Astrofysik CubeSat kunne bruges til at studere planeter, der kredser om andre stjerner

ASTERIA satellitten, som blev sat ind i et lavt kredsløb om Jorden i november, er kun lidt større end en kasse korn, men det kunne bruges til at hjælpe astrofysikere med at studere planeter, der kredser om andre stjerner.

Missionsledere ved NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, annoncerede for nylig, at ASTERIA har opfyldt alle sine primære missionsmål, demonstrerer, at de miniaturiserede teknologier om bord kan fungere i rummet som forventet. Dette markerer succesen med en af ​​verdens første astrofysiske CubeSat-missioner, og viser, at små, lavprissatellitter kunne bruges til at hjælpe med fremtidige studier af universet ud over solsystemet.

"ASTERIEN er lille, men mægtig, " sagde Mission Manager Matthew W. Smith fra JPL. "At pakke mulighederne fra et meget større rumfartøj til et lille fodaftryk var en udfordring, men til sidst demonstrerede vi banebrydende ydeevne for et system af denne størrelse."

At se stjerner

ASTERIEN, eller Arcsecond Space Telescope, der muliggør forskning i astrofysik, vejer kun 22 pund (10 kg). Det bærer en nyttelast til måling af stjerners lysstyrke, som gør det muligt for forskere at overvåge nærliggende stjerner for at kredse om exoplaneter, der forårsager et kort fald i lysstyrken, når de blokerer stjernelyset.

Denne tilgang til at finde og studere exoplaneter kaldes transitmetoden. NASAs Kepler-rumteleskop har opdaget mere end 2, 300 bekræftede planeter ved hjælp af denne metode, mere end noget andet planetjagt observatorium. Agenturets næste store, rumbaseret planetjagt observatorium, Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), forventes at opdage tusindvis af exoplaneter og er planlagt til at blive opsendt fra Cape Canaveral Air Force Station i Florida den 16. april.

I fremtiden, små satellitter som ASTERIA kunne tjene som en billig metode til at identificere transiterende exoplaneter, der kredser lysstærke, Sollignende stjerner. Disse små satellitter kunne bruges til at lede efter planetariske transitter, når større observatorier ikke er tilgængelige, og planeter af interesse kunne derefter studeres mere detaljeret med andre teleskoper. Små satellitter som ASTERIA kunne også bruges til at studere visse stjernesystemer, der ikke er inden for synsfeltet af større observatorier, og vigtigst af alt, fokus på stjernesystemer, der har planeter med lange baner, der kræver lange observationskampagner.

ASTERIA-teamet har nu demonstreret, at satellittens nyttelast kan pege direkte og støt på en lyskilde i en længere periode, et nøglekrav for at udføre den præcisionsfotometri, der er nødvendig for at studere exoplaneter via transitmetoden.

Det er svært at holde fast på en fjern stjerne, fordi der er mange ting, der subtilt skubber og trækker i satellitten, såsom Jordens atmosfære og magnetfelt. ASTERIAs nyttelast opnåede en pegestabilitet på 0,5 buesekunder RMS, som refererer til i hvilken grad nyttelasten slingrer væk fra sit tilsigtede mål over en 20-minutters observationsperiode. Pegestabiliteten blev gentaget over flere baner, med stjernerne placeret på de samme pixels på hver bane.

"Det er som at være i stand til at ramme et kvarter med en laserpointer fra omkring en kilometer væk, " sagde Christopher Pong, attitude- og pegekontrolingeniøren for ASTERIA på JPL. "Laserstrålen skal forblive inden for kanten af ​​kvarteret, og så skal satellitten være i stand til at ramme præcis den samme fjerdedel – eller stjerne – over flere baner rundt om Jorden. Så det, vi har opnået, er både stabilitet og gentagelighed."

Nyttelasten brugte også et kontrolsystem til at reducere "støj" i dataene skabt af temperaturudsving i satellitten, endnu en stor forhindring for et instrument, der forsøger at omhyggeligt overvåge stjernernes lysstyrke. Under observationer, temperaturen i den kontrollerede del af detektoren svinger med mindre end 0,02 Fahrenheit (0,01 Kelvin, eller 0,01 grader Celsius).

Små satellitter

ASTERIA er en CubeSat, en type lille satellit bestående af "enheder", der er 10 centimeter i terninger, eller omkring 4 tommer på hver side. ASTERIA er på størrelse med seks CubeSat-enheder, hvilket gør det cirka 10 centimeter gange 20 centimeter gange 30 centimeter. Med sine to solpaneler udfoldet, satellitten er omtrent lige så lang som et skateboard.

ASTERIA-missionen brugte kommercielt tilgængelig CubeSat-hardware, hvor det var muligt, og bidrager til en generel viden om, hvordan disse komponenter fungerer i rummet.

"Vi fortsætter med at karakterisere CubeSat-komponenter, som andre missioner bruger eller ønsker at bruge, " sagde Amanda Donner, mission assurance manager for ASTERIA hos JPL.

ASTERIA blev opsendt til den internationale rumstation i august 2017. Efter at have været i rummet i mere end 140 dage, satellitten kører på en forlænget mission til og med maj.