OSIRIS-REx, bilim adamlarının meteoroidlerin ses imzasını incelemesine nasıl yardımcı oluyor?

Elizabeth Silber, Nevada’nın yüksek çölünde, Pazar günü NASA’nın OSIRIS-REx’ten Örnek Dönüş Kapsülünün Dünya atmosferine inişini izledi, ancak çoğu bilim insanının aksine, asteroit kayaları için orada değildi.

Sandia Ulusal Laboratuvarlarında fizikçi olan Silber, Sandia ve Los Alamos ulusal laboratuvarları, Savunma Tehditlerini Azaltma Ajansı, TDA Araştırma A.Ş., Jet Tahrik Laboratuvarı, Hawaii Üniversitesi ve Oklahoma Üniversitesi’nden araştırmacılarla birlikte bir kampanyada çalışıyor. Kapsülün Dünya atmosferinde hipersonik hızla, saatte yaklaşık 26.000 mil hızla hareket ederken ürettiği infrasonik ve sismik dalgaları kaydedin ve karakterize edin.

Bu, tarihteki herhangi bir hipersonik olaya ilişkin en büyük gözlem kampanyasıydı ve Silber, verilerin bilim adamlarının meteoroidleri ve hipersonik hızlarda hareket eden diğer nesneleri tespit etmek için infrasonu kullanma yeteneğini geliştireceğini umuyor.

Bilim adamları şu anda volkanik aktiviteyi, depremleri ve patlamaları tespit etmek ve gözlemlemek için genellikle insanların duyamayacağı düşük frekanslı bir ses dalgası olan infrasonu kullanıyor. Silber, meteoroidler Dünya atmosferine girdiğinde infrasonun da gözlemlenebileceğini, ancak rüzgar gibi atmosferik koşulların sinyali bozabileceğini ve genellikle gelen meteoroid hakkında veri analizine yardımcı olacak nispeten az bilgi bulunduğunu söyledi.

“OSIRIS-REx kapsülü hipersonik bir olayı incelemek için mükemmel bir aday çünkü onun hakkında her şeyi biliyoruz (giriş açısı, hız, dönüş hızı, boyut ve kütle) ve bu bilgiyi modellerimizi kalibre etmek ve sensörlerimizi test etmek için kullanabiliriz.” Yetenekler,” dedi Silber.

“Kapsül ses hızından daha hızlı hareket ettiği için bir şok dalgası oluşturdu. Şok dalgası kapsülden uzaklaştıkça tespit edilebilecek ses ötesi dalgalara dönüştü.”

Çok kurumlu ekip, Nevada’da mikrobarometrelerle donatılmış ve birden fazla yerde yer tabanlı sensörlere sahip dört güneş balonu ve iki hava balonunu fırlattı.

Silber, “Bunlar hava basıncındaki anlık değişiklikleri ölçen küçük sensörlerdir” dedi. “Infrases bir basınç dalgasıdır ve sensörleri bir dizi halinde grupladığımızda, infrasesin geldiği yönü belirleyebiliriz.”

Silber, grubun, 45 tekli sensör, 200 sensörlü bir büyük dikdörtgen dizi ve üçgen formasyonunda dört sensörden oluşan üç dizi dahil olmak üzere veri kaydeden benzeri görülmemiş sayıda sensöre sahip olduğunu söyledi. Ekip ilk başta sinyali kaç sensörün tespit ettiğini kontrol etti. Silber ve meslektaşları laboratuvara döndüklerinde daha kapsamlı bir çalışma yürütecekler.

Silber, “Şok dalgasının kapsülün yörüngesi boyunca nereden geldiğini belirlemek istiyoruz” dedi. “Dalga yörünge boyunca sürekli bir şey olacak, dolayısıyla soru şu olacak: Bu sinyal tam olarak nereden geldi? Belirli bir yükseklikten mi? Yolun farklı kısımlarından mı?”

Ekip, kapsülün yolu boyunca aynı başlangıç ​​noktasına işaret edip etmediklerini görmek için Nevada ve Utah’ın farklı yerlerinden kaydedilen sinyalleri karşılaştırmayı planlıyor. Kapsülün hızı yüzeye doğru daldıkça hipersonikten süpersonik ve transoniğe doğru değişeceği için ekip aynı zamanda uçuşun tüm aşamalarını da inceleyebilecek.

Silber, “Ayrıca, güçlü akustik dalgaların ne kadar yayıldığını inceleyeceğiz, cihazlarımızın sinyalleri ne kadar iyi yakaladığını test edeceğiz ve atmosferin kızılötesi dalgalar üzerindeki etkilerini inceleyeceğiz” dedi. “Bütün bunlar, meteoroidleri ve yapay nesneleri kızılötesi ses ile tespit etmek için kızılötesi ses kullanma bilgimizi ve yeteneğimizi geliştirecek.”

Bu kampanyaya hazırlık olarak Silber, Daniel Bowman ve Sarah Albert, Atmosfer NASA’nın Apollo misyonlarının sona ermesinden bu yana gerçekleştirilen diğer dört örnek geri dönüş görevinden geçmiş infrasonik ve sismik gözlem çalışmalarını gözden geçiriyor ve meteoroidlerin Dünya atmosferinde uçuşunu karakterize etmedeki faydalarını özetliyor.

Silber ayrıca, diğer sensör türlerinin yeterli veri sağlamadığı durumlarda bolidlerin (parlak, patlayan meteoroidler) yüksekliğini ve hızını belirlemek için infrasonun kullanılıp kullanılamayacağını araştırmak amacıyla ayrı ama benzer bir Laboratuvara Yönelik Araştırma ve Geliştirme projesine liderlik ediyor.