Un pequeño satélite construido por la universidad conocido como Cosmic X-Ray Background NanoSat-2 (CXBN-2) se está preparando para una ambiciosa misión científica próxima. Se espera que la nave espacial, programada para su lanzamiento al espacio el 19 de marzo, entregue datos cruciales que podrían hacer avanzar nuestro conocimiento sobre el fondo de rayos X cósmicos (CXB).

Dirigido por Morehead State University (MSU), el proyecto CXBN-2 aborda cuestiones científicas fundamentales con respecto a la estructura, origen y evolución del universo. Para responder a estas preguntas, el satélite realizará mediciones de alta precisión del CXB.

"El objetivo de la misión CXBN-2 es aumentar la precisión de las mediciones del CXB en el rango de 30 a 50 keV hasta una precisión de casi el cinco por ciento, restringiendo así los modelos que intentan explicar la contribución relativa de las fuentes propuestas y dando una idea de la física subyacente del universo temprano, "Benjamin Malphrus, El investigador principal de CXBN-2 en MSU dijo a Astrowatch.net.

CXBN-2 es un pequeño CubeSat de dos unidades que se basará en sus dos detectores de telururo de cadmio y zinc (CZT) para lograr sus objetivos científicos. Junto con la configuración de matriz mejorada del satélite, estos instrumentos podrán realizar mediciones de alta precisión del CXB.

"Con el nuevo detector CZT a bordo del CXBN-2 y una configuración de matriz mejorada, una nueva, es posible la medición de alta precisión, "Señaló Malphrus.

Los detectores CZT fueron desarrollados por Redlen Technologies, un fabricante líder de detectores de radiación de semiconductores de alta resolución. La compañía ha producido material CZT de estructura cristalina extremadamente uniforme a través del proceso de fabricación conocido como Método del Calentador Viajero (THM). Esto permite uniformidad en el material semiconductor para que la carga se distribuya uniformemente, permitiendo una mayor resolución y detección de energía al eliminar las impurezas.

Los detectores CZT forman la matriz REDLEN M1770 CZT, un módulo de imágenes a bordo del CXBN-2 CubeSat. Este módulo es un detector de radiación de 256 píxeles que está configurado en una matriz de 16x16 con un paso de píxeles de 2,46 mm. Consiste en una matriz 2x2 de detectores CZT de 64 píxeles con espesores de cinco mm y unidos a una placa de cátodo común.

"Aunque originalmente estaba destinado a la detección de fotones de rayos X y rayos gamma mientras se opera a temperatura ambiente y para aplicaciones en física médica e imágenes de seguridad, descubrimos que los detectores CZT poseían la resolución de energía deseada y la eficiencia de fotones en el rango de energía de interés para la misión ". Thomas Pannuti, El investigador principal científico de CXBN-2 en MSU dijo a Astrowatch.net.

Con una masa de alrededor de 5,7 libras. (2,6 kilogramos), el CXBN-2 CubeSat tiene unas dimensiones de 3,93 x 3,93 x 7,87 pulgadas (10 x 10 x 20 centímetros) y está equipado con cuatro paneles solares desplegables capaces de generar hasta 15 W de potencia. El satélite incorpora un sistema de distribución y manejo de energía conocido como PMD, un sistema de comando y manejo de datos (C&DH) basado en un procesador Cortex Arm, y un innovador sistema de control y determinación de actitud (ADACS) desarrollado en MSU.

En comparación con la primera misión CXBN que se envió al espacio en septiembre de 2012, el CXBN-2 CubeSat tiene dos matrices de 256 píxeles en lugar de una. Es más, Cuenta con un innovador colimador de tungsteno impreso en 3D, una serie de mejoras en el bus de la nave espacial, y un conops innovador caracterizado por una nave espacial que vuela libremente y gira mínimamente.

En esta configuración, el satélite CXBN-2 tiene el potencial de mejorar nuestra comprensión sobre el fondo difuso de rayos X en particular y la evolución temporal de los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias en general. Malphrus y sus colegas están convencidos de que su CubeSat proporcionará mediciones del CXB con alta precisión, por lo tanto, restringir los modelos que abordan la contribución relativa de la población fuente emisora ​​dominante propuesta (es decir, núcleos galácticos activos fuertemente absorbidos).

"Una medición de tan alta precisión del CXB proporcionará información sobre la física subyacente del universo temprano y proporcionará una ventana a los objetos más energéticos en el universo distante, "Malphrus explicó.

El CXBN-2 se encuentra actualmente en la fase final de los preparativos para su despegue el 19 de marzo desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 41 en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral en Florida. Las últimas actividades previas al lanzamiento incluyen la finalización del software de soporte en tierra y la caracterización continua de los arreglos CZT del modelo de ingeniería. Los modelos de vuelo e ingeniería del satélite se completaron en el otoño de 2016 y pasaron las pruebas de calificación de vuelo. La unidad de vuelo se entregó al integrador de lanzamiento, Nanoracks, en diciembre de 2016 y posteriormente fue enviado al Centro Espacial Kennedy en Florida.

El CXBN-2 CubeSat se lanzará sobre un cohete Atlas V, a cuestas en la séptima misión de la nave espacial Cygnus a la Estación Espacial Internacional (ISS). Además de Cygnus y CXBN-2, una flota de otros satélites, principalmente demostradores de tecnología, también se enviará a la órbita en esta misión.

Aunque MSU ya ha enviado cinco pequeños satélites al espacio, el CXBN-2 CubeSat parece ser la misión científica más importante de la universidad hasta ahora.

"Estamos entrando en una nueva era de ciencia significativa con el apoyo de CubeSats y Morehead State está a la vanguardia de esta empresa. La oportunidad de participar en la investigación astrofísica facilitada por la plataforma CubeSat, así como de capacitar a nuestros estudiantes en ingeniería de sistemas espaciales y de observación La astrofísica a través de misiones espaciales en vivo como CXBN-2 es invaluable para nuestro programa de investigación, nuestros programas académicos y a nuestros estudiantes, "Concluyó Pannuti.