Représentation artistique du Grand Observatoire des longues longueurs d’onde (GO-LoW). Crédit : Mary Knapp
L’humanité n’a jamais vu le ciel des radios à basse fréquence. Il est caché des télescopes au sol par l’ionosphère terrestre et difficile d’accès depuis l’espace avec les missions traditionnelles car les longues longueurs d’onde impliquées (à l’échelle du mètre au kilomètre) nécessitent des télescopes incroyablement massifs pour voir clairement.
Le rayonnement électromagnétique à ces basses fréquences transporte des informations cruciales sur les champs magnétiques exoplanétaires et stellaires (un ingrédient clé de l’habitabilité), le milieu interstellaire/intergalactique et les premières étoiles et galaxies.
Le Grand Observatoire des Grandes Longueurs d’Ondes (GO-LoW) propose un réseau interférométrique de milliers de SmallSats identiques en un point de Lagrange Terre-Soleil (par exemple L5) pour mesurer les champs magnétiques des exoplanètes terrestres via des détections de leurs émissions radio à des fréquences comprises entre 100 kHz et 15 MHz. Chaque vaisseau spatial transportera une antenne de capteur vectoriel innovante, qui permettra la première étude des champs magnétiques exoplanétaires dans un rayon de 5 parsecs.
En rupture avec l’approche traditionnelle d’un seul vaisseau spatial de grande taille et coûteux (c’est-à-dire HST, Chandra, JWST) avec de nombreux points de défaillance uniques, nous proposons un grand observatoire interférométrique composé de milliers de nœuds petits, bon marché et facilement remplaçables.
L’interférométrie, une technique qui combine les signaux provenant de nombreux récepteurs spatialement séparés pour former un grand télescope « virtuel », convient parfaitement à l’astronomie à grandes longueurs d’onde. Les systèmes antenne/récepteur individuels sont simples, aucune grande structure n’est requise et le très grand espacement entre les nœuds offre une résolution spatiale élevée.
Dans notre étude de phase I, nous avons constaté qu’une architecture de constellation hybride était la plus efficace. De petits et simples nœuds « d’écoute » (LN) collectent des données radio brutes à l’aide d’une antenne de capteur vectoriel déployable. Un petit nombre de nœuds de « communication et de calcul » (CCN) plus grands et plus performants collectent des données à partir de LN via un réseau radio local, effectuent un traitement de formation de faisceau pour réduire le volume de données, puis transmettent les données à la Terre via une optique en espace libre (lasercomm). .
La corrélation croisée des données formées par faisceaux est effectuée sur Terre, où les ressources informatiques ne sont pas étroitement limitées. Les CCN sont également responsables de la gestion de la constellation, y compris la distribution temporelle et la télémétrie. L’étude de phase I a également montré que l’architecture LN-CCN optimise l’efficacité du conditionnement, permettant à un petit nombre de lanceurs très lourds (par exemple Starship) de déployer l’ensemble de la constellation vers L4.
L’étude de phase I a montré que l’innovation clé pour GO-LoW est le « système de systèmes ». La technologie nécessaire pour chaque élément individuel de l’observatoire (par exemple, lasercomm, CubeSats, télémétrie, synchronisation, transfert de données, traitement des données, propagation de l’orbite) ne représente pas un grand pas en avant par rapport à l’état actuel de la technique, mais la coordination de tous ces éléments physiques , les produits de données et les systèmes de communication sont nouveaux et difficiles, en particulier à grande échelle.
Dans l’étude proposée, nous allons
GO-LoW représente un nouveau paradigme révolutionnaire pour les missions spatiales. Il atteint la fiabilité grâce à une redondance massive plutôt que des tests approfondis. Il peut évoluer et croître avec les nouvelles technologies plutôt que d’être lié à un point fixe dans le développement matériel/logiciel.
Enfin, il promet d’ouvrir une nouvelle fenêtre spectrale sur l’univers où des découvertes imprévues les attendent sûrement.
Citation: Proposition du Grand Observatoire des longues longueurs d’onde (GO-LoW) (2 mai 2024) récupérée le 2 mai 2024 sur https://phys.org/news/2024-05-great-observatory-wavelengths.html
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