Mikrofon Canggih Mendeteksi Turbulensi dari Ratusan Mil
Spinoff adalah publikasi tahunan NASA yang menampilkan teknologi NASA yang berhasil dikomersialkan. Komersialisasi ini telah berkontribusi pada pengembangan produk dan layanan di bidang kesehatan dan obat, barang konsumen, transportasi, keselamatan publik, teknologi komputer, dan sumber daya lingkungan.
Semua yang ada di atmosfer dapat menghasilkan suara — gunung berapi gemerlapkan dan air terras berjatuhan — tetapi ada lebih dari itu dari yang didengar telinga kita. Sama seperti cahaya inframerah terdiri dari frekuensi yang tidak terlihat oleh mata telanjang, ada analog audio yang disebut infrasuara yang terdiri dari nada terlalu rendah (0,001 hingga 20 hertz) untuk didengar oleh telinga manusia.
Turbulensi tiba-tiba yang kadang dialami saat terbang disebut clear-air turbulence, dinamakan demikian karena tidak ada awan atau fitur atmosfer yang terlihat yang memperingatkan tentang gangguan. Udara turbulensi yang tidak terlihat dapat tiba-tiba datang dari mana saja dan menyebabkan kerusakan pada pesawat.
Meskipun tidak mudah dideteksi secara visual, clear-air turbulence memiliki tanda tangan infrasuara yang pasti. Peneliti Qamar Shams dan Allan Zuckerwar di NASA Langley Research Center di Hampton, VA menyadari bahwa jika pengawal lalu lintas udara atau pilot dapat mendengar wirus putar ini sebelum pesawat menemuinya, rute alternatif dapat direncanakan.
Eksperimen mereka dimulai pada 2007 tetapi tes awal menunjukkan kepada mereka bahwa mereka tidak dapat mengambil mikrofon sembarang dari rak dan mengharapkannya bekerja dengan infrasuara. Frekuensi gelombang panjang digiring oleh suara frekuensi lebih tinggi, yang mengakibatkan interferensi.
Pasangan mulai mengembangkan sesuatu yang dapat mendengarkan frekuensi rendah ini dengan fidelitas tinggi. Mikrofon menggunakan membran bergerak untuk menangkap audio di mana gelombang suara menyebabkan permukaan getar. Peneliti menggunakan membran dengan tegangan rendah dengan jari-jari luas yang dipasangkan dengan ruang udara tersegel besar di belakangnya untuk memungkinkan mikrofon mendengar gelombang suara ultra rendah ini yang melakukan jarak jauh. Mikrofon infrasonik diproduksi oleh PCB Piezotronics dari Depew, NY pada kontrak dengan Langley.
Dengan sensor selesai, pengujian dimulai. Saat mikrofon dipasang dalam pola segitiga berjarak sama di sekitar startban Langley, mereka mampu menangkap dan melokasi turbulensi atmosfer lebih dari 300 mil jauhnya.
Pada 2017, teknologi ini telah memenangkan penghargaan NASA Commercial Invention of the Year, telah diuji di tanah untuk Departemen Pertahanan, dan telah diteliti di Sandia National Laboratories untuk memvalidasi kinerjanya tetapi belum terbang di atas pesawat. Minat dalam deteksi turbulensi dari Stratodynamics Lewes, DE, segera akan mengubah itu.
Stratodynamics menyadari bahwa sistem mikrofon ini memiliki potensi signifikan sebagai sensor deteksi turbulensi dalam penerbangan dan mencari kesempatan untuk menguji teknologi. Setelah melisensi paten dari NASA, perusahaan mulai menerapkan sensor pada glider stratosferik tanpa awak yang dikenal sebagai HiDRON.
Stratodynamics telah mengangkat glider HiDRON yang diluncurkan balon mereka ke ketinggian lebih dari 100.000 kaki, dari mana ia perlahan kembali ke Bumi. Dengan bantuan mikrofon infrasuara dan probe angin, UAV mengukur intensitas turbulensi di jalurnya dari jarak jauh dan mungkin dapat mendeteksi kolom termal untuk menjaga pesawat terbang lebih lama. Saat ini, lebih banyak pekerjaan sedang berlangsung untuk merancang algoritma yang diperlukan untuk memahami intensitas dan jangkauan tanda tangan turbulensi.
Peneliti berharap data yang disediakan oleh mikrofon infrasonik akan menjadi umum dalam mendeteksi dan meramalkan turbulensi, pengambilan keputusan pengawalan lalu lintas udara, dan perencanaan rute penerbangan.
Baca cerita ini dan NASA Spin-Offs lainnya di NASA.gov .
