Este esquema muestra una aplicación de rejillas de guía de ondas en matriz, una tecnología desarrollada por la industria de las telecomunicaciones, combinando ocho matrices de láser (izquierda) en una sola guía de ondas (extremo derecho) que entregaría longitudes de onda infrarrojas específicas en última instancia a un detector. Crédito:UCSB y NRL
Una tecnología que ha permitido una entrega cada vez más rápida de voz y datos a través de Internet y otras plataformas de telecomunicaciones podría desempeñar un papel central en la búsqueda de la NASA para desarrollar un instrumento súper pequeño para recopilar detalles sin precedentes sobre planetas extraterrestres. lunas cometas y asteroides.
Aunque su componente crítico es del tamaño de un chip de computadora, el instrumento promete superar el rendimiento de un tipo similar, pero un instrumento significativamente más grande instalado en un observatorio terrestre en Hawai. Desde su instalación en la cima del monte Haleakala en 2014, el instrumento heterodino de infrarrojo medio desarrollado en Japón, o MILAHI, ha recopilado extraordinariamente detallado, mediciones continuas de la dinámica atmosférica, estructura térmica, y composiciones de la superficie de Marte y Venus.
Tan bueno como MILAHI es, es demasiado grande y pesado para volar en un satélite tradicional, y mucho menos un CubeSat menos costoso cuyo pequeño tamaño y menor costo permitiría a los científicos volar múltiples, plataformas igualmente equipadas para observaciones multipunto, dijo el investigador principal Tony Yu, un tecnólogo en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien recientemente ganó fondos para el desarrollo de tecnología del programa Planetary Concepts for the Advancement of Solar System Observations (PICASSO) de la NASA para madurar un instrumento más pequeño tipo MILAHI.
"Queremos hacer ciencia similar, pero necesitamos reducir el tamaño del instrumento, "Yu dijo, y agregó que el objetivo de su equipo es crear un pequeño dispositivo liviano que consume significativamente menos energía y funciona sin partes móviles, lo que lo hace ideal para volar en plataformas CubeSat.
El tecnólogo de Goddard, Tony Yu, está aplicando tecnología creada por la industria de las telecomunicaciones para desarrollar un instrumento súper pequeño para recopilar detalles sin precedentes sobre planetas extraterrestres. lunas cometas y asteroides. Crédito:NASA / Chris Gunn
IMAGEN Perfecto para estudios planetarios
Como MILAHI, el circuito integrado fotónico sintonizado para reconocimiento y exploración, o IMAGEN, se sintonizaría en las longitudes de onda del infrarrojo medio, el rango espectral o de frecuencia ideal para detectar agua de forma remota, dióxido de carbono, metano, y muchos otros compuestos en atmósferas y superficies extraterrestres. Y también como MILAHI, PICTURE dividiría la luz del infrarrojo medio en los colores que la componen, una ciencia llamada espectroscopia, para revelar una gran cantidad de información sobre la composición de un objeto y otras propiedades físicas.
Pero encogiendo el instrumento para que quepa dentro de un CubeSat, que a menudo no es más grande que una barra de pan, requerirá que Yu y su equipo, incluyendo el Laboratorio de Investigación Naval y la Universidad de California-Santa Bárbara, Adoptar técnicas creadas originalmente por la industria de las telecomunicaciones. "Básicamente, lo que estamos haciendo es aplicar tecnologías de telecomunicaciones para su uso en el espacio, "Dijo Yu.
Bajo su premio PICASSO, Yu y su equipo se están centrando en uno de los subsistemas más críticos de PICTURE:el espectrómetro PIC, el dispositivo del tamaño de un chip inspirado en las rejillas de guía de ondas en matriz de la industria de las telecomunicaciones, o AWG.
En telecomunicaciones y redes informáticas, Los AWG cumplen un par de funciones. En un proceso llamado multiplexación, combinan múltiples señales analógicas o digitales con diferentes longitudes de onda en una sola fibra óptica. En el extremo del receptor de una red de comunicaciones ópticas, ocurre un proceso inverso, conocido como demultiplexación. A continuación, las guías de ondas recuperan los canales individuales.
Con este proceso de dos pasos, varios canales pueden compartir un recurso; en este caso, normalmente un cable de fibra óptica, y experimentan una interferencia y diafonía muy reducidas al tiempo que aumentan drásticamente la eficiencia y la velocidad de las señales de telecomunicaciones.
"Ha llegado su día"
El equipo planea adoptar el mismo principio general. El espectrómetro PIC del tamaño de un chip, equipado con guías de ondas inspiradas en las telecomunicaciones, separaría la luz en sus longitudes de onda individuales del infrarrojo medio, un paso importante en la determinación final de la composición molecular de las atmósferas y superficies planetarias. Estos canales individuales luego se mezclarían con luz láser, también sintonizado a una longitud de onda específica, en un proceso llamado heterodino, una técnica comúnmente utilizada para amplificar señales.
Bajo este esfuerzo, el equipo desarrollará un espectrómetro PIC que se enfoca en la banda espectral ideal para detectar monóxido de carbono. El objetivo de PICASSO es elevar el nivel de preparación tecnológica (TRL) del dispositivo, la escala que utiliza la NASA para determinar la preparación de una tecnología para su uso en el espacio, de su TRL actual de dos a un TRL de cuatro y luego avanzar en el resto del instrumento. subsistemas, así como su capacidad para detectar otros compuestos moleculares más allá del monóxido de carbono.
"Estamos muy entusiasmados con este instrumento, "dijo Mike Krainak, el exjefe de la Rama de Láser y Electroóptica de Goddard y miembro del equipo de PICTURE, quien ahora ocupa el puesto de ingeniero emérito. "Es una tecnología con un tremendo futuro en todo tipo de aplicaciones. Ha llegado su día".
