Los científicos de la NASA planean demostrar una tecnología revolucionaria para estudiar cientos de estrellas y galaxias al mismo tiempo, una nueva capacidad creada originalmente para el telescopio espacial James Webb de la NASA.

La tecnología, denominada matriz de microobturadores de próxima generación (NGMSA), volará por primera vez en el telescopio ultravioleta lejano de círculo de Rowland para imágenes y espectroscopía, o FORTIS, misión el 27 de octubre. La matriz incluye 8, 125 persianas diminutas, cada uno del ancho de un cabello humano, que se abren y cierran según sea necesario para enfocarse en objetos celestes específicos.

Dirigido por el profesor Stephan McCandliss de la Universidad Johns Hopkins, FORTIS se lanzará a bordo de un cohete con sonda Black Brant IX de White Sands Missile Range en Nuevo México para estudiar la galaxia en formación de estrellas. Messier 33, o M33. Ubicado a unos 3 millones de años luz de la Tierra en la constelación del Triángulo, M33 es el tercer miembro más grande del grupo local de galaxias que incluye nuestra propia Vía Láctea y Andrómeda.

"FORTIS necesitaba nuestra nueva tecnología de microobturadores para la ciencia. Nos beneficiamos de una plataforma de prueba para mejorar la preparación de este diseño para su uso en el espacio. Es una gran sinergia, "dijo Matt Greenhouse, un científico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Greenhouse y su colega, Mary Li, tecnóloga de Goddard, están avanzando en la tecnología con el apoyo del programa de Tecnología de Astrofísica Estratégica (SAT) de la NASA.

Se espera que la misión del cohete sondeo aborde una amplia gama de riesgos asociados con el funcionamiento de esta nueva tecnología. También ayudará a sentar las bases para matrices aún más grandes que necesitarán futuras misiones de astrofísica.

Adivinando las estructuras que rodean los cúmulos de estrellas calientes emergentes

M33 es una galaxia de disco espiral plagada de cúmulos de estrellas calientes masivas que han emergido en los últimos millones de años del colapso de nubes natales de gas frío y polvo. Para estudiar estos racimos brillantes, que emiten grandes cantidades de luz en longitudes de onda ultravioleta, El telescopio FORTIS primero localizará los cúmulos más brillantes con su generador de imágenes y un algoritmo de orientación sobre la marcha cerrará todos los obturadores diminutos excepto los que coincidan con los objetivos brillantes.

Esto permitirá que la luz fluya hacia el espectrógrafo donde se dividirá en longitudes de onda componentes para revelar detalles sobre las condiciones físicas de los cúmulos y el material circundante.

La tecnología de microobturadores brinda a los científicos la capacidad de producir múltiples espectros a la vez. Esta capacidad mejora la productividad en ambas misiones de cohetes sonoras, que ofrecen solo seis minutos de tiempo de observación, o grandes observatorios espaciales, que puede tardar hasta una semana en observarse desmayo, objetos lejanos y recojan suficiente luz para obtener buenos espectros. Con el tiempo de observación reducido, la capacidad de recoger la luz de varios objetos a la vez es primordial.

Webb, programado para lanzarse en 2021, llevará la tecnología de microobturadores de primera generación de la NASA:cuatro conjuntos de microobturadores de 365 por 172 que en conjunto suman 250, 000 persianas. Permitirán a Webb obtener espectros de cientos de objetos simultáneamente.

Lo que distingue a la matriz de próxima generación en FORTIS de la que vuela en Webb es cómo se abren y cierran las contraventanas. Las matrices de Webb emplean un gran imán que barre las contraventanas para activarlas. Sin embargo, como con todas las partes mecánicas, el imán ocupa espacio y agrega peso. Es más, Las matrices activadas magnéticamente no se pueden ampliar fácilmente en tamaño. Como resultado, esta tecnología más antigua está en desventaja para soportar futuros telescopios espaciales más grandes que Webb.

Imán eliminado

Para acomodar misiones futuras, El equipo de desarrollo de microobturadores de Goddard eliminó el imán. Los obturadores en la matriz piloto de 128 por 64 que volará en FORTIS se abren y cierran a través de interacciones electrostáticas. Al aplicar un voltaje de corriente alterna a los electrodos colocados en la parte frontal de los microobturadores, las contraventanas se abren. Para cerrar las contraventanas deseadas, se aplica un voltaje de corriente continua a los electrodos en la parte trasera.

Sin imán la matriz de próxima generación puede ampliarse drásticamente en tamaño, y eso es precisamente lo que el equipo está intentando lograr. Particularmente, Greenhouse y Li están utilizando técnicas de fabricación avanzadas para crear un Matriz de 840 por 420 equipada con 352, 800 microobturadores, aumentando drásticamente el campo de visión de un instrumento.

"La matriz que vuela en FORTIS es un prototipo de desarrollo tecnológico para la grande, "Dijo Greenhouse.

Otras ciencias podrían beneficiarse

Las misiones astrofísicas de próxima generación no son el único beneficiario potencial de la matriz sin imanes. La heliofísica Sarah Jones está considerando implementar la matriz de tipo FORTIS en una misión de cohete sonora llamada Pérdida a través de la precipitación de micro ráfagas aurorales, o LÁMPARA. LAMP medirá por primera vez directamente microrráfagas en auroras pulsantes, espectáculos de luces de colores que ocurren a 60 millas sobre la Tierra en un anillo alrededor de los polos magnéticos.

La tecnología también podría ayudar en gran medida a los esfuerzos de los científicos para comprender mejor la influencia del Sol en la Tierra. Al abrir una contraventana a la vez, Jones dijo que podría medir la velocidad de las partículas en la atmósfera superior de la Tierra y determinar en qué dirección soplan los vientos de la atmósfera superior. Los científicos están interesados ​​en obtener estas medidas porque estos vientos pueden crear un arrastre atmosférico en los satélites que orbitan la Tierra baja.

"Queremos utilizar esta tecnología tan pronto como podamos y estamos encantados de utilizarla, Jones dijo. "No hemos medido estos vientos directamente en 30 años".

El entusiasmo de Jones es comprensible, Dijo Greenhouse. "Todo el mundo quiere esta tecnología, " él dijo.