Изображение художника Великой обсерватории длинных волн (GO-LoW). Кредит: Мэри Кнапп
Человечество никогда прежде не видело низкочастотного радионеба. Он скрыт от наземных телескопов ионосферой Земли, и к нему сложно получить доступ из космоса с помощью традиционных миссий, поскольку задействованные длинные волны (в масштабе от метра до километра) требуют невероятно массивных телескопов, чтобы ясно видеть.
Электромагнитное излучение на этих низких частотах несет важную информацию об экзопланетных и звездных магнитных полях (ключевом компоненте обитаемости), межзвездной/межгалактической среде, а также о самых ранних звездах и галактиках.
Большая обсерватория длинных волн (GO-LoW) предлагает интерферометрическую решетку из тысяч идентичных малых спутников в точке Лагранжа Земля-Солнце (например, L5) для измерения магнитных полей земных экзопланет путем обнаружения их радиоизлучения на частотах от 100 до 100. кГц и 15 МГц. Каждый космический корабль будет оснащен инновационной векторной сенсорной антенной, которая позволит впервые провести исследование экзопланетных магнитных полей в пределах 5 парсеков.
Отходя от традиционного подхода с одним большим и дорогим космическим кораблем (т.е. HST, Chandra, JWST) со множеством одиночных точек отказа, мы предлагаем интерферометрическую Великую Обсерваторию, состоящую из тысяч маленьких, дешевых и легко заменяемых узлов.
Интерферометрия, метод, который объединяет сигналы от многих пространственно разнесенных приемников в большой «виртуальный» телескоп, идеально подходит для длинноволновой астрономии. Отдельные антенно-приемниковые системы просты, не требуются крупные конструкции, а очень большое расстояние между узлами обеспечивает высокое пространственное разрешение.
В нашем исследовании фазы I мы обнаружили, что архитектура гибридной группировки является наиболее эффективной. Небольшие и простые узлы-слушатели (LN) собирают необработанные радиоданные с помощью развертываемой векторной сенсорной антенны. Небольшое количество более крупных и более функциональных узлов «связи и вычислений» (CCN) собирают данные от LN через локальную радиосеть, выполняют обработку формирования луча для уменьшения объема данных, а затем передают данные на Землю через оптику свободного пространства (лазерная связь). .
Кросс-корреляция данных, сформированных лучами, выполняется на Земле, где вычислительные ресурсы не сильно ограничены. CCN также отвечают за управление группировкой, включая распределение времени и дальность. Исследование фазы I также показало, что архитектура LN-CCN оптимизирует эффективность упаковки, позволяя небольшому количеству сверхтяжелых ракет-носителей (например, Starship) развернуть всю группировку на L4.
Исследование Фазы I показало, что ключевым нововведением GO-LoW является «система систем». Технология, необходимая для каждой отдельной части обсерватории (например, лазерная связь, CubeSats, дальнометрия, синхронизация, передача данных, обработка данных, распространение по орбите), не является большим скачком по сравнению с нынешним состоянием техники, а координацией всех этих физических элементов. , продукты данных и системы связи являются новыми и сложными, особенно в масштабе.
В предлагаемом исследовании мы будем
GO-LoW представляет собой новую революционную парадигму космических миссий. Надежность достигается за счет массового резервирования, а не обширного тестирования. Он может развиваться и расти вместе с новыми технологиями, а не быть привязанным к фиксированной точке разработки аппаратного и программного обеспечения.
Наконец, оно обещает открыть новое призрачное окно во Вселенную, где наверняка ждут непредвиденные открытия.
