p Em uma pista gramada nos arredores de Madison, Grant Petty faz as verificações finais em seu avião com estrutura de esqueleto. Uma vez pronto, ele pisa no acelerador e salta para a frente. Depois de alguns 30 metros, a aeronave ultraleve está no ar e subindo continuamente, o cenário se miniaturizando sob os pés de Petty. No final das contas, ele atingirá uma velocidade de cruzeiro de cerca de 64 km / h. p Petty é professor de ciência atmosférica na Universidade de Wisconsin-Madison, e este vôo é mais do que um passeio de lazer. Faz parte de um projeto de pesquisa que visa a melhor compreensão da atmosfera terrestre. Instrumentos amarrados às asas e à cabine da aeronave coletam dados atmosféricos enquanto ela está no ar, coleta de dados de uma parte da atmosfera da Terra conhecida como camada limite.

p "O ultraleve, aeronaves de baixa altitude podem capturar o que está acontecendo na baixa atmosfera, onde grande parte da turbulência está, "diz Ankur Desai, um dos colaboradores de Petty no projeto no Departamento de Ciências Atmosféricas e Oceânicas (AOS). "É a chave para entender o acoplamento da superfície à atmosfera de uma forma experimental."

p O acoplamento é o processo de troca de calor e umidade entre a superfície da Terra e a atmosfera. Os cientistas estudam essa troca porque ela fornece uma janela para o nosso sistema climático. A aeronave ultraleve pode fornecer uma plataforma ideal para medi-la, uma vez que pode perscrutar partes da atmosfera e capturar medições que de outra forma não seriam possíveis com ferramentas como satélites, instrumentos baseados em solo, ou aeronaves de alta velocidade, como o ER-2 da NASA.

p "O equipamento de bordo inclui alguns semelhantes aos que você pode encontrar em uma estação meteorológica doméstica:ferramentas como um anemômetro, termômetro, sensores de pressão e umidade, "diz Desai." Outros equipamentos nos permitem medir os fluxos de água, ou evaporação da superfície, além de coletar dados sobre propriedades de terra e superfície. "

p O projeto UW Ultralight deu frutos no verão de 2017, quando Petty (que é o investigador principal do projeto) e o pesquisador do Centro de Engenharia e Ciência Espacial do UW – Madison (SSEC) Jonathan Thom começaram a trabalhar na montagem da nave ultraleve Zigolo MG12. Após três semanas de cuidadosa montagem manual, Petty fez o primeiro voo de teste em agosto de 2017, com alguns "saltos de corvo" - decolagens curtas e pousos imediatos - até que ele se sentisse confortável para subir mais alto.

p Petty é atualmente o único piloto do projeto, mas espera expandir o programa para incluir outros pilotos experientes que podem ajudar a coletar os dados atmosféricos necessários aos cientistas. O time, que também inclui o professor AOS Tristan L'Ecuyer, vê o ultraleve como uma forma de preencher lacunas em nosso entendimento sobre a física atmosférica.

p "Embora as medições iniciais sejam focadas em acoplamentos terra-atmosfera em Wisconsin, o objetivo é, eventualmente, coletar uma amostra diversa que pode nos dizer, em maiores detalhes, como a superfície interage com a atmosfera, "diz L'Ecuyer." Estamos entusiasmados com a simplicidade e capacidade de adaptar rapidamente os instrumentos, trajetórias de vôo, e objetivos científicos com base no que estamos aprendendo. "

p A nave geralmente voa entre 150 para 1, 500 pés acima do solo e pode permanecer no ar por pouco mais de quatro horas com o tanque cheio de gasolina. Ele pesa cerca de 485 libras e pode decolar de curta duração, pistas não pavimentadas com menos de 60 metros de comprimento. Jatos de companhias aéreas comerciais, por comparação, pesar mais de 600, 000 libras e exigem mais de 10, 000 pés de pista para decolagem.

p Contudo, com capacidade de carga de apenas 260 libras, instrumentos pesados ​​a bordo representam um desafio de engenharia para o projeto. Isso exigirá que os pesquisadores projetem novos instrumentos do zero ou reconfigurem a instrumentação pré-construída para eliminar o excesso de peso.

p Felizmente, SSEC e AOS têm uma longa história de projetos de aviação "faça você mesmo" e construção de instrumentos, datando da década de 1950. Petty planeja explorar essa experiência local para adaptar instrumentos ao ofício, incluindo o envolvimento dos alunos em currículos práticos para teste e calibração de instrumentos. Ele vê isso como uma grande oportunidade de engajá-los no campo do sensoriamento remoto.

p A equipe planeja eventualmente converter o motor a gasolina de 25 cavalos do avião em um motor totalmente elétrico por meio de um kit de conversão, o que lhes permitirá coletar medições precisas de poluição e partículas sem interferência do escapamento. Outros experimentos incluem a medição das taxas de evapotranspiração em campos agrícolas (o processo pelo qual a água é transferida do solo e das plantas para a atmosfera), troca de umidade dos lagos de Madison, e voos de inverno sobre a superfície congelada do Lago Mendota.

p Usando um novo tipo de dispositivo de medição infravermelho, o ultraleve também servirá como uma plataforma de teste para a energia radiante polar da NASA no experimento infravermelho distante (PREFIRE).

p Atualmente em fase de planejamento, PREFIRE envolverá CubeSats - pequenos satélites aproximadamente do tamanho de um pão - para coletar dados sobre o Ártico e medir frequências na parte infravermelha distante do espectro eletromagnético. Isso permitirá aos cientistas medir as emissões de energia do Ártico, uma parte raramente estudada do ciclo de energia lá, e pode ser usado para prever melhor a velocidade com que a neve e o gelo do Ártico derreterão.

p Ao voar em transectos de inverno sobre os lagos congelados de Madison, L'Ecuyer diz que o ultraleve será usado para coletar os dados necessários para calibração e outros estudos comparativos conforme o programa PREFIRE é desenvolvido.

p Atingindo uma altitude máxima de 1, 100 pés., Petty termina seu vôo de teste com uma manobra final, inclinando-se em direção à pista de aterrissagem onde o ultraleve roça o solo e finalmente para suavemente. Satisfeito com os resultados do teste, Petty e Thom guardaram a nave em um hangar de armazenamento.

p "Estamos ansiosos para acomodar pesquisadores em todo o campus que talvez não possam pagar projetos com aviões de última geração, mas poderiam usar os dados disponíveis para nós, "Petty diz." Estamos entusiasmados para ver o que as pessoas apresentam para ideias e usos para esta plataforma. "