CXBN-2 CubeSat skal påbegynde en vigtig røntgenastronomimission

En universitetsbygget lille satellit kendt som Cosmic X-Ray Background NanoSat-2 (CXBN-2) er ved at blive forberedt til en ambitiøs kommende videnskabsmission. Rumfartøjet - planlagt til opsendelse i rummet den 19. marts - forventes at levere afgørende data, der kan fremme vores viden om den kosmiske røntgenbaggrund (CXB).

Ledet af Morehead State University (MSU), CXBN-2-projektet behandler grundlæggende videnskabelige spørgsmål vedrørende strukturen, universets oprindelse og udvikling. For at besvare disse spørgsmål, satellitten vil udføre højpræcisionsmålinger af CXB.

"Målet med CXBN-2-missionen er at øge præcisionen af ​​målinger af CXB'en i intervallet 30 til 50 keV til en præcision på næsten fem procent, derved begrænser modeller, der forsøger at forklare det relative bidrag fra foreslåede kilder og giver indsigt i den underliggende fysik i det tidlige univers, "Benjamin Malphrus, CXBN-2 Principal Investigator ved MSU fortalte Astrowatch.net.

CXBN-2 er en lille CubeSat med to enheder, der vil stole på sine to Cadmium Zinc Telluride (CZT) detektorer for at nå sine videnskabelige mål. Sammen med satellittens forbedrede array-konfiguration, disse instrumenter vil være i stand til at udføre højpræcisionsmålinger af CXB.

"Med den nye CZT-detektor ombord på CXBN-2 og en forbedret array-konfiguration, en ny, høj præcisionsmåling er mulig, " bemærkede Malphrus.

CZT-detektorerne er udviklet af Redlen Technologies, en førende producent af højopløselige halvlederstrålingsdetektorer. Virksomheden har produceret ekstremt ensartet krystallinsk struktur CZT-materiale gennem fremstillingsprocessen kendt som Traveling Heater Method (THM). Dette tillader ensartethed i halvledermaterialet, så ladningen er jævnt fordelt, tillader større energiopløsning og detektion ved at udtømme urenheder.

CZT-detektorerne danner REDLEN M1770 CZT Array, et billedmodul ombord på CXBN-2 CubeSat. Dette modul er en 256-pixel strålingsdetektor, der er konfigureret i en 16x16 matrix med en 2,46 mm pixelpitch. Den består af et 2x2-array af 64-pixel CZT-detektorer med tykkelser på fem mm og bundet til en fælles katodeplade.

"Selvom det oprindeligt var beregnet til påvisning af røntgen- og gammastrålefotoner, mens de opererer ved stuetemperatur, og til anvendelser inden for medicinsk fysik og sikkerhedsbilleddannelse, vi fandt ud af, at CZT-detektorerne besad den ønskede energiopløsning og fotoneffektivitet over det energiområde, der er af interesse for missionen." Thomas Pannuti, CXBN-2 Science Principal Investigator ved MSU fortalte Astrowatch.net.

Med en masse på omkring 5,7 lbs. (2,6 kg), CXBN-2 CubeSat har dimensioner på 3,93 x 3,93 x 7,87 tommer (10 x 10 x 20 centimeter) og er udstyret med fire deployerbare solcellepaneler, der er i stand til at generere op til 15 W strøm. Satellitten inkorporerer et strømfordelings- og håndteringssystem kendt som PMD, et kommando- og datahåndteringssystem (C&DH) baseret på en Cortex Arm-processor, og et innovativt attitudebestemmelses- og kontrolsystem (ADACS) udviklet på MSU.

I sammenligning med den første CXBN-mission, der blev sendt ud i rummet i september 2012, CXBN-2 CubeSat har to 256 pixel arrays i stedet for én. I øvrigt, den har en innovativ 3-D printet Tungsten kollimator, en række forbedringer af rumfartøjsbussen, og en innovativ konops kendetegnet ved et fritflyvende minimalt snurrende rumfartøj.

I denne konfiguration, CXBN-2-satellitten har potentialet til at fremme vores forståelse af den diffuse røntgenbaggrund i særdeleshed og den tidsmæssige udvikling af supermassive sorte huller i galaksernes centre generelt. Malphrus og hans kolleger er overbevist om, at deres CubeSat vil levere målinger af CXB med høj præcision, således begrænsende modeller, der adresserer det relative bidrag fra den foreslåede dominerende emitterende kildepopulation (nemlig stærkt absorberede aktive galaktiske kerner).

"Sådan en højpræcisionsmåling af CXB vil give indsigt i den underliggende fysik i det tidlige univers og give et vindue til de mest energiske objekter i det fjerne univers, " forklarede Malphrus.

CXBN-2 er i øjeblikket i den afsluttende fase af forberedelserne til dets løft den 19. marts fra Space Launch Complex 41 på Cape Canaveral Air Force Station i Florida. De sidste præ-lanceringsaktiviteter omfatter færdiggørelse af jordsupportsoftwaren og fortsat karakterisering af ingeniørmodellens CZT-arrays. Satellittens flyve- og ingeniørmodeller blev færdiggjort i efteråret 2016 og bestod flykvalifikationstest. Flyenheden blev leveret til lanceringsintegratoren, Nanorack, i december 2016 og blev efterfølgende sendt til Kennedy Space Center i Florida.

CXBN-2 CubeSat vil blive opsendt oven på en Atlas V raket, piggybacking på den syvende Cygnus-rumfartøjsmission til den internationale rumstation (ISS). Udover Cygnus og CXBN-2, en flåde af andre satellitter, hovedsageligt teknologidemonstratorer, vil også blive sendt i kredsløb på denne mission.

Selvom MSU allerede har sendt fem smallsats ud i rummet, CXBN-2 CubeSat ser ud til at være universitetets hidtil mest betydningsfulde videnskabelige mission.

"Vi går ind i en ny æra med betydelig videnskab, der støttes af CubeSats, og Morehead State er i spidsen for denne virksomhed. Muligheden for at deltage i astrofysisk forskning faciliteret af CubeSat-platformen samt at træne vores studerende i rumsystemteknik og observation. astrofysik gennem levende rummissioner som CXBN-2 er uvurderlig for vores forskningsprogram, vores akademiske programmer og til vores studerende, " konkluderede Pannuti.