GML-Wissenschaftler testen erfolgreich Höhenrückkehrgleiter mit dem AirCore-Wissenschaftspaket auf 75.000 Fuß MSL – sUAS Information


Globales Überwachungslabor (GML) und Kooperatives Institut für Umweltwissenschaftliche Forschung (CIRES) Wissenschaftler haben vom 13. bis 25. Mai 2021 erfolgreich ein neues Verfahren zur Höhenluftprobenahme und Instrumentenbergung getestet. Die Feldkampagne am NASA Armstrong Flight Research Center und Luftwaffenstützpunkt EdwardsKalifornien testete das Excessive-altitude Operational Return Unmanned System (HORUS), ein tragbares Starrflügel-Segelflugzeug mit einer Spannweite von 6 Fuß für die Rückkehr AirCore und wissenschaftliche Instrumente aus der Stratosphäre.

Ähnlich wie bei einem Eisbohrkern sammelt das AirCore-Atmosphären-Probenahmesystem einen „Luftkern“ vertikal durch die Atmosphäre. Ballons in großer Höhe tragen das Gerät – innerhalb der HORUS-Flugzeugzelle – in die obere Atmosphäre, die 75.000 Fuß über dem mittleren Meeresspiegel (MSL) erreicht, wo der Ballon die Nutzlast freisetzt. Der AirCore begann, Luft von 72.000 Fuß MSL bis zum Landepunkt zu sammeln.

Operational Return Unmanned System (HORUS) in großer Höhe. Bildnachweis: Sonja Wolter|GML&CIRES

Während des Abstiegs steuerte HORUS die Instrumentierung über einen Bordcomputer automatisch zu einem vorbestimmten Landeplatz. Mit Geschwindigkeiten von mehr als 200 Knoten über Grund zu Beginn der Gleitphase konnte HORUS die mehr als 60-Knoten-Winde ausgleichen, denen es während des Ballonaufstiegs in 40.000 Fuß begegnete. Somit ist HORUS in der Lage, die wissenschaftlichen Instrumente aus weit über 75.000 Fuß MSL zurück an einen Ort in der Nähe des ursprünglichen Startplatzes zu bringen.

In einer Höhe von 1.000 Fuß über dem Boden (AGL) wurde ein Fallschirm eingesetzt, der das Gerät und die wissenschaftlichen Instrumente verlangsamte und eine sanfte Landung ermöglichte. Mit der nachgewiesenen Fähigkeit zum Einsatz von Fallschirmen hat die Federal Aviation Administration (FAA) angegeben, dass Benutzer keine Verzichtserklärung erwerben müssen, um andere Flugzeuge „sehen und vermeiden“ zu können, solange sich HORUS unter einem Fallschirm unter 18.000 Fuß MSL befindet.

Horus-Landung

Ein Fallschirm wurde in 1.000 Fuß MSL für eine weiche Landung eingesetzt. Bildnachweis: NASA

Die FAA-Anforderung „Sehen und Vermeiden“ für unbemannte Flugsysteme (UAS) zwischen 400 Fuß und 18.000 Fuß MSL ist vorhanden, da kleine Flugzeuge, die in diesem Höhenbereich fliegen, häufig nicht in der Lage sind, den Standort zu erkennen und Baken zu identifizieren, die Flugzeuge über 18.000 Fuß fliegen MSL müssen mitgeführt werden. Ballons und Fallschirme sind jedoch von der Notwendigkeit befreit, „unterhalb von 18.000 Fuß MSL zu sehen und zu vermeiden.

Mit einem automatisch gesteuerten Gleitflug zu einem vorbestimmten Ort, bevor er 18.000 Fuß erreicht, und der Drift unter dem Fallschirm zum endgültigen Landepunkt kann der HORUS die FAA-Anforderungen erfüllen, der Startmannschaft viel Zeit sparen, um das Wissenschaftspaket zu bergen, und die Anzahl wahrscheinlicher Orte, an denen Wissenschaftler Daten sammeln können.

Der Erfolg dieser Feldkampagne bringt die NOAA USRTO-finanzierte HORUS auf einen Expertise Readiness Degree von 8 von 9 möglichen, was darauf hinweist, dass es nicht vollständig betriebsbereit ist, aber in der gleichen Umgebung demonstriert wurde, die für den operativen Einsatz erforderlich ist. Es stellt eine aufregende Gelegenheit für die gesamte atmosphärische Forschung der NOAA dar, da es ermöglicht, ballongetragene Pakete am selben Ort einzusetzen und abzuholen.

Mit HORUS können Wissenschaftler hochwertige Wissenschaftspakete auf der ganzen Welt starten, um Daten zu sammeln, die Wetter- und Klimamodelle verbessern, die bisher aufgrund von Unsicherheiten bei Wind sowie Wasser- und Geländegefahren begrenzt waren. Dieses Modell des Betriebs von ballongetragenen Paketen eröffnet viele andere kommerzielle Möglichkeiten außerhalb sowohl der akademischen als auch der staatlichen Forschung.

Horus-Schema

Schema des vorgeschlagenen CONOPS-Plans (Idea of Operations) im uneingeschränkten Luftraum für operative Flüge mit unbemannten Höhenflugsystemen (HORUS). Fotokredit: Sydnee Macias|GML

Bei Fragen oder weiteren Informationen wenden Sie sich bitte an [email protected].

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