En una pista cubierta de hierba a las afueras de Madison, Grant Petty hace las comprobaciones finales de su avión con estructura esquelética. Una vez listo, aprieta el acelerador y se tambalea hacia adelante. Después de unos 100 pies, el avión ultraligero está en el aire y asciende constantemente, el paisaje se miniaturiza bajo los pies de Petty. Finalmente alcanzará una velocidad de crucero de alrededor de 40 mph.

Petty es profesor de ciencias atmosféricas en la Universidad de Wisconsin-Madison, y este vuelo es más que el placer de un aficionado. Es parte de un proyecto de investigación destinado a comprender mejor la atmósfera de la Tierra. Los instrumentos atados a las alas y la cabina del avión recopilan datos atmosféricos mientras está en el aire, recopilar datos de una parte de la atmósfera terrestre conocida como capa límite.

"El ultraligero, Los aviones de baja altitud pueden capturar lo que está sucediendo en la atmósfera inferior donde se encuentra gran parte de la turbulencia, "dice Ankur Desai, uno de los colaboradores de Petty en el proyecto en el Departamento de Ciencias Atmosféricas y Oceánicas (AOS). "Es clave para comprender el acoplamiento de la superficie a la atmósfera de forma experimental".

El acoplamiento es el proceso de intercambio de calor y humedad entre la superficie de la Tierra y la atmósfera. Los científicos estudian este intercambio porque proporciona una ventana a nuestro sistema climático. El avión ultraligero puede proporcionar una plataforma ideal para medirlo, ya que puede mirar en partes de la atmósfera y capturar mediciones que de otro modo no serían posibles con herramientas como satélites, instrumentos terrestres, o aviones de alta velocidad, como el ER-2 de la NASA.

"El equipo a bordo incluye equipos similares a los que puede encontrar en una estación meteorológica doméstica:herramientas como un anemómetro, termómetro, sensores de presión y humedad, "dice Desai." Otros equipos nos permiten medir los flujos de agua, o evaporación de la superficie, además de recopilar datos sobre las propiedades de la tierra y la superficie ".

El proyecto UW Ultralight se hizo realidad en el verano de 2017, cuando Petty (quien es el investigador principal del proyecto) y el investigador del Centro de Ingeniería y Ciencia Espacial (SSEC) de la UW-Madison, Jonathan Thom, se pusieron a trabajar para ensamblar la nave ultraligera Zigolo MG12. Después de tres semanas de cuidadoso montaje manual, Petty realizó el primer vuelo de prueba en agosto de 2017, con un par de "saltos de cuervo" (despegues cortos y aterrizajes inmediatos) hasta que se sintió cómodo ascendiendo más alto.

Petty es actualmente el único piloto del proyecto, pero espera ampliar el programa para incluir a otros pilotos experimentados que puedan ayudar a recopilar los datos atmosféricos que necesitan los científicos. El equipo, que también incluye al profesor de AOS Tristan L'Ecuyer, ve el ultraligero como una forma de llenar los vacíos en nuestra comprensión de la física atmosférica.

"Aunque las mediciones iniciales se centrarán en los acoplamientos tierra-atmósfera en Wisconsin, el objetivo es recopilar eventualmente una muestra diversa que pueda decirnos, con mayor detalle, cómo interactúa la superficie con la atmósfera, "dice L'Ecuyer." Estamos entusiasmados con la simplicidad y la capacidad de adaptar rápidamente los instrumentos, rutas de vuelo, y objetivos científicos basados ​​en lo que estamos aprendiendo ".

La nave suele volar entre 150 a 1, 500 pies sobre el suelo y puede permanecer en el aire durante un poco más de cuatro horas con un tanque lleno de gasolina. Pesa alrededor de 485 libras y puede despegar desde corto, pistas sin pavimentar de menos de 200 pies de largo. Jets de aerolíneas comerciales, en comparación, pesar más de 600, 000 libras y requieren más de 10, 000 pies de pista para despegue.

Sin embargo, con una capacidad de carga de solo 260 libras, Los instrumentos pesados ​​a bordo presentan un desafío de ingeniería para el proyecto. Requerirá que los investigadores diseñen nuevos instrumentos desde cero o reconfiguren la instrumentación prefabricada para eliminar el exceso de peso.

Afortunadamente, SSEC y AOS tienen una larga historia de proyectos de aviación de bricolaje y construcción de instrumentos, que se remonta a la década de 1950. Petty planea aprovechar esta experiencia local para adaptar los instrumentos al oficio, incluida la participación de los estudiantes en planes de estudio prácticos para la prueba y calibración de instrumentos. Él ve esto como una gran oportunidad para involucrarlos en el campo de la teledetección.

El equipo planea convertir eventualmente el motor de gasolina de 25 caballos de fuerza del avión en un motor completamente eléctrico a través de un kit de conversión. lo que les permitirá recopilar mediciones precisas de contaminación y partículas sin interferencia de los gases de escape. Otros experimentos incluyen medir las tasas de evapotranspiración en campos agrícolas (el proceso por el cual el agua se transfiere del suelo y de las plantas a la atmósfera), intercambio de humedad de los lagos de Madison, y vuelos invernales sobre la superficie helada del lago Mendota.

Usando un nuevo tipo de dispositivo de medición por infrarrojos, el ultraligero también servirá como banco de pruebas para la energía polar radiante de la NASA en el experimento de infrarrojo lejano (PREFIRE).

Actualmente en las etapas de planificación, PREFIRE involucrará a CubeSats, pequeños satélites del tamaño de una barra de pan, para recopilar datos sobre el Ártico y medir frecuencias en la parte del infrarrojo lejano del espectro electromagnético. Esto permitirá a los científicos medir las emisiones de energía del Ártico, una parte raramente estudiada del ciclo energético allí, y se puede utilizar para predecir mejor qué tan rápido se derretirán la nieve y el hielo del Ártico.

Al volar transectos invernales sobre los lagos helados de Madison, L'Ecuyer dice que el ultraligero se utilizará para recopilar los datos necesarios para la calibración y otros estudios comparativos a medida que se desarrolle el programa PREFIRE.

Alcanzando una altitud máxima de 1, 100 pies., Petty termina su vuelo de prueba con una maniobra final, ladeando hacia la pista de aterrizaje donde el ultraligero roza el suelo y finalmente se detiene suavemente. Satisfecho con los resultados de la prueba, Petty y Thom guardaron la nave en un hangar de almacenamiento.

"Esperamos poder acoger a investigadores de todo el campus que tal vez no puedan costear proyectos con aviones de alta gama, pero que podrían utilizar los datos que tenemos disponibles". ", Dice Petty." Estamos emocionados de ver qué ideas y usos se le ocurren a la gente para esta plataforma ".