Gli scienziati della NASA hanno in programma di dimostrare una tecnologia rivoluzionaria per studiare centinaia di stelle e galassie contemporaneamente, una nuova capacità originariamente creata per il James Webb Space Telescope della NASA.

La tecnologia, chiamato Next-Generation Microshutter Array (NGMSA), volerà per la prima volta sul Far-ultraviolet Off Rowland-circle Telescope for Imaging and Spectroscopy, o FORTI, missione il 27 ottobre. L'array include 8, 125 piccole persiane, ciascuno della larghezza di un capello umano, che si aprono e si chiudono secondo necessità per mettere a fuoco oggetti celesti specifici.

Guidato dal professor Stephan McCandliss della Johns Hopkins University, FORTIS verrà lanciato a bordo di un razzo sonda Black Brant IX dalla White Sands Missile Range nel New Mexico per studiare la galassia che forma le stelle, Messier 33, o M33. Situato a circa 3 milioni di anni luce dalla Terra nella costellazione del Triangolo, M33 è il terzo membro più grande del Gruppo Locale di galassie che include la nostra Via Lattea e Andromeda.

"FORTIS aveva bisogno della nostra nuova tecnologia di microotturatore per la scienza. Traiamo vantaggio da una piattaforma di test per far progredire la prontezza di questo progetto per l'uso nello spazio. È una grande sinergia, " ha detto Matt Greenhouse, uno scienziato del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. Greenhouse e il suo collega, La tecnologa Goddard Mary Li, stanno facendo avanzare la tecnologia con il supporto del programma Strategic Astrophysics Technology (SAT) della NASA.

Si prevede che la missione del razzo sonda affronterà un'ampia gamma di rischi associati all'utilizzo di questa nuova tecnologia. Aiuterà anche a gettare le basi per array ancora più grandi di cui avranno bisogno le future missioni di astrofisica.

Strutture di divinazione che circondano gli ammassi di stelle calde emergenti

M33 è una galassia a disco a spirale disseminata di ammassi di massicce stelle calde emerse negli ultimi milioni di anni dal collasso di nubi natali di gas freddo e polvere. Per studiare questi ammassi luminosi, che emettono abbondanti quantità di luce a lunghezze d'onda ultraviolette, il telescopio FORTIS individuerà prima gli ammassi più luminosi con il suo imager e un algoritmo di puntamento al volo chiuderà tutti i piccoli otturatori tranne quelli che coincidono con i bersagli luminosi.

Ciò consentirà alla luce di fluire verso lo spettrografo dove verrà suddivisa in lunghezze d'onda componenti per rivelare dettagli sulle condizioni fisiche degli ammassi e del materiale circostante.

La tecnologia del microotturatore offre agli scienziati la possibilità di produrre più spettri contemporaneamente. Questa capacità migliora la produttività in entrambe le missioni di razzi sonda, che offrono solo sei minuti di osservazione, o grandi osservatori spaziali, che può richiedere fino a una settimana per osservare debole, oggetti lontani e raccogliere abbastanza luce per ottenere buoni spettri. Con il tempo di osservazione ad un premio, la capacità di raccogliere la luce da più oggetti contemporaneamente è fondamentale.

Webb, previsto per il lancio nel 2021, trasporterà la tecnologia microshutter di prima generazione della NASA:quattro array di microshutter da 365 per 172 che insieme totalizzano 250, 000 persiane. Consentiranno a Webb di ottenere spettri di centinaia di oggetti contemporaneamente.

Ciò che distingue l'array di nuova generazione su FORTIS da quello che vola su Webb è il modo in cui le persiane vengono aperte e chiuse. Gli array di Webb utilizzano un grande magnete che scorre sulle persiane per attivarle. Però, come tutte le parti meccaniche, il magnete occupa spazio e aggiunge peso. Per di più, gli array attivati ​​magneticamente non possono essere facilmente ridimensionati. Di conseguenza, questa vecchia tecnologia è in svantaggio per supportare futuri telescopi spaziali più grandi di Webb.

Magnete eliminato

Per ospitare future missioni, Il team di sviluppo del microotturatore di Goddard ha eliminato il magnete. Gli otturatori nell'array pilota 128 per 64 che volerà su FORTIS si aprono e si chiudono attraverso interazioni elettrostatiche. Applicando una tensione in corrente alternata agli elettrodi posti sul fronte dei microotturatori, le persiane si aprono. Per chiudere le persiane desiderate, una tensione in corrente continua viene applicata agli elettrodi sul retro.

Senza un magnete, l'array di nuova generazione può essere notevolmente ridimensionato e questo è esattamente ciò che il team sta cercando di ottenere. Particolarmente, Greenhouse e Li stanno utilizzando tecniche di produzione avanzate per creare un ambiente molto più grande, array di 840x420 dotato di 352, 800 microotturatori, aumentando drasticamente il campo visivo di uno strumento.

"L'array che sta volando su FORTIS è un prototipo di sviluppo tecnologico per quello grande, " ha detto la serra.

Altre scienze potrebbero trarne beneficio

Le missioni di astrofisica di nuova generazione non sono l'unico potenziale beneficiario dell'array senza magneti. L'eliofisica Sarah Jones sta valutando l'implementazione dell'array di tipo FORTIS in una missione missilistica chiamata Loss Through Auroral Microburst Precipitation, o LAMPADA. LAMP per la prima volta misurerà direttamente i microburst nelle aurore pulsanti, spettacoli di luce colorata che si verificano a 60 miglia sopra la Terra in un anello attorno ai poli magnetici.

La tecnologia potrebbe anche aiutare notevolmente gli sforzi degli scienziati per comprendere meglio l'influenza del Sole sulla Terra. Aprendo una serranda alla volta, Jones ha detto che potrebbe misurare la velocità delle particelle nell'atmosfera superiore della Terra e determinare in quale direzione stanno soffiando i venti atmosferici superiori. Gli scienziati sono interessati a ottenere queste misurazioni perché questi venti possono creare una resistenza atmosferica sui satelliti a bassa orbita terrestre.

"Vogliamo utilizzare questa tecnologia il prima possibile e siamo entusiasti di usarla, "Ha detto Jones. "Non abbiamo misurato direttamente questi venti in 30 anni".

L'entusiasmo di Jones è comprensibile, ha detto la serra. "Tutti vogliono questa tecnologia, " Egli ha detto.