Una tecnologia che ha consentito la consegna sempre più veloce di voce e dati su Internet e altre piattaforme di telecomunicazione potrebbe svolgere un ruolo centrale nella ricerca della NASA di sviluppare uno strumento super-piccolo per raccogliere dettagli senza precedenti sui pianeti extraterrestri, lune, comete, e asteroidi.

Sebbene il suo componente critico sia la dimensione di un chip per computer, lo strumento promette di superare le prestazioni di un tipo simile, ma uno strumento significativamente più grande installato in un osservatorio a terra alle Hawaii. Dalla sua installazione sulla vetta del Monte Haleakala nel 2014, lo strumento eterodina nel medio infrarosso sviluppato in Giappone, o MILAHI, ha raccolto straordinariamente dettagliati, misurazioni continue della dinamica atmosferica, struttura termica, e composizioni superficiali di Marte e Venere.

Per quanto MILAHI sia, è troppo grande e pesante per volare su un satellite tradizionale, per non parlare di un CubeSat meno costoso le cui dimensioni ridotte e il cui costo inferiore consentirebbero agli scienziati di volare più, piattaforme analogamente attrezzate per osservazioni multipunto, ha detto l'investigatore principale Tony Yu, un tecnologo del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, che ha recentemente vinto fondi per lo sviluppo tecnologico dal programma Planetary Concepts for the Advancement of Solar System Observations (PICASSO) della NASA per maturare uno strumento di tipo MILAHI più piccolo.

"Vogliamo fare una scienza simile, ma dobbiamo ridurre le dimensioni dello strumento, "Yu ha detto, aggiungendo che l'obiettivo della sua squadra è quello di creare un piccolo, dispositivo leggero che consuma molta meno energia e funziona senza parti in movimento, rendendolo ideale per volare su piattaforme CubeSat.

IMMAGINE Perfetto per studi planetari

Come MILAHI, il circuito integrato fotonico messo a punto per la ricognizione e l'esplorazione, o IMMAGINE, sarebbe sintonizzato sulle lunghezze d'onda del medio infrarosso, la gamma spettrale o di frequenza ideale per il rilevamento a distanza dell'acqua, diossido di carbonio, metano, e molti altri composti in atmosfere e superfici extraterrestri. E anche come MILAHI, PICTURE dividerebbe la luce del medio infrarosso nei suoi colori componenti, una scienza chiamata spettroscopia, per rivelare una grande quantità di informazioni sulla composizione di un oggetto e altre proprietà fisiche.

Ma restringendo lo strumento per adattarlo a un CubeSat, che spesso non è più grande di una pagnotta, richiederà che Yu e il suo team, tra cui il Naval Research Laboratory e l'Università della California-Santa Barbara, adottare tecniche originariamente create dall'industria delle telecomunicazioni. "Fondamentalmente, quello che stiamo facendo è applicare le tecnologie delle telecomunicazioni per l'uso nello spazio, " disse Yu.

Sotto il suo premio PICASSO, Yu e il suo team si stanno concentrando su uno dei sottosistemi più critici di PICTURE:lo spettrometro PIC, il dispositivo delle dimensioni di un chip ispirato ai reticoli a guida d'onda schierati dell'industria delle telecomunicazioni, o AWG.

Nelle telecomunicazioni e nelle reti informatiche, Gli AWG svolgono un paio di funzioni. In un processo chiamato multiplexing, combinano più segnali analogici o digitali con lunghezze d'onda variabili in un'unica fibra ottica. All'estremità ricevente di una rete di comunicazione ottica, si verifica un processo inverso, noto come demultiplexing. Le guide d'onda recuperano quindi i singoli canali.

Con questo processo in due fasi, più canali possono condividere una risorsa, in questo caso, tipicamente un cavo in fibra ottica e sperimentano interferenze e diafonia notevolmente ridotte, aumentando notevolmente l'efficienza e la velocità dei segnali di telecomunicazione.

"Il suo giorno è arrivato"

Il team intende adottare lo stesso principio generale. Lo spettrometro PIC delle dimensioni di un chip, dotato delle guide d'onda ispirate alle telecomunicazioni, separerebbe la luce nelle sue singole lunghezze d'onda del medio infrarosso, un passo importante nella determinazione finale della composizione molecolare delle atmosfere e delle superfici planetarie. Questi singoli canali verrebbero quindi miscelati con la luce laser, anche sintonizzato su una specifica lunghezza d'onda, in un processo chiamato eterodina, una tecnica comunemente usata per amplificare i segnali.

Sotto questo sforzo, il team svilupperà uno spettrometro PIC che si concentra sulla banda spettrale ideale per rilevare il monossido di carbonio. L'obiettivo di PICASSO è aumentare il livello di prontezza tecnologica (TRL) del dispositivo, la scala che la NASA utilizza per determinare la prontezza di una tecnologia per l'uso nello spazio, dal suo attuale TRL di due a un TRL di quattro e quindi di far avanzare l'altro dello strumento sottosistemi, così come la sua capacità di rilevare altri composti molecolari oltre al monossido di carbonio.

"Siamo davvero entusiasti di questo strumento, " ha detto Mike Krainak, l'ex capo del ramo laser ed elettro-ottica di Goddard e membro del team PICTURE, che ora ricopre la carica di ingegnere emerito. "È una tecnologia con un enorme futuro in tutti i tipi di applicazioni. Il suo giorno è arrivato".