El gran Observatorio de Longitudes de Ondas Largas (GO-LoW): una nueva y única ventana para analizar el universo
La humanidad nunca antes había visto el cielo de radio de baja frecuencia. Está oculto a los telescopios terrestres por la ionosfera de la Tierra y es un desafío acceder desde el espacio con misiones tradicionales porque las largas longitudes de onda involucradas (escala de metros a kilómetros) requieren telescopios increíblemente masivos para ver con claridad
La radiación electromagnética de bajas frecuencias transporta información crucial sobre los campos magnéticos exoplanetarios y estelares (un ingrediente clave para la habitabilidad), el medio interestelar/intergaláctico y las primeras estrellas y galaxias.
Hacia el Gran Observatorio de Longitudes de Ondas Largas
Según informa la NASA, el Gran Observatorio de Longitudes de Ondas Largas (Great Observatory for Long Wavelengths, GO-LoW) propone una matriz interferométrica de miles de SmallSats idénticos en un punto de Lagrange Tierra-Sol (por ejemplo, L5) para medir los campos magnéticos de exoplanetas terrestres mediante la detecciones de sus emisiones de radio en frecuencias entre 100 kHz y 15 MHz. Cada nave espacial llevará una innovadora antena de sensor vectorial, que permitirá el primer estudio de campos magnéticos exoplanetarios en 5 parsecs.
Apartándose del enfoque tradicional de una sola nave espacial grande y costosa (es decir, HST, Chandra, JWST) con muchos puntos únicos de falla, se propone un Gran Observatorio interferométrico compuesto por miles de nodos pequeños, baratos y fácilmente reemplazables.
La interferometría, una técnica que combina señales de muchos receptores espacialmente separados para formar un gran telescopio "virtual", es ideal para la astronomía de longitudes de onda largas. Los sistemas individuales de antena/receptor son simples, no se requieren grandes estructuras y el gran espacio entre nodos proporciona una alta resolución espacial.
En el estudio de la NASA de Fase I, se descubrió que una arquitectura de constelación híbrida era la más eficiente. Los nodos de "escucha" (LN) pequeños y simples recopilan datos de radio sin procesar utilizando una antena de sensor vectorial desplegable. Un peque��o número de nodos de "comunicación y computación" (CCN) más grandes y capaces recopilan datos de LN a través de una red de radio local, realizan procesamiento de formación de haces para reducir el volumen de datos y luego transmiten los datos a la Tierra a través de óptica de espacio libre.
La correlación cruzada de los datos formados por haces se realiza en la Tierra, donde los recursos computacionales no están estrictamente limitados. Los CCN también son responsables de la gestión de las constelaciones, incluida la distribución y el alcance del tiempo. El estudio de la Fase I también mostró que la arquitectura LN-CCN optimiza la eficiencia del embalaje, permitiendo que una pequeña cantidad de vehículos de lanzamiento súper pesados (por ejemplo, Starship) desplieguen toda la constelación en L4.
El estudio de Fase I demostró que la innovación clave para GO-LoW es el "sistema de sistemas". La tecnología necesaria para cada pieza individual del observatorio (por ejemplo, comunicación láser, CubeSats, medición de distancia, temporización, transferencia de datos , procesamiento de datos, propagación orbital) no supone un gran salto con respecto al estado actual de la técnica, sino la coordinación de todos estos elementos físicos, productos de datos y sistemas de comunicaciones es novedoso y desafiante, especialmente a escala.
En el estudio propuesto, se tratará:
- Desarrollar una simulación multiagente en tiempo real de la constelación GO-LoW que demuestre la arquitectura de operaciones autónomas necesaria para lograr una constelación grande (hasta 100k) fuera de la órbita de la Tierra.
- Continuar perfeccionando el caso científico y los requisitos simulando los resultados científicos de la constelación y evaluando las principales fuentes de errores informadas por la simulación en tiempo real.
- Desarrollar modelos orbitales apropiados para evaluar los requisitos de propulsión para el mantenimiento de estaciones en un punto estable de Lagrange.
- Perfeccionar aún más la hoja de ruta tecnológica necesaria para que GO-LoW sea factible en los próximos 10 a 20 años.
GO-LoW representa un nuevo paradigma disruptivo para las misiones espaciales. Logra confiabilidad a través de una redundancia masiva en lugar de pruebas exhaustivas. Puede evolucionar y crecer con nueva tecnología en lugar de estar limitado a un punto fijo en el desarrollo de hardware/software.
Finalmente, promete abrir una nueva ventana espectral al universo donde seguramente aguardan descubrimientos imprevistos.