Mikrofon Mendeteksi Turbulensi Ratusan Mil Jauhnya
Spinoff adalah publikasi tahunan NASA yang menampilkan teknologi NASA yang berhasil dikomersialkan. Komersialisasi ini telah berkontribusi pada pengembangan produk dan jasa di bidang kesehatan dan obat-obatan, barang konsumsi, transportasi, keselamatan publik, teknologi komputer, dan sumber daya lingkungan.
Segala sesuatu di atmosfer dapat membuat suara — gunung berapi bergemuruh dan air terjun jatuh — tetapi ada lebih banyak suara daripada yang didengar telinga kita. Sama seperti cahaya inframerah yang terdiri dari frekuensi yang tidak terlihat dengan mata telanjang, ada analog audio yang disebut infrasonik yang terdiri dari nada yang terlalu rendah (0,001 hingga 20 hertz) untuk didengar oleh telinga manusia.
Turbulensi tiba-tiba yang kadang-kadang dialami saat terbang disebut turbulensi udara jernih, dinamakan demikian karena tidak ada awan atau fitur atmosfer yang terlihat untuk memperingatkan gangguan tersebut. Udara tak kasat mata yang bergejolak tampaknya bisa muncul entah dari mana dan mendatangkan malapetaka pada pesawat.
Meskipun tidak mudah dideteksi secara visual, turbulensi udara jernih memiliki tanda infrasonik yang pasti. Peneliti Qamar Shams dan Allan Zuckerwar di Pusat Penelitian Langley NASA di Hampton, VA menyadari bahwa jika pengontrol lalu lintas udara atau pilot dapat mendengarkan pusaran pusaran ini sebelum pesawat bertemu dengannya, rute alternatif dapat direncanakan.
Eksperimen mereka dimulai pada tahun 2007 tetapi tes awal menunjukkan kepada mereka bahwa mereka tidak dapat mengambil sembarang mikrofon dan mengharapkannya untuk bekerja dengan infrasonik. Frekuensi gelombang panjang dikuasai oleh suara berfrekuensi lebih tinggi, yang mengakibatkan interferensi.
Pasangan ini mulai mengembangkan sesuatu yang dapat mendengarkan frekuensi rendah ini dengan ketelitian tinggi. Mikrofon menggunakan diafragma yang bergerak untuk menangkap audio di mana gelombang suara menyebabkan permukaan bergetar. Para peneliti menggunakan diafragma tegangan rendah dengan radius lebar yang dipasangkan dengan ruang udara besar tertutup di belakangnya untuk memungkinkan mikrofon mendengar gelombang suara ultra-rendah yang menempuh jarak yang sangat jauh. Mikrofon infrasonik diproduksi oleh PCB Piezotronics dari Depew, NY berdasarkan kontrak dengan Langley.
Dengan sensor selesai, pengujian dimulai. Ketika mikrofon ditempatkan dalam pola segitiga yang berjarak sama di sekitar landasan pacu Langley, mereka dapat menangkap dan menemukan turbulensi atmosfer lebih dari 300 mil jauhnya.
Pada tahun 2017, teknologi tersebut telah memenangkan penghargaan NASA Commercial Invention of the Year, telah diuji di lapangan untuk Departemen Pertahanan, dan telah diteliti di Sandia National Laboratories untuk memvalidasi kinerjanya tetapi tidak diterbangkan di pesawat apa pun. Ketertarikan pada deteksi turbulensi dari Stratodynamics Lewes, DE, akan segera mengubahnya.
Stratodynamics menyadari bahwa sistem mikrofon memiliki potensi yang signifikan sebagai sensor pendeteksi turbulensi dalam penerbangan dan mencari peluang untuk menguji teknologi tersebut. Setelah melisensikan paten dari NASA, perusahaan mulai menerapkan sensor pada peluncur stratosfer tanpa awak yang dikenal sebagai HiDRON.
Stratodynamics telah mengangkat peluncur HiDRON yang diluncurkan dengan balon ke ketinggian lebih dari 100.000 kaki, dari mana ia perlahan-lahan kembali ke Bumi. Dengan bantuan mikrofon infrasonik dan probe angin, UAV mengukur intensitas turbulensi di jalurnya di kejauhan dan mungkin mendeteksi kolom termal untuk menjaga pesawat tetap berlayar lebih lama. Saat ini, lebih banyak pekerjaan sedang dilakukan untuk merancang algoritme yang diperlukan untuk memahami intensitas dan jangkauan tanda tangan turbulen.
Para peneliti berharap data yang disediakan oleh mikrofon infrasonik akan ada di mana-mana dalam mendeteksi dan memperkirakan turbulensi, pengambilan keputusan kontrol lalu lintas udara, dan perencanaan rute penerbangan.
Baca cerita ini dan Spin-Off NASA lainnya di NASA.gov .
