Kosmologen van het Brookhaven National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) experimenteren met een prototype radiotelescoop, het Baryon Mapping Experiment (BMX) genoemd. Gebouwd in het Lab in 2017, het prototype dient als testbed voor het beheersen van radio-interferentie en het ontwikkelen van kalibratietechnieken. De lessen die uit het prototype zijn getrokken, kunnen de weg vrijmaken voor Brookhaven om een ​​veel grotere radiotelescoop te ontwikkelen in samenwerking met andere nationale laboratoria, universiteiten, en internationale partners. Zo'n telescoop zou neutrale waterstof in kaart brengen over grote delen van het heelal, onderzoekers in staat stellen een beter inzicht te krijgen in de versnelde expansie ervan, evenals de aard van donkere energie.

Succesvolle experimenten bij BMX hebben al geleid tot grote upgrades voor de telescoop, zoals de toevoeging van drie gerechten. En nu, in samenwerking met wetenschappers van Yale University, de onderzoekers zijn begonnen met het testen van een nieuwe kalibratietechniek die gebruik maakt van drones.

"Traditionele radiotelescopen zijn vaak gericht op gevoeligheid, maar bij deze telescoop draait alles om kalibratie. We willen precies weten wat de telescoop ziet met een nauwkeurigheid van één op duizend, of beter, " zei Anže Slosar, een natuurkundige bij Brookhaven Lab. "Eventueel, zouden we voorstellen een telescoop te bouwen met duizenden schotels, maar de kalibratiemethode zou hetzelfde zijn. Dus, als we kunnen aantonen dat we het prototype met de juiste precisie hebben gekalibreerd, dan weten we dat we dat ook voor een grotere telescoop kunnen doen."

Om BMX te kalibreren met een drone, de Yale-medewerkers monteerden een kleine radiobron op een quadcopter-drone en vlogen ermee over de telescoop, het maken van een zigzagpatroon over het gehele gezichtsveld van de telescoop. Door de bekende vliegroute van de drone van GPS-signalen te vergelijken met de radiosignalen die door BMX worden opgepikt, de onderzoekers kunnen bepalen welke signalen de telescoop heeft gemist.

"Deze methode om telescopen te kalibreren bestaat al ongeveer 10 jaar, maar in de praktijk is het erg moeilijk om te doen, " zei Emily Kuhn, een afgestudeerde student aan Yale. "Een van de grootste problemen is om met voldoende precisie precies te weten waar de drone zich bevindt. We hebben dit probleem opgelost door een differentiële GPS (DGPS) te gebruiken."

In vergelijking met GPS, DGPS bereikt een veel grotere precisie - tot op een centimeter, in plaats van een meter - via een extra grondstation.

De onderzoekers experimenteren ook met een geheel nieuwe kalibratietechniek die gebruik maakt van een kleine, vliegtuig met vaste vleugels. Vergeleken met drones, het vliegtuig is sneller, kan voor langere tijd vliegen, en kan gemakkelijk terugvliegen naar hetzelfde punt, het veel eenvoudiger maken voor onderzoekers om hun resultaten te controleren; echter, het vliegtuig kan niet zweven zoals een drone dat kan.

Deze kalibratie-experimenten zijn nog steeds aan de gang, en het Brookhaven-team zal blijven samenwerken met Yale University om meer gegevens van de drones en het kleine vliegtuig te verzamelen.