| Ames Research Center | |
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| Tipo | Agenzia governativa |
| Istituito | 20 dicembre 1939 |
| Impiegati | 2 300 |
| Sede | Mountain View, California |
| Sito web | www.nasa.gov/ames |
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L'Ames Research Center (ARC), è uno dei dieci maggiori centri dellaNational Aeronautics and Space Administration (NASA) negliStati Uniti d'America. È situato nellaSilicon Valley californiana, presso l'aeroporto Moffett Field. Il centro fu così chiamato in onore diJoseph Sweetman Ames e fondato il 20 dicembre 1939 come secondo laboratorio dellaNational Advisory Committee for Aeronautics (NACA). Dal 1958, l'ARC fu assorbito dalla neonata NASA.
L'Ames nasce per studiare il comportamento di velivoli ad elica utilizzando unagalleria del vento. In seguito il suo ambito di ricerca si è esteso alle tecnologie spaziali, affiancando la NASA in molte sue missioni delprogramma spaziale americano con particolare riguardo all'esobiologia e ricerca di pianeti abitabili, piccoli satelliti, esplorazioni robotiche, sistemi di controllo intelligenti/adattivi,supercomputer, protezioni termiche avanzate e partecipa alProgramma Constellation relativamente al lanciatoreAres I e la capsulaOrion.[1]
Sebbene l'Ames sia un centro di ricerca NASA e non un centro di controllo missione vero e proprio, è stato attivamente coinvolto in numerose missioni spaziali ed astronomiche tra cui laMissione Kepler, ilLunar Crater Observation and Sensing Satellite e loStratospheric Observatory for Infrared Astronomy.
La missioneLunar Prospector fu la terza dallaNASA creata come parte delProgramma Discovery progettata per unaorbita polare attorno allaLuna per la mappatura della superficie, del campo magnetico e dei possibili depositi dighiaccio. Sulla base dei dati inviati, gli scienziati poterono confermare la presenza di ghiaccio nei crateri polari.[2][3]
Il mini-laboratorio (5 kg)GeneSat-1, fu lanciato il 16 dicembre 2006. Questo piccolo satellite della NASA, che trasportava batteri al suo interno per ricerche sull'influenza dell'ambiente spaziale sul corpo umano, fu il primo di una nuova classe di satelliti dal ciclo di progettazione relativamente breve ed a basso costo.[4]
IlLunar CRater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) fu un carico pagante "secondario" della missione Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) con la quale fu lanciato nell'aprile del 2009 su un vettoreAtlas V dalKennedy Space Center.
Kepler è la prima missione della NASA dedicata alla ricerca di pianeti simili in dimensioni alla Terra. La missione Kepler monitorerà la luminosità delle stelle rilevando le lievi diminuzioni nella luminosità dovute al passaggio (o transito) dei pianeti davanti ad esse.
LoStratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) è unajoint venture tra le agenzie spaziali statunitensi (NASA) e tedesche (DLR) per lo sviluppo di una piattaforma telescopica nell'infrarosso da installare su un velivolo che voli ad una quota abbastanza elevata in modo da trovarsi in una zona dell'atmosfera trasparente all'infrarosso (dove il vapore d'acqua è minimo). Il velivolo, unBoeing 747SP modificato per alloggiare il telescopio, è fornito dagliStati Uniti, mentre il telescopio ad infrarossi dallaGermania.[5]
La missioneLunar Atmosphere Dust Environment Explorer (LADEE), programmata per il 2013, è stata assegnata alla NASA Ames. L'Ames ha giocato un ruolo importante con la sua divisioneIntelligent Robotics Laboratory anche in altre missioni tra cui ilMars Pathfinder eMars Exploration Rover.[6] La NASA Ames ha partecipato alPhoenix, una sonda automatica per l'esplorazione del suolo pianetaMarte e alMars Science Laboratory, unrover per la ricerca di molecole organiche che dovrebbe atterrare sul suolo marziano nell'agosto del 2012.
La divisioneAviation Systems conduce programmi diricerca e sviluppo in due aree principali: gestione del traffico aereo e simulatori di volo ad alta fedeltà. Per la gestione del traffico aereo, sono allo studio soluzioni per gestire fino al triplo del traffico attualmente presente nei cieli statunitensi. In passato questa divisione ha sviluppato prodotti quali ilTraffic Management Advisor che sono stati poi implementati a livello nazionale nella gestione del traffico aereo.[7]
Nel campo dei simulatori ad alta fedeltà, la divisione gestisce il più grande simulatore al mondo (ilVertical Motion Simulator) che riproduce al massimo grado di fedeltà oggi certificato (FAA FFS Level D) il comportamento di unBoeing 747-400 ed un simulatore panoramico ditorre di controllo del traffico aereo. Analoghi simulatori sono stati usati in svariati contesti, tra cui l'addestramento dei piloti delloSpace Shuttle, sviluppo di navette spaziali future, prova di sistemi di controllo di elicotteri, valutazioni di velivoli nell'ambito del programma JSF (Joint Strike Fighter) e analisi di incidenti.[8]
L'Ames è la base della divisione per lo sviluppo disistemi avanzati di calcolo della NASA[9] e gestiscePleiades, uno tra i venti supercomputer più potenti al mondo[10]. Si conducono anche ricerche sul "fattore umano" (Human Factors)[11] e sull'intelligenza artificiale (Intelligent Systems[12]) in collaborazione con la NASA nell'ambito dei programmi di esplorazione, dellaStazione spaziale internazionale ed altri lavori riguardanti le scienze spaziali e l'astronautica. L'Ames è anche responsabile del mantenimento delRoot nameserver "E" del sistemaDNS.
LaIntelligent Systems Division è il gruppo leader per la NASA nel campo della ricerca e sviluppo di software e sistemi avanzati di intelligenza artificiale per tutte le sue missioni. Fornisce soluzioni software per diverse missioni spaziali, per laStazione spaziale internazionale ed i nuovi moduli equipaggio del veicolo spazialeOrion.
La prima applicazione di intelligenza artificiale nello spazio si ebbe con la sondaDeep Space 1 il cui codice fu sviluppato sulla base delCode TI, così come il MAPGEN, il software che giornalmente pianificava le attività delMars Exploration Rover. Il Code TI è anche la base per l'Ensemble che opera ilPhoenix Mars Lander, ed il sistema di controllo dei pannelli solari della Stazione Spaziale Internazionale.
Nel settembre del 2009, l'Ames lanciò il servizio dicloud computing NEBULA per la gestione di dati provenienti dalla NASA e altre fonti governative.[13]
L'Ames fu tra i primi laboratori al mondo a condurre ricerche nel campo dellaelaborazione digitale di immagini scattate dasatelliti, in particolare sviluppando alcune delle tecniche di miglioramento delle immagini basate sullatrasformata di Fourier.
Legallerie del vento dell'Ames Research Center sono note non solo per le loro enormi dimensioni, ma anche per le diverse caratteristiche che consentono di condurre una molteplicità di esperimenti scientifici e di ricerca nei differenti regimi di velocità. Presso le strutture dell'Ames sono presenti dodici gallerie del vento.[15]
La galleria del ventoUnitary Plan Wind Tunnel (UPWT) fu completata nel 1956 ad un costo di 27 milioni didollari sotto l'egida dell'Unitary Plan Act del 1949. Fu la galleria del vento più utilizzata dalla NASA; tutti i maggiori aerei da trasporto e la quasi totalità degli aerei militari statunitensi degli ultimi quaranta anni sono passati per questa galleria, così come le capsule Mercury, Gemini, e Apollo e lo Space Shuttle.[16]
L'Ames Research Center ospita anche la galleria del vento più grande al mondo, parte delNational Full-Scale Aerodynamic Complex (NFAC). Le sue dimensioni sono tali che al suo interno vengono testati velivoli a grandezza naturale invece di modelli in scala ridotta.
La galleria del vento con la camera di prova di circa 12 per 24 metri fu costruita inizialmente nel 1940 ed è ora in grado di permettere prove con velocità del vento fino a 300nodi. È impiegata per convalidare programmi di ricerca in campo aerodinamico, dinamico, modelli di rumore e velivoli a grandezza naturale e loro componenti, in particolare per validarne i relativi modelli numerici. In questa galleria viene studiata la stabilità aeromeccanica di elicotteri e l'interazione tra rotore e fusoliera, così come le caratteristiche distabilità statica e dinamica per nuovi velivoli. Le caratteristiche acustiche di velivoli a grandezza naturale sono analizzate in modo da scoprire e ridurre le fonti di rumore aerodinamico. Oltre ai canonici sistemi di acquisizione dati (ad esempio bilance, trasduttori di pressione, termocoppie) sono impiegate strumentazioni non invasive quali velocimetri laser einterferometri.
La galleria del vento con la camera di prova di 24 metri per 36 è la più grande al mondo. Neglianni ottanta fu aggiunto al complesso dell'Ames questo nuovo circuito aperto insieme ad un nuovo sistema di ventole. In questo impianto è possibile provare un modello diBoeing 737 a grandezza naturale fino alla velocità di 100nodi.[17]
Sebbene sia stato dismesso dallaNASA nel 2003, il complesso della NFAC è ora gestito dallaUnited States Air Force come una struttura satellite dell'Arnold Engineering Development Center (AEDC).
UnArc Jet è un dispositivo nel quale un gas (tipicamente l'aria) è riscaldato ed espanso a temperature e velocità molto elevate mediante unarco elettrico che si sviluppa tra due elettrodi. Il gas viene fatto passare attraverso un ugello e diretto a velocità supersoniche/ipersoniche contro il modello di prova collocato in una camera in cui è fatto il vuoto in modo da simulare le caratteristiche dei flussi ad elevataentalpia che investono i veicoli spaziali al rientro nell'atmosfera. Questa divisione dell'Ames iniziò gli esperimenti negli anni cinquanta e nel 1961 si dotò di una struttura permanente e dedicata dove furono poi sviluppati modelli di scudo termico per le missioni Mercury e Apollo.[18]
Il complesso è dotato di sette camere di prova che condividono gli impianti di alimentazione ed altri sistemi ausiliari. I quattro principali campi di ricerca hanno camere di prova dedicate:Aerodynamic Heating Facility (AHF),Turbulent Flow Duct (TFD),Panel Test Facility (PTF) e laInteraction Heating Facility (IHF).
Il generatore elettrico più grande che alimenta il complesso è in grado di fornire 75megawatt per 30 minuti o 150 MW per 15 secondi. Questa potenza, unita al sistema per le pompe a vuoto ad alta portata, permette di condurre esperimenti sulle condizioni di rientro in atmosfera con modelli di dimensioni relativamente grandi. Un impianto per la miscelazione di aria fredda consente di simulare le condizioni atmosferiche incontrate da unvettore durante il lancio o da un velivolo ad alta quota e velocità.
L'Ames Vertical Gun Range (AVGR) fu fondata per fornire supporto alprogramma Apollo per la ricerca sui processi di impatto sulla superficie lunare. In seguito venne integrato da tre differenti programmi di ricerca della NASA riguardanti la geofisica e geologia planetaria,esobiologia e origine del sistema solare. L'AVGR collabora nella programmazione di missioni interplanetarie, ed in particolare con quelle che prevedono impatti con frammenti di corpi celesti (sonda Stardust,Deep Impact). La struttura è dotata di un particolarecannonecalibro 0,30 in grado di lanciare proiettili a velocità comprese tra 500 e 7000 metri al secondo in una camera di prova di 2,5 metri di diametro in cui può essere mantenuto il vuoto o riempita di differenti gas in modo da simulare diverse atmosfere planetarie.
L'Hypervelocity Free-Flight (HFF) si dedica agli studi sulleipervelocità ed ha al suo interno due divisioni: laAerodynamic Facility (HFFAF) e laGun Development Facility (HFFGDF). La prima studia i parametri aerodinamici (tra cui portanza, resistenza, stabilità statica e dinamica) di modelli in un flusso ipersonico mediante l'acquisizione di immagini ottenute con tecniche interferometriche. Per simulazioni connumeri di Mach molto elevati (M>25), il modello viene sparato contro il flusso ipersonico.
La seconda (HFFGDF) si applica al miglioramento delle prestazioni del cannone e, in minor misura, di studi sugli impatti. L'HFFGDF dispone dello stesso impianto usato dalla HFFAF per accelerare corpi di diametro compreso tra i 3,2 e 25,4 mm a velocità tra 0,5 a 8,5 km/s. Nel 2004 si dedicò alle prove sulla dinamica di impatto dei frammenti di schiume isolanti in supporto del programma di ritorno al volo delle navetteSpace Shuttle. Più recentemente la divisione ha condotto studi sulla propulsionescramjet e sugli effetti degli impatti didetriti spaziali sullaStazione spaziale internazionale.[19]
La divisioneElectric Arc Shock Tube (EAST) è stata creata per studiare gli effetti della ionizzazione che si manifesta alle alte velocità di unrientro atmosferico. In aggiunta, l'EAST è in grado di simulare onde d'urto di esplosioni in aria mediante l'utilizzo di una camera di prova a diaframma da 102 mm, un tubo d'urto da 610 mm o una galleria del vento ipersonica da 762 mm. L'energia necessaria viene fornita da un sistema di accumulo da 1,25MJ.[19]
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