NASA ERAST 프로그램

NASA ERAST Program
ERAST에 의해 개발된 NASA의 Altus II UAV

환경 연구 항공기와 센서 기술, 또는 ERAST 프로그램은 60,000 피트 (18,000 미터) 이상의 고도에서 장기간의 과학 임무를 수행할 수 있는 비용 효율적인, 느린 비행 무인 항공기를 개발하기 위한 나사의 프로그램이었다.이 프로젝트에는 NASA와 산업 ERAST Alliance가 공동으로 실시한 많은 기술 개발 프로그램이 포함되어 있습니다.이 프로젝트는 [1]2003년에 정식으로 종료되었다.

프로그램 개요

NASA에 따르면, "ERAST는 상층 대기 과학 임무를 위한 원격 조종 항공기의 새로운 제품군을 위한 항공 및 센서 기술을 개발하기 위한 다년간의 노력이었다.60,000 - 100,000 피트(18,000 - 30,000 m)의 고도에서 장시간 저속으로 순항하도록 설계된 이 항공기는 지구 기후 변화를 평가하고 기상 모니터링 및 예측을 지원하기 위해 환경 데이터를 수집, 식별 및 모니터링하는 데 사용될 수 있다.또한 위성을 [2]우주로 쏘아올리는 비용의 극히 일부만으로 통신 위성과 유사한 기능을 수행할 수 있는 공중 통신 플랫폼 역할을 할 수도 있습니다."

ERAST 프로그램은 NASA 본사의 항공우주교통기술국이 후원했으며 NASA 드라이든 비행연구센터가 운영했다.캘리포니아 주 모펫필드에 있는 NASA 에임스 연구 센터가 센서 기술 개발을 주도했다.오하이오주 클리블랜드에 있는 NASA Lewis Research Center와 버지니아주 햄튼에 있는 NASA Langley Research Center는 추진, 구조 및 시스템 분석 분야에서 전문 지식을 제공했습니다.ALTUS 개발사인 General Atomics Aeronical Systems, Inc.를 포함한 몇몇 소규모 첨단 항공 개발 회사들이 ERAST Alliance에서 NASA와 협력하여 프로그램의 [2]공통 목표를 위해 노력했습니다."

ERAST Alliance의 업계 파트너로는 Aurora Flight Sciences, AeroVironment, General Atomics, Scalled Composite, Therm-Mechanical Systems, Hyperspectral Sciences 및 Litude 122 West가 있습니다.[1]

ERAST 프로젝트는 NASA 본부가 1992년부터 [3]1994년 사이에 시작한 3개의 대규모 항공 산업 파트너십 중 하나였다.파트너십은 반도체 산업인 Sematech를 위해 [4]확립된 미국 상무부의 선례를 바탕으로 NASA의 우주 상용화 프로그램에 제안된 다자간 연구개발 파트너십을 위한 산업 모델에 기초하고 있습니다.ERAST 프로젝트에서는 기술 상용화 정책 목표를 충족하기 위해 NASA 관계자가 채택하고 ERAST 참가자들에 의해 프로그램의 기술적 성공을 가능하게 하는 핵심 요소로서 인정받은 혁신적인 공동 후원 연구 협정(JSRA)을 사용했습니다.JSRA는 NASA의 우주법 계약 기관을 기반으로 신속한 기술 개발을 위한 협업을 극대화하기 위해 유연한 팀 구성, 비용 공유 및 지적 재산 공유를 가능하게 했습니다.ERAST에 대한 연방정부의 기여금은 4,220만 달러로 보고되었으며, 민간 부문의 기여금은 인력, 장비 및 배경 지적 [5]재산과 함께 30,000 달러로 보고되었다.ERAST JSRA는 AmTech(AmTech)가 설계한 3개의 항공 파트너십 협정 중 하나였다.AmTech는 프로젝트 기간 동안 ERAST 퍼실리테이터 및 파트너십 매니저를 역임했습니다.

ERAST가 준비하는 과학 미션의 종류에는 지구과학 연구를 위한 원격 감지, 농업 모니터링을 위한 초분광 이미징, 심각한 폭풍 추적 및 통신 중계 [2]플랫폼 역할을 포함할 수 있습니다.

Ames가 주도하는 병행적인 노력으로 환경 연구와 지구 감시를 위해 이러한 항공기가 운반할 수 있는 경량, 초소형 센서를 개발했습니다.

ERAST Alliance가 검토하는 추가 기술에는 경량 재료, 항전, 공기역학 및 극한 고도와 지속 시간에 적합한 기타 형태의 추진이 포함됩니다.

ERAST Alliance 회원들은 항공기 개발과 운영을 담당했지만, NASA는 전체적인 프로그램 리더십, 주요 자금 지원, 개별 프로젝트 관리, 개발 및 탑재물 조정에 대한 일차적인 책임을 지고 있었다.NASA는 또한 연방 항공청과 장기적인 문제에 대해 연구했고, 국가 영공에서 이러한 원격 조종 항공기의 운영을 실용화하기 위한 기술을 개발했다.

역사

1987년과 1988년, NASA는 두 대의 조종 비행체, 개조된 더글러스 DC-8 제트 여객기와 U-2 정찰기의 민간 버전인 록히드 ER-2를 사용하여 대기 오존층 파괴 연구를 수행했다.하지만, 오존 파괴가 일어난 남극 상공에서 ER-2를 운용하는 것은 조종사가 구조해야 할 경우 생존 가능성이 낮기 때문에 위험하다고 여겨졌다.게다가, ER-2는 20 킬로미터의 천장을 가지고 있는 반면, 오존 파괴는 30 킬로미터에서 일어나고, ER-2는 낮과 밤의 [1]주기 동안 오존 변화를 연구할 만큼 충분히 높은 곳에 오래 머물 수 없었다.

1988년, 나사는 이러한 문제들을 다루기 위해 소형 고고도 과학 항공기 (SHASA) 프로그램을 지정하면서 "페르서스"라는 이름의 HALE UAV를 구입하기로 결정했다.페르세우스는 버지니아 마나사스의 오로라 비행 과학이라는 신생 회사에 의해 설계되었다.페르세우스호의 설계 노력은 NASA가 미래의 초음속 운송을 위한 설계를 평가하기 위해 "고속 연구 프로그램"을 시행하던 1991년까지 적은 자금으로 어려움을 겪었고, 그러한 항공기가 상층 대기에 미칠 수 있는 환경 영향에 대해 더 많은 것을 배울 필요가 있었다.항공기 [1]몇 대를 조달할 수 있는 자금이 생겼다.

다른 정부 기관들도 HALE UAV에 관심을 가지고 있었기 때문에, ERAST의 노력은 NASA의 의제의 중요한 항목으로 1994년 9월에 탄생했다.ERAST는 상업 과학 애플리케이션, 특히 고고도 대기 연구에서 UAV의 사용을 촉진하기 위해 공식적으로 의도되었다.ERAST는 또한 UAV와 NASA의 록히드 [1]ER-2를 위한 새로운 소형 센서와 항전 시스템 개발에 주력해왔다.

프로젝트 컴포넌트 및 프로그램

항공기

알투스

Altus II high altitude science aircraft descending toward U.S. Navy's Pacific Missile Range Facility on Kauai, Hawaii (EC99-45006-1).jpg

제너럴 아토믹스 ALTUS II는 과학 연구 임무를 위해 설계된 MQ-1 프레데터 UAV의 민간 변형이다.두 대의 ALTUS 항공기 중 하나인 ALTUS II는 ERAST 프로그램에 따라 제작되었으며 많은 관련 연구 [2]임무에 참여했다.

ALTUS II는 1996년 5월 1일 첫 비행을 했다.ALTUS II는 1996년 8월 드라이든에서 첫 번째 개발 비행을 하는 동안 1단계 터보차저를 통해 엔진을 강화하여 고도 37,000피트에 도달했습니다.그해 10월, ALTUS II는 Sandia National Laboratories for Energy and Department of Energy가 수행한 오클라호마 대기 방사선 측정(ARM-UAV) 연구에서 비행되었다.이러한 비행 과정에서, ALTUS II는 26시간 이상의 원격 조종 항공기에 대해 단일 비행 내구 기록을 세웠다.1996년 10월, ALTUS II는 과학 탑재물을 운반하는 UAV의 내구 기록을 세웠다.차량은 ARM-UAV 동안 필요한 고도에서 24시간 이상을 보냈습니다.

ALTUS II는 원래 1단 유닛 대신 2단 터보차저를 설치하는 등 대대적인 개조와 업그레이드를 거쳐 1998년 여름 비행 상태로 복귀했다.개발 시험 비행의 목표는 주요 ERAST 레벨 2 성능 이정표 중 하나에 도달하여 가솔린 연료의 피스톤 엔진을 원격 조종하는 항공기를 60,000피트 또는 그 부근의 고도에서 몇 시간 동안 비행하는 것이었다.1999년 3월 5일, ALTUS II는 3시간 동안 55,000피트 이상의 고도 비행을 유지했고,[6] 임무 중에 57,300피트의 최대 밀도 고도에 도달했다.

패스파인더, 백부장과 헬리오스

헬리오스 UAV 비행 중

NASA 패스파인더, 센츄리온, 헬리오스 항공기는 태양전지 및 연료전지 시스템으로 구동되는 일련의 무인항공기였으며 에어로바이론먼트사는 ERAST 프로그램으로 [7]이 차량을 개발했다.

패스파인더는 AeroVironment에 의해 설계되고 건설되었으며 기본적으로 99피트(30m)의 거리를 가진 비행 날개이다.날개 꼭대기에 장착된 태양광 발전 셀은 항공기의 6개의 전기 구동 프로펠러와 과학 기구 세트에 전원을 공급하면서 최대 7,200와트를 생산한다.예비 배터리는 [8]야간 항공기에 동력을 공급하기 위해 태양 에너지를 저장합니다.

센서 및 기기

ARTIS 카메라

ERAST 프로젝트 하에 HyperSpectral Sciences, Inc.에 의해 개발된 소형 항공 실시간 이미징 시스템(ARTIS) 카메라는 1999년 여름 Scaleed Composites Proteus 항공기에서 프로테우스 상공을 비행하는 동안 프로테우스로부터 시각 및 근적외선 사진을 찍을 때 시연되었다.위스콘신 오쉬코쉬에서 열린 벤처 99 에어쇼입니다그 이미지들은 촬영된 지 얼마 되지 않아 쇼에서 컴퓨터 모니터에 표시되었다.

DASI

DASI(Digital Array Scaned Interferometer)는 1997년 여름 패스파인더에서 작동하여 하와이 제도의 이미징 간섭계 데이터를 획득했습니다.DASI는 Washington University에서 시작되어 Ames Research Center와 공동으로 개발되었으며 원격 조작, 매우 가벼운 중량, 저볼륨, 전력 및 [9][10]대역폭에 관한 Pathfinder의 엄격한 엔지니어링 및 운영 요건을 충족해야 했습니다.

DSA

2002년 3월, NASA 드라이든은 뉴멕시코 주립 대학의 기술 분석 및 애플리케이션 센터(TAAC), FAA 및 기타 여러 단체와 협력하여 뉴멕시코의 라스 크루시스에서 UAV에 적용할 수 있는 활성 탐지, 확인 및 회피(DSA) 시스템의 비행 시연을 실시했다.Scaleed Composite Proteus 항공기는 지상에서 원격 조종되는 대체 UAV로 비행했지만 안전 조종사들이 탑승하여 이착륙 및 잠재적 비상 상황을 처리했다.일반 항공기에서 NASA F/A-18에 이르는 다른 3대의 항공기는 트랜스폰더가 작동되는 "협력" 표적 항공기 역할을 했다.프로테우스의 Goodrich Skywatch HP Traffic Advisory System(TAS; Goodrich HP 교통 자문 시스템)은 서로 다른 방향에서 접근하는 두 항공기의 여러 시나리오를 포함하여 잠재적 충돌 경로에서 항공 교통에 접근하는 것을 감지했다.원격 조종사는 프로테우스에게 잠재적인 위협을 피하기 위해 필요에 따라 선회, 상승 또는 하강하도록 지시했습니다.

2003년 4월, 캘리포니아 모하비 근처의 제한된 영공에서 (트랜스폰더를 운용하지 않는) "비협력" 항공기에 초점을 맞춘 두 번째 비행 시연회가 실시되었다. 프로테우스는 다시 UAV로 프로테우스를 사용했다. 프로테우스는 잠재적 침입자를 탐지하기 위한 소형 앰피텍 OASys 35 GHz 레이더 시스템을 갖추고 있었다.모의 충돌 코스에서 Ircraft를 사용합니다.레이더 데이터는 프로테우스에 설치된 Inmarsat 위성 시스템을 통해 지상국에 직접 원격 측정되었다.범선부터 고속 제트기까지 7대의 침입기가 혼합되어 한 번에 한두 대씩 4일 동안 20개의 시나리오를 비행했다.각각의 경우, 레이더는 침입자의 레이더 신호에 따라 2.56.5마일(4.010.5km)의 범위에서 침입한 항공기를 포착했다.지상에 있는 프로테우스의 원격 조종사는 프로테우스에게 필요하다면 회피 조치를 취하도록 지시할 수 있었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

이 기사에는 퍼블릭 도메인에 존재하는 Greg Goebel의 웹 기사 "Unmanned Aerial Vehicles"에서 유래한 자료가 포함되어 있습니다.

  1. ^ a b c d e "Goebel, Greg, "The NASA ERAST HALE UAV Program", Unmanned Aerial Vehicles, chapter 15. Exists in the public domain". Vectorsite.net. Archived from the original on June 29, 2011. Retrieved August 7, 2011.
  2. ^ a b c d "NASA Altus II fact sheet". NASA. Retrieved August 7, 2011.
  3. ^ NASA 공동후원연구프로그램 및 NASA 지원기술 사업화를 위한 기타 혁신적 메커니즘의 구현에 관한 연구, NASA-CR-205083
  4. ^ NASA 우주 상용화, 아웃리치 프로그램 계획, SRI 국제 프로젝트 6569 NASA에 대한 보고서, 1984년 1월, 28페이지
  5. ^ NASA에 대한 JSRA 협정 요약 보고서, 1996년 2월 18일
  6. ^ "NASA Altus I page". NASA. Retrieved August 7, 2011.
  7. ^ "NASA Pathfinder fact sheet". NASA. Retrieved August 7, 2011.
  8. ^ "NASA's Solar-Powered Aircraft Begins Science Missions In Hawaii". Science Daily. November 4, 1997. Retrieved September 5, 2008.
  9. ^ ""The use of DASI in the ERAST/Pathfinder Science Project", NASA fact sheet". Geo.arc.nasa.gov. Archived from the original on July 5, 1997. Retrieved August 7, 2011.
  10. ^ "Highlights from the DASI Pathfinder Mission, NASA, October 1997, archived at archive.org". March 12, 2007. Archived from the original on March 12, 2007. Retrieved August 7, 2011.

외부 링크