Forslaget fra The Great Observatory for Long Wavelengths (GO-LoW).

Menneskeheden har aldrig før set den lavfrekvente radiohimmel. Det er skjult for jordbaserede teleskoper af Jordens ionosfære og udfordrende at få adgang til fra rummet med traditionelle missioner, fordi de lange bølgelængder involveret (meter-til kilometer-skala) kræver uoverskueligt massive teleskoper for at se klart.

Elektromagnetisk stråling ved disse lave frekvenser bærer afgørende information om exoplanetære og stjernemagnetiske felter (en nøgleingrediens for beboelighed), det interstellare/intergalaktiske medium og de tidligste stjerner og galakser.

Det Store Observatorium for Lange Bølgelængder (GO-LoW) foreslår en interferometrisk række af tusindvis af identiske SmallSats ved et Jord-Sol Lagrange-punkt (f.eks. L5) for at måle de jordiske exoplaneters magnetfelter via detektering af deres radioemissioner ved frekvenser mellem 100 kHz og 15 MHz. Hvert rumfartøj vil bære en innovativ Vector Sensor Antenne, som vil muliggøre den første undersøgelse af exoplanetariske magnetfelter inden for 5 parsecs.

I en afvigelse fra den traditionelle tilgang med et enkelt stort og dyrt rumfartøj (dvs. HST, Chandra, JWST) med mange enkelte fejlpunkter, foreslår vi et interferometrisk Great Observatory bestående af tusindvis af små, billige og let udskiftelige noder.

Interferometri, en teknik, der kombinerer signaler fra mange rumligt adskilte modtagere for at danne et stort "virtuelt" teleskop, er ideelt egnet til langbølgelængdeastronomi. De individuelle antenne/modtagersystemer er enkle, der kræves ingen store strukturer, og den meget store afstand mellem noder giver høj rumlig opløsning.

I vores fase I-studie fandt vi ud af, at en hybrid konstellationsarkitektur var mest effektiv. Små og enkle "lytter"-noder (LN'er) indsamler rå radiodata ved hjælp af en deployerbar vektorsensorantenne. Et lille antal større, mere egnede "kommunikations- og beregningsknuder" (CCN'er) indsamler data fra LN'er via et lokalt radionetværk, udfører stråleformningsbehandling for at reducere datavolumen og transmitterer derefter dataene til Jorden via optik i frirum (lasercomm) .

Krydskorrelation af de stråleformede data udføres på Jorden, hvor beregningsressourcer ikke er stramt begrænset. CCN'erne er også ansvarlige for konstellationsstyring, herunder timingdistribution og rækkevidde. Fase I-undersøgelsen viste også, at LN-CCN-arkitekturen optimerer pakningseffektiviteten, hvilket gør det muligt for et lille antal supertunge løfteraketter (f.eks. Starship) at installere hele konstellationen til L4.

Fase I-undersøgelsen viste, at nøgleinnovationen for GO-LoW er "systemet af systemer." Den teknologi, der er nødvendig for hvert enkelt stykke af observatoriet (f.eks. lasercomm, CubeSats, rækkevidde, timing, dataoverførsel, databehandling, kredsløbsudbredelse) er ikke et stort spring i forhold til den nuværende state of the art, men koordineringen af ​​alle disse fysiske elementer , dataprodukter og kommunikationssystemer er nyt og udfordrende, især i skala.

I den foreslåede undersøgelse vil vi

1. Udvikl en realtids-multi-agent-simulering af GO-LoW-konstellationen, der demonstrerer den autonome operationsarkitektur, der kræves for at opnå en stor (op til 100k) konstellation uden for Jordens kredsløb
2. Fortsæt med at forfine videnskabelige case og krav ved at simulere videnskabeligt output fra konstellationen og vurdere større fejlkilder informeret af realtidssimuleringen
3. Udvikle passende orbitalmodellering til at vurdere fremdriftskrav til stationsføring ved et stabilt Lagrange-punkt
4. Forfine den teknologiske køreplan, der kræves for at gøre GO-LoW mulig i de næste 10-20 år.

GO-LoW repræsenterer et forstyrrende nyt paradigme for rummissioner. Det opnår pålidelighed gennem massiv redundans snarere end omfattende test. Det kan udvikle sig og vokse med ny teknologi i stedet for at være bundet til et fast punkt i hardware-/softwareudvikling.

Endelig lover det at åbne et nyt spektralt vindue på universet, hvor uforudsete opdagelser helt sikkert venter.

Leveret af NASA