La humanidad nunca antes había visto el cielo de radio de baja frecuencia. Está oculto a los telescopios terrestres por la ionosfera de la Tierra y es un desafío acceder desde el espacio con misiones tradicionales porque las largas longitudes de onda involucradas (escala de metros a kilómetros) requieren telescopios increíblemente masivos para ver con claridad.
La radiación electromagnética a estas bajas frecuencias transporta información crucial sobre los campos magnéticos exoplanetarios y estelares (un ingrediente clave para la habitabilidad), el medio interestelar/intergaláctico y las primeras estrellas y galaxias.
El Gran Observatorio de Longitudes de Onda Largas (GO-LoW) propone una matriz interferométrica de miles de SmallSats idénticos en un punto de Lagrange Tierra-Sol (por ejemplo, L5) para medir los campos magnéticos de exoplanetas terrestres mediante detecciones de sus emisiones de radio en frecuencias entre 100 kHz y 15 MHz. Cada nave espacial llevará una innovadora antena de sensor vectorial, que permitirá el primer estudio de campos magnéticos exoplanetarios en 5 parsecs.
Apartándose del enfoque tradicional de una única nave espacial grande y costosa (es decir, HST, Chandra, JWST) con muchos puntos únicos de falla, proponemos un Gran Observatorio interferométrico compuesto por miles de nodos pequeños, baratos y fácilmente reemplazables.
La interferometría, una técnica que combina señales de muchos receptores espacialmente separados para formar un gran telescopio "virtual", es ideal para la astronomía de longitudes de onda largas. Los sistemas individuales de antena/receptor son simples, no se requieren estructuras grandes y el gran espacio entre nodos proporciona una alta resolución espacial.
En nuestro estudio de Fase I, descubrimos que una arquitectura de constelación híbrida era la más eficiente. Los nodos "oyentes" (LN) pequeños y simples recopilan datos de radio sin procesar utilizando una antena de sensor vectorial desplegable. Un pequeño número de nodos de "comunicación y computación" (CCN) más grandes y capaces recopilan datos de LN a través de una red de radio local, realizan procesamiento de formación de haces para reducir el volumen de datos y luego transmiten los datos a la Tierra a través de óptica de espacio libre (lasercomm). .
La correlación cruzada de los datos formados por haces se realiza en la Tierra, donde los recursos computacionales no están estrictamente limitados. Los CCN también son responsables de la gestión de las constelaciones, incluida la distribución y el alcance del tiempo. El estudio de la Fase I también demostró que la arquitectura LN-CCN optimiza la eficiencia del embalaje, permitiendo que una pequeña cantidad de vehículos de lanzamiento súper pesados (por ejemplo, Starship) desplieguen toda la constelación en L4.
El estudio de Fase I demostró que la innovación clave para GO-LoW es el "sistema de sistemas". La tecnología necesaria para cada pieza individual del observatorio (por ejemplo, comunicación láser, CubeSats, medición de distancia, sincronización, transferencia de datos, procesamiento de datos, propagación orbital) no es un gran salto con respecto al estado actual del arte, sino la coordinación de todos estos elementos físicos. , productos de datos y sistemas de comunicaciones es novedoso y desafiante, especialmente a escala.
En el estudio propuesto, vamos a
GO-LoW representa un nuevo paradigma disruptivo para las misiones espaciales. Logra confiabilidad a través de una redundancia masiva en lugar de pruebas exhaustivas. Puede evolucionar y crecer con nueva tecnología en lugar de estar limitado a un punto fijo en el desarrollo de hardware/software.
Finalmente, promete abrir una nueva ventana espectral al universo donde seguramente aguardan descubrimientos imprevistos.
Proporcionado por la NASA
