtılmış Akustik Algılama (DAS) ile Dünya Atmosferine Giren Uzay Kapsülünün Tespiti“Son zamanlarda dergide ortaya çıktı Sismolojik Araştırma Mektupları.

Apollo döneminin sona ermesinden bu yana, bilim adamları Dünya atmosferine yeniden giren örnek dönüş kapsüllerini incelediler. Bu çalışmalar, bilim adamlarının örnek-dönüş görevleri için güvenli ve etkili yöntemler geliştirmelerine yardımcı olmuştur ve meteoroidlerin ve asteroidlerin atmosferik girişi hakkında bilgi vermiştir. Şimdiye kadar, bu çalışmalar ortaya çıkan jeofizik sinyalleri kaydetmek için infrasound ve sismik sensörler kullanılmıştır. Bununla birlikte, Dr. Donahue ve ekibi, Osiris-Rex Mission’un SRC’sinin yörüngesi ve zamanlaması önceden bilinmesinden bu yana bir fırsat gördü.

Dr. Donahue’nin bugün Universe’ye e -posta yoluyla söylediği gibi, yeniden giriş, sonik bom tarafından üretilen jeofizik etkileri kaydetmek için DAS sistemlerini fiber optik kablolarla test etme şansıydı. “Optik bir fiber sorgulayan DAS sistemleri hala nispeten nadirdir” dedi. Diyerek şöyle devam etti: “Önceden kesin yörüngeyi bilmek bize en yüksek ısıtma noktasına yakın birden fazla DAS sorgulayıcıyı konumlandırma ve sonik patlamayı zemini etkilediğinde yakalama fırsatı verdi.”

Ekip hızla iki DAS sorgulayıcısı ve yüzey fiberal fiber optik kablolardan 12 km’den (7.45 mi) fazla konuşlandırdı. Ağları, hepsi Nevada Çölü’ndeki Eureka kasabasının yakınındaki iki bölgeye yayılmış altı kollot sismometre-frasound sensör çifti içeriyordu. Dr. Donahue’nin açıkladığı gibi:

“Takım, her biri 100 kg’ın üzerinde ağırlığındaki 4 optik elyaf makarasını piyasaya sürdüğünde, lifin monte edilmesi ve alınması, altı eşleştirilmiş sismik ve infrasound istasyonlarını kurmaktan daha az zaman aldı. Yaklaşık 5 km optik fiber, yerel Eureka havaalanında, diğer birçok takımın yanında, diğer birçok takımın yanında bulundu ve diğerleri, diğerleri ile birlikte bulundu. Newark Vadisi’ndeki uzak bir toprak yolu boyunca. “

Bu ağın yardımıyla ekip, yere çarparken Sonic Boom’un çarpıcı bir profilini aldı. DAS sorgulayıcıları, sismometreler ve infrasound sensörleri tarafından kaydedilenlere benzer özelliklere sahip genişletilmiş bir kodaya sahip dürtüsel bir varış kaydetti. Geleneksel sensörler sadece bir noktada sonik patlamaları ölçerken, Dr. Donahue, ekibinin verilerinin Nevada manzarasının düzensiz arazisini etkilediğinden patlamanın dalga kırının nasıl dönüştüğünü ortaya koyduğunu söyledi.

Bu yöntemlerin bir SRC yeniden girişini kaydetmek için ilk kez kullanılmasına ek olarak, bu testin sonuçlarının potansiyel meteor ve asteroit grevlerini tahmin etme konusunda önemli etkileri olabilir. Dedi Dr. Donahue:

“Son derece yoğun bir sensöre sahip olan Das, bir meteorun yörüngesini ve boyutunu daha iyi karakterize etme olasılığına sahiptir. Toprağın topolojisinin (örneğin, tepeleri), Dünya yüzeyinde kaydedilen dalga önü üzerinde bir etkiye sahip olduğu bilinmektedir. Dünyanın yükselmesindeki değişikliklerin üzerindeki değişimlerin üzerindeki değişimlerin üzerinde daha iyi bir karakterizasyonun üstesinden gelebilecek, bu etkiler daha iyi bir şekilde, daha iyi bir şekilde açıklanabilmek için daha iyi bir şekilde açıklanabilir”.

Birincil misyonunun tamamlanmasının ardından Osiris-Rex, NASA görevinin bir sonraki aşaması için uzay aracını hazırladı. 2029’da, uzay aracı-Osiris-Apex (Apophis Explorer) olarak adlandırıldı-yakın dünyaya yakın asteroit 99942 apophis ile buluşacak ve başka bir örnek alacak.