I cosmologi del Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) stanno sperimentando un prototipo di radiotelescopio, chiamato Baryon Mapping Experiment (BMX). Costruito al Lab nel 2017, il prototipo funge da banco di prova per la gestione delle interferenze radio e lo sviluppo di tecniche di calibrazione. Le lezioni apprese dal prototipo potrebbero aprire la strada a Brookhaven per sviluppare un radiotelescopio molto più grande in collaborazione con altri laboratori nazionali, università, e partner internazionali. Un telescopio del genere mapperebbe l'idrogeno neutro su vaste aree dell'universo, consentendo ai ricercatori di comprendere meglio la sua espansione accelerata, così come la natura dell'energia oscura.

Esperimenti di successo al BMX hanno già portato a importanti aggiornamenti per il telescopio, come l'aggiunta di tre piatti. E adesso, in collaborazione con scienziati della Yale University, i ricercatori hanno iniziato a testare una nuova tecnica di calibrazione che utilizza i droni.

"I radiotelescopi tradizionali sono spesso focalizzati sulla sensibilità, ma questo telescopio è tutto basato sulla calibrazione. Vogliamo sapere esattamente cosa vede il telescopio con la precisione di una parte su mille, o meglio, " disse Anze Slosar, un fisico al Brookhaven Lab. "Infine, proporremmo di costruire un telescopio con migliaia di parabole, ma il metodo di calibrazione sarebbe lo stesso. Così, se possiamo dimostrare di aver calibrato il prototipo con la giusta precisione, allora sappiamo che possiamo farlo anche per un telescopio più grande."

Per calibrare BMX con un drone, i collaboratori di Yale montarono una piccola sorgente radio su un drone quadrirotore e poi la sorvolarono sul telescopio, creando un motivo a zig-zag sull'intero campo visivo del telescopio. Confrontando la traiettoria di volo nota del drone dai segnali GPS ai segnali radio rilevati da BMX, i ricercatori sono in grado di determinare quali segnali sono stati persi dal telescopio.

"Questo metodo di calibrazione dei telescopi esiste da circa 10 anni, ma è molto difficile da fare in pratica, " ha detto Emily Kuhn, uno studente laureato a Yale. "Una delle difficoltà principali è sapere esattamente dove si trova il drone con sufficiente precisione. Abbiamo risolto questo problema utilizzando un GPS differenziale (DGPS)."

Rispetto al GPS, DGPS raggiunge una precisione molto maggiore, fino a un centimetro, piuttosto che un contatore, attraverso una stazione aggiuntiva a terra.

I ricercatori stanno anche sperimentando una tecnica di calibrazione completamente nuova che utilizza un piccolo, aereo ad ala fissa. Rispetto ai droni, l'aereo è più veloce, può volare per lunghi periodi di tempo, e può facilmente tornare allo stesso punto, rendendo molto più semplice per i ricercatori il controllo incrociato dei loro risultati; però, l'aereo non può librarsi come un drone.

Questi esperimenti di calibrazione sono ancora in corso, e il team di Brookhaven continuerà a lavorare con la Yale University per raccogliere più dati dai droni e dal piccolo aereo.