NASA evaluerer et mønttermometer for at karakterisere kometer og jordbundne asteroider

To NASA-hold ønsker at implementere en meget kompakt, følsomt termometer, der kunne karakterisere kometer og endda hjælpe med omdirigering eller mulig ødelæggelse af en asteroide på kollisionskurs med Jorden.

I to teknologiudviklingsbestræbelser, forskere ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, baserer sig på brugen af ​​et Goddard-designet infrarødt mikrobolometer-kamera – hvis tværsnit kun er lidt større end en fjerdedel – til at studere nær primitive objekter dannet under solsystemets oprindelse for 4,5 milliarder år siden.

Det multispektrale instrument, kaldet Comet CAMera, eller ComCAM, blev designet delvist af Goddard-videnskabsmanden Shahid Aslam. Han arbejdede tæt sammen med enhedens producent, det canadisk-baserede National Optics Institute, at designe den kompakte optik og integrerede filtre, der gør enheden følsom over for kemiske forbindelser, som vand og kuldioxid, som er af interesse for kometforskere.

Termiske sensorer, ligesom ComCAM, måle infrarød eller varmestråling, og er, i det væsentlige, meget følsomme termometre. Når stråling rammer et absorberende element, elementet opvarmes og oplever en ændring i den elektriske modstand, som er proportional med og kan bruges til at udlede temperaturen. Disse målinger giver indsigt i de fysiske egenskaber af det objekt, der undersøges. Forskere bruger dem ofte til at studere meget fjerne stjerner og galakser i universet.

Mikrobolometre, der bruges til at studere galakser og det interstellare medium i de langt infrarøde og submillimeter bølgelængdebånd kræver super afkøling, hvilket typisk gøres ved at placere sensoren inde i en kryogenisk afkølet beholder.

I skarp kontrast, infrarøde mikrobolometre som den, der til dels er udviklet af Aslam, fungerer med minimal afkøling og kræver ikke placering inde i en beholder. Som resultat, disse kameraer er lettere, mindre, men stadig i stand til at registrere og registrere infrarød varme, der kommer fra genstande i solsystemet.

På grund af disse egenskaber, videnskabsmand Tilak Hewagama, der er tilknyttet University of Maryland-College Park, og hans team - som inkluderer Aslam, Det katolske universitets Nicolas Gorius, og andre fra Goddard, University of Maryland, Morehead State University, Jet Propulsion Laboratory, og York University - ønsker nu at flyve ComCAM og et traditionelt kamera med synligt lys på en potentiel CubeSat-mission kaldet Primitive Object Volatile Explorer, eller BEVIS.

Valgt af NASA's Planetary Science Deep Space SmallSat Studies, eller PSDS3, program for videre studier, PrOVE er anderledes end andre kometmissioner.

Under dette koncept, det lille fartøj ville blive parkeret i en stald, kredsløb om dybt rum med potentiale til at få adgang til en kendt periodisk komet eller en ny komet, der begiver sig ind i nabolaget.

"En CubeSat indsat fra en parkeret bane kan producere højkvalitetsvidenskab ved at rejse til enhver komet, der passerer gennem det tilgængelige område, snarere end en dedikeret mission, der ikke kan forberedes i tide til at undersøge en ny, uberørt komet, der kommer til syne, " sagde Hewagama.

Med PSDS3-understøttelse, holdet identificerer langsigtede parkeringsbaner eller "waypoints, "overfør baner til disse waypoints, rumfartøjets levetid, opsnappe baner, og fremdriftskrav for at nå specifikke kendte kometer og praktiske afstande til missioner til nye kometer, blandt andre emner.

I betragtning af det faktum, at PrOVE består af eksisterende kommercielle hyldekomponenter, inklusive en CubeSat-bus med 6 eller 12 enheder og mikrobolometerkameraet, Hewagama mener, at missionen kan afsluttes og lanceres som en sekundær nyttelast på relativt kort tid.

"Vores undersøgelse vil naturligvis afklare vigtige spørgsmål vedrørende PrOVEs bane og kredsløb, blandt andre tekniske spørgsmål, men dette er en mission, der hurtigt kunne implementeres. PrOVE repræsenterer en enestående mulighed for at fremme videnskaben om kometer og andre primitive kroppe ved at studere dem på tæt hold. Det ville fremme NASAs videnskabelige mål med data, der kun kan opnås med et rumfartøj."

Planetarisk forsvar

Kometvidenskab er ikke den eneste potentielle modtager af et PrOVE-lignende mikrobolometerkamera.

Under en anden forskningsindsats, Goddard-teknologerne Josh Lyhoft og Melak Zebenay evaluerer forskellige sensorsystemer, der er nødvendige for at afbilde og karakterisere en asteroide på kollisionskurs med Jorden. Disse sensorer kunne give et rumfartøj de vejledningsmålinger, der er nødvendige for enten at afbøje eller ødelægge objektet.

Ligesom Hewagama, Lyhoft er fascineret af de muligheder, et mikrobolometer-sensorsystem tilbyder. For nøjagtigt at registrere asteroidens placering, når rumfartøjet nærmer sig den, "mikrobolometre kan udføre opgaven, " sagde Lyzhoft. "Vi tror, ​​de er følsomme nok til en terminal-aflytningsmission."

Siden Lyhoft begyndte sin undersøgelse, NASA meddelte, at hold udvikler agenturets første asteroide-afbøjningsmission - Double Asteroid Redirection Test, eller DART - ville begynde foreløbige designs. Under denne mission, ledet af forskere fra Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, med støtte fra Goddard og andre organisationer, DART ville bruge en kinetisk impactor til at udføre en test, der ville hjælpe med at demonstrere evner, der en dag kan være nødvendige for at skubbe en asteroide væk fra sin vej til Jorden. En test med en lille, ikke-truende asteroide - den mindste af to asteroider, der udgør Didymos-systemet - er planlagt til 2024.

"NASA vil næsten helt sikkert flyve andre asteroide-intercept-missioner for videnskaben, planetarisk forsvar, eller begge, " sagde Goddard-videnskabsmanden Brent Barbee, der arbejder med Lyhoft. "Så, det er meget tænkeligt, at Joshs arbejde vil gavne fremtidige NASA-asteroidemissioner, og det er bestemt hensigten med hans arbejde."