Een door de universiteit gebouwde kleine satelliet die bekend staat als de Cosmic X-Ray Background NanoSat-2 (CXBN-2) wordt voorbereid voor een ambitieuze aanstaande wetenschappelijke missie. Het ruimtevaartuig - gepland voor lancering in de ruimte op 19 maart - zal naar verwachting cruciale gegevens leveren die onze kennis over de kosmische röntgenachtergrond (CXB) kunnen vergroten.

Onder leiding van Morehead State University (MSU), het CXBN-2-project behandelt fundamentele wetenschappelijke vragen met betrekking tot de structuur, oorsprong en evolutie van het heelal. Om deze vragen te beantwoorden, de satelliet zal zeer nauwkeurige metingen van de CXB uitvoeren.

"Het doel van de CXBN-2-missie is om de nauwkeurigheid van metingen van de CXB in het bereik van 30 tot 50 keV te verhogen tot een nauwkeurigheid van bijna vijf procent, waardoor modellen worden beperkt die proberen de relatieve bijdrage van voorgestelde bronnen te verklaren en inzicht te geven in de onderliggende fysica van het vroege universum, "Benjamin Malphrus, CXBN-2 Principal Investigator bij MSU vertelde Astrowatch.net.

CXBN-2 is een kleine CubeSat met twee eenheden die zal vertrouwen op zijn twee Cadmium Zinc Telluride (CZT)-detectoren om zijn wetenschappelijke doelen te bereiken. Samen met de verbeterde arrayconfiguratie van de satelliet, deze instrumenten zullen zeer nauwkeurige metingen van de CXB kunnen uitvoeren.

"Met de nieuwe CZT-detector aan boord van de CXBN-2 en een verbeterde arrayconfiguratie, een nieuwe, hoge precisie meting is mogelijk, ’ merkte Malphrus op.

De CZT-detectoren zijn ontwikkeld door Redlen Technologies, een toonaangevende fabrikant van halfgeleiderstralingsdetectoren met hoge resolutie. Het bedrijf heeft CZT-materiaal met een extreem uniforme kristallijne structuur geproduceerd via het productieproces dat bekend staat als de Traveling Heater Method (THM). Dit zorgt voor uniformiteit in het halfgeleidermateriaal, zodat de lading gelijkmatig wordt verdeeld, waardoor een grotere energieresolutie en detectie mogelijk is door onzuiverheden af ​​te tappen.

De CZT-detectoren vormen de REDLEN M1770 CZT-array, een imaging-module aan boord van de CXBN-2 CubeSat. Deze module is een 256-pixel stralingsdetector die is geconfigureerd in een 16x16-matrix met een pixelafstand van 2,46 mm. Het bestaat uit een 2x2 array van 64-pixel CZT-detectoren met een dikte van vijf mm en gebonden aan een gemeenschappelijke kathodeplaat.

"Hoewel oorspronkelijk bedoeld voor de detectie van röntgen- en gammafotonen bij kamertemperatuur en voor toepassingen in de medische fysica en beveiligingsbeeldvorming, we ontdekten dat de CZT-detectoren de gewenste energieresolutie en fotonenefficiëntie bezaten over het energiebereik dat van belang was voor de missie." Thomas Pannuti, CXBN-2 Science Principal Investigator bij MSU vertelde Astrowatch.net.

Met een massa van ongeveer 5,7 lbs. (2,6 kilogram), de CXBN-2 CubeSat heeft afmetingen van 3,93 x 3,93 x 7,87 inch (10 x 10 x 20 centimeter) en is uitgerust met vier inzetbare zonnepanelen die tot 15 W vermogen kunnen genereren. De satelliet bevat een stroomdistributie- en verwerkingssysteem dat bekend staat als PMD, een commando- en gegevensverwerkingssysteem (C&DH) op basis van een Cortex Arm-processor, en een innovatief houdingsbepalings- en controlesysteem (ADACS) ontwikkeld bij MSU.

In vergelijking met de eerste CXBN-missie die in september 2012 de ruimte in werd gestuurd, de CXBN-2 CubeSat heeft twee arrays van 256 pixels in plaats van één. Bovendien, het beschikt over een innovatieve 3D-geprinte Tungsten-collimator, een reeks verbeteringen aan de ruimtevaartuigbus, en een innovatieve conops die wordt gekenmerkt door een vrij vliegend minimaal ronddraaiend ruimtevaartuig.

In deze configuratie, de CXBN-2-satelliet heeft het potentieel om ons begrip van de diffuse röntgenachtergrond in het bijzonder en de tijdelijke evolutie van superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels in het algemeen te vergroten. Malphrus en zijn collega's zijn ervan overtuigd dat hun CubeSat metingen van de CXB met hoge precisie zal leveren, dus beperkende modellen die de relatieve bijdrage van de voorgestelde dominante emitterende bronpopulatie (namelijk sterk geabsorbeerde actieve galactische kernen) aanpakken.

"Zo'n nauwkeurige meting van de CXB zal inzicht verschaffen in de onderliggende fysica van het vroege universum en een venster bieden op de meest energetische objecten in het verre universum, ’ legde Malphrus uit.

CXBN-2 bevindt zich momenteel in de laatste fase van de voorbereidingen voor de lancering op 19 maart vanaf Space Launch Complex 41 op Cape Canaveral Air Force Station in Florida. De laatste pre-lanceringsactiviteiten omvatten het finaliseren van de grondondersteuningssoftware en het voortzetten van de karakterisering van de CZT-arrays van het engineeringmodel. De vlucht- en technische modellen van de satelliet zijn in de herfst van 2016 voltooid en hebben de vliegkwalificatietests doorstaan. De vluchteenheid werd afgeleverd bij de lanceringsintegrator, Nanorekken, in december 2016 en werd vervolgens verscheept naar het Kennedy Space Center in Florida.

De CXBN-2 CubeSat wordt gelanceerd bovenop een Atlas V-raket, meeliften op de zevende Cygnus-ruimtevaartuigmissie naar het International Space Station (ISS). Naast Cygnus en CXBN-2, een vloot van andere satellieten, voornamelijk technologiedemonstranten, zal ook tijdens deze missie in een baan om de aarde worden gestuurd.

Hoewel MSU al vijf smallsats de ruimte in heeft gestuurd, de CXBN-2 CubeSat lijkt tot nu toe de belangrijkste wetenschappelijke missie van de universiteit te zijn.

"We betreden een nieuw tijdperk van belangrijke wetenschap die wordt ondersteund door CubeSats en Morehead State loopt voorop in deze onderneming. De mogelijkheid om deel te nemen aan astrofysisch onderzoek gefaciliteerd door het CubeSat-platform en om onze studenten op te leiden in engineering van ruimtesystemen en observatie astrofysica door middel van live-ruimtemissies zoals CXBN-2 is van onschatbare waarde voor ons onderzoeksprogramma, onze academische programma's en aan onze studenten, ’ concludeerde Pannuti.