ارتباط ماهواره‌های کوچک برای رصد الگو‌های تغییرات آب و هوا

به گزارش خبرنگار حوزه دریچه فناوری گروه فضای مجازی باشگاه خبرنگاران جوان، به نقل از nasa، دسته‌ای از ماهواره‌های کوچک برای جمع آوری داده‌ها در مورد الگو‌های مهم آب و هوا در زمان‌ و از زوایای مختلف با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. چنین تکنیکی با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین، می‌تواند درک دانشمندان از تغییرات آب و هوایی را متحول کند.

مهندس سابرینا تامپسون در حال کار بر روی نرم افزاری است تا فضاپیما‌های کوچک یا SmallSats را قادر به برقراری ارتباط با یکدیگر، شناسایی اهداف رصد ارزشمند و هماهنگ سازی نگرش و زمان بندی برای بدست آوردن دیدگاه‌های متفاوت از یک هدف کند.

تامپسون که در مرکز پرواز‌های فضایی گودارد ناسا در مریلند کار می‌کند در این باره می‌گوید: "ما می‌دانیم که گرد و غبار صحرا در جنگل‌های آمازون بر روی ابر‌ها در اقیانوس اطلس در زمان خاصی از سال تأثیر می‌گذارد. چگونه می‌توانید به دسته‌ای از ماهواره‌ها بگویید که کدام منطقه و چه زمانی برای مشاهده پدیده‌ها بهترین است؟ "

برنامه تامپسون برای برقراری ارتباط ماهواره ها چیست؟

طبق برنامه تامپسون، دانشمندان مجموعه‌ای از الزامات برای مشاهدات و اهداف با ارزش بالا را تعیین می‌کنند. سپس نرم افزار کار خود را آغاز می‌کند و به یک دسته فضاپیما امکان می‌دهد نحوه حرکت نسبت به یکدیگر را برای مشاهده پدیده‌ها مشخص کنند. این فضاپیما همچنین از یادگیری ماشینی برای بهبود استراتژی‌های مشاهده در طول زمان استفاده می‌کند.

تامپسون گفت: "چندین نوع پیکربندی ارتباط در حال بررسی است. در یک نوع ارتباط ممکن است ماهواره‌ها در مدار‌های مختلف قرار بگیرند که به آن‌ها اجازه می‌دهد ابر یا پدیده دیگر را در زوایای مختلف مشاهده کنند. گروهی دیگر می‌توانند پدیده‌های مشابه را در زمان‌های مختلف روز مشاهده کنند. دسته سوم ممکن است از هر دو روش استفاده کنند."

برخی فضاپیما‌ها می‌توانند از کنترل کشش دیفرانسیل یا دستکاری نیرو‌های ناشی از کشش جو زمین برای کنترل فاصله بین هر فضاپیما استفاده کنند. مدت زمان لازم برای انجام مانور دیفرانسیل کشش بستگی به جرم و مساحت فضاپیما و همچنین ارتفاع مداری دارد. به عنوان مثال، ممکن است چند روز، حتی چند ساعت و یا یک سال طول بکشد.

تامپسون با همکاری خوزه واندرلی مارتینز، استاد دانشگاه مریلند شهر بالتیمور (UMBC) به توسعه قطب سنج رنگین کمان (HARP) CubeSat که بیش از یک سال پیش از ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) پرتاب شد، کمک کرد. نسخه به روز شده این ابزار، به نام HARP2، در مأموریت Plankton، Aerosol، Cloud، ocean Ecosystem (PACE) که برای راه اندازی در سال ۲۰۲۳ برنامه ریزی شده است، پرواز می‌کند.

واندرلی مارتینز گفت: " انبوهی از SmallSats مانند HARP، با اشتراک گذاری اطلاعات می‌توانند پیش بینی آب و هوا، گزارش بلایا و مدل سازی آب و هوا را در طولانی مدت پیش ببرند. دانشمندان برای درک بهتر پویایی توسعه سیستم آب و هوایی به ترکیب زمینه‌های دید وسیع و باریک و تصاویر با وضوح بالا نیاز دارند."

او گفت: "در حالت ایده آل، من دوست دارم ماهواره‌ای داشته باشم که میدان دید وسیعی داشته باشد و پدیده‌های بزرگتر را مشاهده کند. با این حال، یک ماهواره کوچک که منطقه وسیعی را پوشش می‌دهد نمی‌تواند مشاهداتی با وضوح بالا را ارائه دهد. با این وجود، می‌توانید از آن به عنوان یک ماهواره نقشه بردار برای شناسایی منطقه مورد نظر استفاده کنید."

تامپسون خاطرنشان کرد که کاهش وابستگی به شبکه‌های کنترل زمینی و ارتباطات، منابع جدیدی را برای ماموریت‌های SmallSat با بودجه محدود آزاد می‌کند. نحوه حرکت ابر‌ها برای درک تغییرات آب و هوایی بسیار مهم است. قطب سنج‌ها می‌توانند اطلاعات زیادی در مورد ذرات معلق در جو از دود، خاکستر، گرد و غبار گرفته تا قطرات آب و یخ و هر گونه ذره نور منعکس شده از آن‌ها را فراهم کنند.

سطوح تحقیقات تامپسون و همکارانش

سطح اولیه این تحقیقات شامل ارزیابی هندسه بین ابزار‌های ماهواره و خورشید است. آن‌ها به هندسه خاصی نسبت به هدف زمینی و خورشید برای بازیابی داده‌های علمی مورد نظر دانشمندان نیاز دارند. الگوریتم‌های ارائه شده مناسب‌ترین ترکیب مدار و میدان دید ابزار‌ها را تعیین می‌کنند تا بیشترین احتمال مشاهده ابر با هندسه مناسب برای بازیابی داده‌های علمی را داشته باشند. سپس برنامه‌های مانور برای هر فضاپیما برنامه ریزی و اجرا می‌شود تا به هندسه مدنظر نسبت به دیگر ماهواره‌های موجود در گروه دست یابند.

این کار برای درک ساختار و توسعه ابر‌ها در ارتباط با سیستم مشاهده جو یا AOS انجام می‌گیرد. این فناوری اهداف علمی AOS را تکمیل می‌کند و می‌تواند ماموریت‌های علمی آینده NASA Earth را افزایش دهد.

بیشتر بخوانید

ناسا آزمایش اتومبیل پرنده در هوا را آغاز کرد

انتهای پیام/