L’umanità non ha mai visto prima il cielo radio a bassa frequenza. È nascosto ai telescopi terrestri dalla ionosfera terrestre ed è difficile accedervi dallo spazio con le missioni tradizionali perché le lunghe lunghezze d'onda coinvolte (scala da metro a chilometro) richiedono telescopi incredibilmente massicci per vedere chiaramente.
La radiazione elettromagnetica a queste basse frequenze trasporta informazioni cruciali sui campi magnetici esoplanetari e stellari (un ingrediente chiave per l'abitabilità), sul mezzo interstellare/intergalattico e sulle prime stelle e galassie.
Il Grande Osservatorio per le lunghezze d'onda lunghe (GO-LoW) propone una serie interferometrica di migliaia di SmallSats identici in un punto Lagrange Terra-Sole (ad esempio, L5) per misurare i campi magnetici degli esopianeti terrestri tramite rilevamenti delle loro emissioni radio a frequenze comprese tra 100 kHz e 15 MHz. Ciascun veicolo spaziale trasporterà un'innovativa antenna con sensore vettoriale, che consentirà il primo rilevamento dei campi magnetici esoplanetari entro 5 parsec.
In allontanamento dall'approccio tradizionale di un singolo veicolo spaziale grande e costoso (ad esempio HST, Chandra, JWST) con molti singoli punti di guasto, proponiamo un Grande Osservatorio interferometrico composto da migliaia di nodi piccoli, economici e facilmente sostituibili.
L'interferometria, una tecnica che combina segnali provenienti da molti ricevitori spazialmente separati per formare un grande telescopio "virtuale", è ideale per l'astronomia a lunga lunghezza d'onda. I singoli sistemi antenna/ricevitore sono semplici, non sono necessarie strutture di grandi dimensioni e la spaziatura molto ampia tra i nodi fornisce un'elevata risoluzione spaziale.
Nel nostro studio di Fase I, abbiamo scoperto che un’architettura di costellazione ibrida era la più efficiente. Piccoli e semplici nodi "ascoltatori" (LN) raccolgono dati radio grezzi utilizzando un'antenna con sensore vettoriale dispiegabile. Un piccolo numero di nodi di "comunicazione e calcolo" (CCN) più grandi e più capaci raccolgono dati dai LN tramite una rete radio locale, eseguono l'elaborazione del beamforming per ridurre il volume dei dati e quindi trasmettono i dati alla Terra tramite l'ottica spaziale libera (lasercomm) .
La correlazione incrociata dei dati beamformed viene eseguita sulla Terra, dove le risorse computazionali non sono strettamente limitate. I CCN sono anche responsabili della gestione delle costellazioni, compresa la distribuzione temporale e la portata. Lo studio di Fase I ha inoltre dimostrato che l'architettura LN-CCN ottimizza l'efficienza dell'imballaggio, consentendo a un piccolo numero di veicoli di lancio super pesanti (ad esempio Starship) di schierare l'intera costellazione su L4.
Lo studio di Fase I ha dimostrato che l'innovazione chiave per GO-LoW è il "sistema di sistemi". La tecnologia necessaria per ogni singolo pezzo dell'osservatorio (ad esempio, lasercomm, CubeSats, portata, temporizzazione, trasferimento dati, elaborazione dati, propagazione orbitale) non rappresenta un grande passo avanti rispetto allo stato dell'arte attuale, ma il coordinamento di tutti questi elementi fisici , prodotti di dati e sistemi di comunicazione sono nuovi e stimolanti, soprattutto su larga scala.
Nello studio proposto, lo faremo
GO-LoW rappresenta un nuovo paradigma dirompente per le missioni spaziali. Raggiunge l'affidabilità attraverso un'enorme ridondanza anziché test approfonditi. Può evolversi e crescere con la nuova tecnologia anziché essere vincolato a un punto fisso nello sviluppo hardware/software.
Infine, promette di aprire una nuova finestra spettrale sull'universo dove sicuramente attendono scoperte impreviste.
Fornito dalla NASA
