수백 마일 떨어진 곳에서 난기류를 감지하는 마이크

스핀오프 는 성공적으로 상용화된 NASA 기술을 다루는 NASA의 연례 간행물입니다. 이러한 상업화는 건강 및 의료, 소비재, 운송, 공공 안전, 컴퓨터 기술 및 환경 자원 분야의 제품 및 서비스 개발에 기여했습니다.

화산이 울리고 폭포가 부서지는 등 대기의 모든 것이 소리를 낼 수 있지만 그 소리에는 우리 귀가 인식하는 것보다 더 많은 것이 있습니다. 적외선이 육안으로 볼 수 없는 주파수로 구성되는 것과 마찬가지로 인간의 귀로 들을 수 없을 정도로 너무 낮은(0.001~20Hz) 피치로 구성된 초저주파라고 하는 오디오 아날로그가 있습니다.

비행 중 때때로 발생하는 갑작스러운 난기류를 맑은 공기 난기류라고 하며, 이러한 혼란을 경고하는 눈에 보이는 구름이나 대기의 특징이 없기 때문에 그렇게 명명되었습니다. 보이지 않는 난기류가 갑자기 튀어나와 항공기에 큰 피해를 줄 수 있습니다.

육안으로 쉽게 감지되지는 않지만 맑은 공기의 난기류에는 명확한 초저주파 신호가 있습니다. 버지니아 주 햄프턴에 있는 NASA 랭글리 연구 센터의 연구원인 Qamar Shams와 Allan Zuckerwar는 항공 관제사 또는 조종사가 비행기가 이러한 소용돌이 소용돌이를 만나기 전에 귀를 기울일 수 있다면 대체 경로를 계획할 수 있다는 것을 깨달았습니다.

그들의 실험은 2007년에 시작되었지만 초기 테스트에서는 어떤 기성품 마이크도 잡을 수 없었고 이것이 초저주파와 함께 작동할 것으로 기대한다는 것을 보여주었습니다. 장파 주파수는 더 높은 주파수의 소리에 의해 압도되어 간섭을 일으킵니다.

이 쌍은 이러한 낮은 주파수를 고충실도로 들을 수 있는 것을 개발하기 시작했습니다. 마이크는 움직이는 진동판을 사용하여 음파가 표면을 진동시키는 오디오를 포착합니다. 연구원들은 마이크가 먼 거리를 이동하는 이러한 초저 음파를 들을 수 있도록 그 뒤에 있는 크고 밀폐된 공기 챔버와 쌍을 이루는 넓은 반경을 가진 저압 다이어프램을 사용했습니다. 초저주파 마이크는 Langley와의 계약에 따라 뉴욕주 Depew의 PCB Piezotronics에서 제조합니다.

센서가 완성되면 테스트가 시작되었습니다. 마이크가 Langley의 활주로 주변에 등거리 삼각형 패턴으로 배치되었을 때 마이크는 300마일 이상 떨어진 대기의 난기류를 포착하고 찾을 수 있었습니다.

2017년까지 이 기술은 NASA 올해의 상업 발명상을 수상했으며 국방부에서 테스트를 거쳤으며 성능을 검증하기 위해 Sandia National Laboratories에서 연구했지만 어떤 항공기에도 탑재되지 않았습니다. DE Stratodynamics Lewes의 난류 감지에 대한 관심은 곧 이를 바꿀 것입니다.

Stratodynamics는 마이크 시스템이 비행 중 난류 감지 센서로서 상당한 잠재력을 가지고 있다는 것을 깨닫고 이 기술을 테스트할 기회를 찾았습니다. NASA의 특허를 받은 후 회사는 HiDRON으로 알려진 무인 성층권 글라이더에 센서를 구현하기 시작했습니다.

Stratodynamics는 풍선으로 발사한 HiDRON 글라이더를 100,000피트 이상의 높이로 들어 올려 천천히 지구로 내려옵니다. 초저주파 마이크와 바람 프로브의 도움으로 UAV는 멀리 떨어진 경로에서 난기류의 강도를 측정하고 비행기가 더 오래 항해할 수 있도록 열 기둥을 감지할 수 있습니다. 현재 난류 서명의 강도와 범위를 이해하는 데 필요한 알고리즘을 설계하기 위해 더 많은 작업이 진행 중입니다.

연구원들은 초저주파 마이크가 제공하는 데이터가 난기류 감지 및 예측, 항공 교통 관제 의사 결정 및 항공 경로 계획에 유비쿼터스되기를 희망합니다.

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