Аспирант Массачусетского технологического института Эван Крамер обнаружил в себе страсть к астрофотографии еще в старшей школе, когда понял, что одних слов недостаточно, чтобы передать чувство чуда, которое он находил в созерцании звезд. С момента поступления в Массачусетский технологический институт его увлечение расширилось до городской астрофотографии, которая сочетает в себе технические навыки и мастерство при создании составных изображений с использованием ярко освещенных городских пейзажей в качестве фона.
За последний год Крамер сместил фокус своей камеры немного ближе к дому: его коллеги-исследователи из Департамента аэронавтики и астронавтики (AeroAstro). В новой серии под названием «Астропортреты» Крамер отправился на крыши Массачусетского технологического института, используя высокотехнологичное оборудование и готовых сверстников на буксире, чтобы сделать снимки аспирантов и их проектов на фоне тщательно составленных изображений ночного неба в диалоге с их исследованиями.
Вдохновение для серии портретов исходило как от работ его сверстников, так и от его собственного желания продолжать работать над собой на техническом уровне. «Съемка астропортретов коллег-аспирантов AeroAstro — это моя попытка задокументировать скачки в инженерных инновациях и привлечь внимание к ответственным людям. Каждый астропортрет переплетает личность студента, его исследования и ночные сцены кампуса Массачусетского технологического института в связное повествование, которое одновременно уникально и взаимосвязано», — говорит Крамер. «Это подмножество Astro Portraits говорит о разнообразии исследований, проводимых в MIT AeroAstro, и о стремлении моих однокурсников вносить свой вклад в свои области и продолжать раздвигать границы возможного».
В каждом портрете Крамер пытается представить какой-то оперативный аспект исследования, используя ночное небо, формируя повествование, которое фиксирует определенный момент в прогрессе студента в его исследовании, противопоставляя его определенному элементу ночного неба — звездным следам, туманностям, движению самолетов. это говорит о больших целях их работы.
«Этот вызов подтолкнул меня к созданию произведений искусства, которые рассказывают связную историю, объединяя элементы науки и техники, человеческие эмоции, течение времени и ночную фотографию в городских условиях, не подавляя при этом зрителя», — говорит он. «Предварительный просмотр чудес инженерной мысли завтрашнего дня — редкая привилегия, особенно когда курс прокладывают ваши коллеги. Итак, куда ведет нас следующее поколение инженеров?»
Проиграть видео
Освещение ночного неба города: перехитрить световое загрязнение, чтобы запечатлеть космос. Видео: Мелани Гоник/MIT News
Следы самолетов на портрете аспиранта Джуджу Ван представляют исследования, которые она проводит в Лаборатории авиации и окружающей среды (LAE). Ее работа сосредоточена на загрязнении авиационного шума, с которым сталкиваются сообщества в крупных городах с близлежащими аэропортами. Хотя можно количественно оценить загрязнение авиационным шумом с помощью шумомеров, измерение его влияния на характер сна человека, когнитивное развитие и общее раздражение является более тонким, поскольку факторы, влияющие на него, многогранны. В своем исследовании Ван задает такие вопросы, как: «Что более раздражает, если самолет пролетает очень близко к вашему дому раз в час или самолет пролетает над вашим домом на расстоянии каждые 90 секунд?» и «Как мы можем обеспечить справедливое распределение траекторий полета над населенными пунктами?»
Оценивая изменение шумового загрязнения из-за различий в схемах полетов самолетов за пятилетний период, Ван попытается сопоставить изменения траекторий полета самолетов с ценами на жилье, чтобы оценить шумовое загрязнение самолетов в денежном выражении. Она представила свои выводы на сегодняшний день в статье «Метод сопоставления жалоб сообщества на шум и случаев пролета на индивидуальной основе» на Форуме авиации и аэронавтики AIAA 2023 года.
«Моей целью было запечатлеть как можно больше воздушного движения, направив камеру на определенную часть неба. Исследование траекторий полетов в бостонском аэропорту Логан помогло определить лучшую ориентацию фотографа на объект съемки», — говорит Крамер.
Обеспечение безопасности в уравнении
Аспирант и научный сотрудник Национального научного фонда Лаборатории надежных автономных систем Чарльз Доусон работает над повышением интеллекта и безопасности автономных систем. Чтобы улавливать режимы отказов, присутствующие в сложных системах на ранних этапах процесса проектирования, Доусон разрабатывает вычислительные инструменты общего назначения, чтобы улучшить то, как инженеры в настоящее время концептуализируют свои идеи. Его работа будет способствовать будущему, в котором дроны смогут безопасно перемещаться по городской среде, чтобы доставлять посылки к вашей входной двери.
Его последний инструмент выявляет небезопасное эмерджентное поведение из-за взаимодействия между несколькими отдельными системами. Доусон применил этот инструмент к паркам автономных летательных аппаратов для выявления режимов отказа из-за взаимодействия соседних транспортных средств. Он представил свою последнюю статью «Сертифицируемая оптимизация конструкции робота с использованием дифференцируемого программирования» на конференции «Робототехника: наука и системы» 2022 года.
Калибровка для предсказания климата
Паула ду Вале Перейра, доктор философии 22 года, была частью команды, работавшей над BeaverCube, небольшим космическим кораблем, предназначенным для измерения температуры и цвета поверхности океана на северо-восточном побережье Соединенных Штатов из космоса. Такие измерения могут дать представление о крупномасштабной циркуляции океана и ее влиянии на изменение климата.
До Вале Перейра был частью Лаборатории космических телекоммуникаций, астрономии и радиации (STAR Lab), которой руководил профессор Керри Кахой. До Вале Перейра руководил сборкой, интеграцией и тестированием BeaverCube и написал публикацию для конференции о конструкции космического корабля на конференции по малым спутникам 2020 года под названием «BeaverCube: прибрежная съемка с VIS/LWIR CubeSats». Запущенный в июле 2022 года BeaverCube стал важной вехой в разработке других космических аппаратов, которые в настоящее время разрабатываются в STAR Lab.
Космический телескоп, который вращается
Крамер работал в команде с Алехандро Кабралесом в Лаборатории космических систем над вращающимися космическими телескопами с синтетической апертурой (RSA). Вместо традиционного круглого зеркала в телескопах RSA используется прямоугольное зеркало с большим соотношением сторон. Эти телескопы вращаются вокруг одной оси, одновременно отслеживая цель и делая серию изображений. Эта конструкция может обеспечить чрезвычайно большие эффективные диаметры апертуры 10 метров и более за счет уменьшения размера полезной нагрузки и стоимости без ущерба для качества изображения. Кабралес и Крамер работали над тем, чтобы продемонстрировать, что испытательный стенд аппаратного обеспечения RSA с масштабируемыми геометрическими и массовыми распределениями можно настроить и вращать с той степенью точности, которая необходима для получения качественных изображений.
Кабралес в первую очередь отвечал за разработку алгоритмов наведения, навигации и управления, используемых на испытательном стенде оборудования; в то время как Крамер охарактеризовал датчики ориентации испытательного стенда и создал тестовые примеры с использованием моделирования орбитальной динамики. Алгоритмы, разработанные Кабралесом, были адаптированы к высокодинамичной природе вращающейся синтетической апертуры и учитывали нелинейную динамику, которая обычно не присутствует в более традиционной конструкции космического телескопа. Успешная демонстрация точного управления наведением и вращением этого испытательного стенда, описанная в готовящейся журнальной статье, является важной вехой в продвижении готовности этой многообещающей новой конструкции.
«После захвата всех кадров нашего портрета я размышлял об уникальных фотографиях, которые мы только что сделали, и о реальности устранения неполадок оборудования и сроках, которые нам предстояли», — вспоминает Крамер. «Создавать будущее сложно, и за каждым успехом всегда стоит длинная история неудач и неудач. Но окружение таким богатым творчеством и возможностями подталкивает нас вперед».
Крамер отмечает, что менеджер по инфраструктуре AeroAstro Энтони Зольник и сотрудник Массачусетского технологического института по охране окружающей среды, здоровья и безопасности Джозеф Маклауд обеспечили безопасный захват фотографий для этой истории. Алекс Курт, Аллегра Хорстманн и Ноа Солк поддержали съемку главного изображения рассказа.