Uzun Dalga Boyları için Büyük Gözlemevi (GO-LoW) önerisi

İnsanoğlu daha önce hiç düşük frekanslı radyo gökyüzünü görmemişti. Dünyanın iyonosferi tarafından yerdeki teleskoplardan gizlenmiştir ve geleneksel görevlerle uzaydan erişilmesi zordur çünkü ilgili uzun dalga boyları (metreden kilometreye kadar ölçek) net görebilmek için mümkün olmayacak kadar büyük teleskoplar gerektirir.

Bu düşük frekanslardaki elektromanyetik radyasyon, dış gezegen ve yıldızların manyetik alanları (yaşanabilirliğin temel bileşeni), yıldızlararası/galaksiler arası ortam ve en eski yıldızlar ve galaksiler hakkında önemli bilgiler taşır.

Uzun Dalga Boyları için Büyük Gözlemevi (GO-LoW), Dünya-Güneş Lagrange noktasında (örneğin, L5) binlerce özdeş SmallSat’tan oluşan interferometrik bir dizi önererek, karasal ötegezegenlerin manyetik alanlarını, bunların 100 ile 100 arasındaki frekanslarda radyo emisyonlarının tespiti yoluyla ölçmek için önermektedir. kHz ve 15 MHz. Her uzay aracı, 5 parseklik alanda dış gezegen manyetik alanlarının ilk araştırmasını mümkün kılacak yenilikçi bir Vektör Sensör Anteni taşıyacak.

Tek bir büyük ve pahalı uzay aracının (örneğin, HST, Chandra, JWST) birçok tek hata noktasına sahip geleneksel yaklaşımından ayrılarak, binlerce küçük, ucuz ve kolayca değiştirilebilen düğümlerden oluşan bir interferometrik Büyük Gözlemevi öneriyoruz.

Büyük bir “sanal” teleskop oluşturmak için uzaysal olarak ayrılmış birçok alıcıdan gelen sinyalleri birleştiren bir teknik olan interferometri, uzun dalga boyu astronomisine idealdir. Bireysel anten/alıcı sistemleri basittir, büyük yapılara gerek yoktur ve düğümler arasındaki çok geniş aralık, yüksek uzaysal çözünürlük sağlar.

Aşama I çalışmamızda hibrit takımyıldız mimarisinin en verimli olduğunu bulduk. Küçük ve basit “dinleyici” düğümler (LN’ler), konuşlandırılabilir bir vektör sensör anteni kullanarak ham radyo verilerini toplar. Az sayıda daha büyük, daha yetenekli “iletişim ve hesaplama” düğümleri (CCN’ler), yerel bir radyo ağı aracılığıyla LN’lerden veri toplar, veri hacmini azaltmak için hüzme oluşturma işlemini gerçekleştirir ve ardından verileri boş alan optikleri (lasercomm) aracılığıyla Dünya’ya iletir. .

Işın biçimli verilerin çapraz korelasyonu, hesaplama kaynaklarının sıkı bir şekilde kısıtlanmadığı Dünya’da gerçekleştirilir. CCN’ler aynı zamanda zamanlama dağıtımı ve menzil dahil olmak üzere takımyıldız yönetiminden de sorumludur. Aşama I çalışması aynı zamanda LN-CCN mimarisinin paketleme verimliliğini optimize ettiğini ve az sayıda süper ağır kaldırma fırlatma aracının (örneğin Starship) tüm takımyıldızı L4’e yerleştirmesine izin verdiğini gösterdi.

Aşama I çalışması, GO-LoW için temel yeniliğin “sistemler sistemi” olduğunu gösterdi. Gözlemevinin her bir parçası için ihtiyaç duyulan teknoloji (örneğin, lasercomm, CubeSats, menzil, zamanlama, veri aktarımı, veri işleme, yörünge yayılımı), mevcut teknolojiye göre büyük bir sıçrama değil, tüm bu fiziksel unsurların koordinasyonu. , veri ürünleri ve iletişim sistemleri, özellikle büyük ölçekte yeni ve zorludur.

Önerilen çalışmada,

1. GO-LoW takımyıldızının, Dünya yörüngesinin dışında büyük (100k’ye kadar) bir takımyıldızı elde etmek için gereken otonom operasyon mimarisini gösteren gerçek zamanlı, çok aracılı bir simülasyonunu geliştirin
2. Takımyıldızından bilim çıktısını simüle ederek ve gerçek zamanlı simülasyon tarafından bildirilen önemli hata kaynaklarını değerlendirerek bilimsel durumu ve gereksinimleri iyileştirmeye devam edin
3. Sabit bir Lagrange noktasında istasyon bakımı için tahrik gereksinimlerini değerlendirmek üzere uygun yörünge modellemesi geliştirin
4. GO-LoW’u önümüzdeki 10-20 yıl içinde mümkün kılmak için gereken teknoloji yol haritasını daha da iyileştirin.

GO-LoW, uzay görevleri için çığır açıcı yeni bir paradigmayı temsil ediyor. Kapsamlı testler yerine büyük artıklık yoluyla güvenilirliğe ulaşır. Donanım/yazılım geliştirmede sabit bir noktaya bağlı kalmak yerine, yeni teknolojilerle gelişip büyüyebilir.

Son olarak evrene, öngörülemeyen keşiflerin mutlaka beklediği yeni bir spektral pencere açmayı vaat ediyor.