SwRI和UTD联合资助项目评估独特设施中的空间传感器

西南研究所 (SwRI) 和德克萨斯大学达拉斯分校 (UTD) 的研究人员正在合作评估一种用于测量地球高层大气中中性气体速度的下一代传感器。该项目由 SwRI 的 Joo Hwang 博士和 UTD 的 Phillip Anderson 博士领导，由新的 SwRI/UTD 研究、创新和技术种子项目 (SPRINT) 计划资助。另一个 SPRINT 项目正在研究国内锂独立性，研究关键新兴锂矿床的构造控制。

地球空间是由地球高层大气和附近外层空间组成的边界区域，包含电离和中性成分，分别被研究和定义为电离层和热层。中性风在很大程度上推动了该区域的动态，充当质量、动量和能量的主要调节器和重新分配器，并激活所有纬度的地球空间天气。

“了解中性风的动态及其与电离层等离子体的耦合对于保护低地球轨道上的事和商业太空资产免受太空天气事件的影响至关重要，”SwRI 空间科学部研究员 Hwang 说道。“我们将利用我们新的分子束设施 (MBF) 来验证和增强 UTD 中性风仪 (NWM) 的测量能力，建立开发程序，并显著提高信噪比。”

该项目提供了一个独特的机会来验证传感器性能并展示其技术准备水平，这反过来使该仪器更有可能被选用于即将到来的任务。新型传感器技术与分子束测试方法的整合凸显了一种合理而创新的战略，旨在解决理解空间天气影响的关键差距。

“原型飞行传感器硬件已经在实验室环境中构建和测试，数值模拟证实了该仪器的工作原理和测量中性气体速度的稳健方法。 “在模拟太空实际情况的环境中测试它的机会非常宝贵，”UTD 威廉·汉森空间科学中心主任 Anderson 说道。“我们的仪器版本计划于 2025 年首次随火箭飞行，明年年初将在 SwRI 进行评估。”

唯一的另一个 MBF 位于瑞士伯尔尼大学。SwRI 利用其独特的专业知识在其圣安东尼奥总部建立了分子束加速器，以满足国内设施验证类似太空传感器的功能和有效性的迫切需要。

该设施可产生中性气体束，速度为每秒 3-6 公里，温度高达 1,000 摄氏度，压力为每平方英寸数百磅，以模拟仪器在稀薄大气中的运动。一个 10 微米的小开口将一束窄气体送入膨胀室，其中光束的中心部分被带有一毫米孔口和过滤器的撇取器提取，该撇取器可以产生更高速度的尾部。调节喷嘴撇取器距离可控制光束的下游宽度和通量，而大型涡轮分子泵则可保持高真空。

“SwRI 将优化 UTD 的 NWM 设置，确定创建接近中性气体航天器在低地球轨道上经历的相对速度的分子束所需的速度过滤器设置，”Hwang 说。“通过使用更新的软件进行专门测试，MBF 将验证/支持 UTD 的 NWM 的测量能力。”

SwRI 执行办公室和 UTD 研究与创新办公室开发了 SPRINT，以加强两所机构之间的科学和工程合作。该计划为研究人员提供了合作机会，解决共同感兴趣和需要的问题，同时将两个组织的能力、设施和专业知识整合在一起。资助项目包括来自每个机构的至少一名首席研究员。

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