Twee NASA-teams willen een zeer compacte, gevoelige thermometer die kometen kan karakteriseren en zelfs kan helpen bij de omleiding of mogelijke vernietiging van een asteroïde op een ramkoers met de aarde.

In twee inspanningen op het gebied van technologieontwikkeling, onderzoekers van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, baseren het gebruik van een door Goddard ontworpen infrarood microbolometercamera - waarvan de doorsnede net iets groter is dan een kwart - om nabij primitieve objecten te bestuderen die 4,5 miljard jaar geleden tijdens het ontstaan ​​van het zonnestelsel zijn gevormd.

Het multispectrale instrument, genaamd de Comet CAMera, of ComCAM, is gedeeltelijk ontworpen door Goddard-wetenschapper Shahid Aslam. Hij werkte nauw samen met de fabrikant van het apparaat, het in Canada gevestigde National Optics Institute, om de compacte optica en geïntegreerde filters te ontwerpen die het apparaat gevoelig maken voor chemische verbindingen, zoals water en koolstofdioxide, die van belang zijn voor kometenwetenschappers.

Thermische sensoren, zoals ComCAM, infrarood- of warmtestraling meten, en zijn, in essentie, zeer gevoelige thermometers. Wanneer straling een absorberend element treft, het element verwarmt en ervaart een verandering in de elektrische weerstand, die evenredig is met en kan worden gebruikt om de temperatuur af te leiden. Deze metingen geven inzicht in de fysieke eigenschappen van het te bestuderen object. Wetenschappers gebruiken ze vaak om zeer verre sterren en sterrenstelsels in het heelal te bestuderen.

Microbolometers die worden gebruikt om sterrenstelsels en het interstellaire medium in de verre-infrarood- en submillimetergolflengtebanden te bestuderen, vereisen superkoeling, wat meestal wordt gedaan door de sensor in een cryogeen gekoelde bus te plaatsen.

In scherp contrast, infrarood microbolometers zoals die gedeeltelijk door Aslam is ontwikkeld, werken met minimale koeling en hoeven niet in een bus te worden geplaatst. Als resultaat, deze camera's zijn lichter van gewicht, kleiner, maar nog steeds in staat om infraroodwarmte die afkomstig is van objecten in het zonnestelsel waar te nemen en vast te leggen.

Door deze attributen wetenschapper Tilak Hewagama, die is aangesloten bij de Universiteit van Maryland-College Park, en zijn team - waaronder Aslam, Nicolas Gorius van de Katholieke Universiteit, en anderen van Goddard, de Universiteit van Maryland, Morehead Staatsuniversiteit, het Jet Propulsion Laboratory, en York University - nu ComCAM en een traditionele camera met zichtbaar licht willen vliegen op een potentiële CubeSat-missie genaamd de Primitive Object Volatile Explorer, of BEWIJS.

Gekozen door NASA's Planetary Science Deep Space SmallSat Studies, of PSDS3, programma voor verdere studie, ProVE is anders dan andere komeetmissies.

Onder dit begrip, het kleine vaartuig zou in een stal worden geparkeerd, een baan in de diepe ruimte met het potentieel om toegang te krijgen tot een bekende periodieke komeet of een nieuwe komeet die zich in de buurt waagt.

"Een CubeSat die wordt ingezet vanuit een geparkeerde baan kan hoogwaardige wetenschap produceren door naar elke komeet te reizen die door het toegankelijke bereik gaat, in plaats van een toegewijde missie die niet op tijd kan worden voorbereid om een ​​nieuwe, ongerepte komeet die in zicht komt, ' zei Hewagama.

Met de PSDS3-ondersteuning, het team identificeert banen voor lang parkeren of "waypoints, " trajecten overbrengen naar deze waypoints, levensduur van het ruimtevaartuig, trajecten onderscheppen, en voortstuwingsvereisten om specifieke bekende kometen te bereiken en praktische afstanden voor missies naar nieuwe kometen, onder andere onderwerpen.

Gezien het feit dat PrOVE bestaat uit bestaande, in de handel verkrijgbare componenten, inclusief een CubeSat-bus met 6 of 12 eenheden en de microbolometercamera, Hewagama gelooft dat de missie in relatief korte tijd kan worden voltooid en gelanceerd als secundaire lading.

"Onze studie zal uiteraard belangrijke vragen bevestigen met betrekking tot het traject en de baan van PrOVE, onder andere technische vragen, maar dit is een missie die snel kan worden ingezet. ProVE biedt een uitzonderlijke kans om de wetenschap van kometen en andere primitieve lichamen vooruit te helpen door ze van dichtbij te bestuderen. Het zou de wetenschappelijke doelen van NASA bevorderen met gegevens die alleen met een ruimtevaartuig kunnen worden verkregen."

Planetaire verdediging

Komeetwetenschap is niet de enige potentiële begunstigde van een ProVE-achtige microbolometercamera.

Onder een andere onderzoeksinspanning, Goddard-technologen Josh Lyhoft en Melak Zebenay evalueren verschillende sensorsystemen die nodig zijn om een ​​asteroïde op een ramkoers met de aarde in beeld te brengen en te karakteriseren. Deze sensoren kunnen een ruimtevaartuig voorzien van de geleidingsmetingen die nodig zijn om het object af te buigen of te vernietigen.

Net als Hewagama, Lyhoft is geïntrigeerd door de mogelijkheden die een microbolometer-detectiesysteem biedt. Voor het nauwkeurig detecteren van de locatie van de asteroïde wanneer het ruimtevaartuig het nadert, "microbolometers kunnen de taak uitvoeren, "Zei Lyzhoft. "We denken dat ze gevoelig genoeg zijn voor een terminale onderscheppingsmissie."

Sinds Lyhoft zijn onderzoek begon, NASA heeft aangekondigd dat teams die de eerste asteroïde-afbuigingsmissie van het bureau ontwikkelen, de Double Asteroid Redirection Test, of DART - zou beginnen met voorlopige ontwerpen. Onder deze missie, geleid door wetenschappers van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, met steun van Goddard en andere organisaties, DART zou een kinetisch botslichaam gebruiken om een ​​test uit te voeren die zou helpen om de mogelijkheden aan te tonen die ooit nodig kunnen zijn om een ​​asteroïde weg te duwen van zijn pad naar de aarde. Een test met een kleine niet-bedreigende asteroïde - de kleinste van twee asteroïden die deel uitmaken van het Didymos-systeem - staat gepland voor 2024.

"NASA zal vrijwel zeker andere asteroïde-onderscheppingsmissies voor de wetenschap vliegen, planetaire verdediging, of allebei, " zei Goddard-wetenschapper Brent Barbee, die met Lyhoft werkt. "Dus, het is heel goed denkbaar dat het werk van Josh ten goede zal komen aan toekomstige NASA-asteroïdemissies, en dat is zeker de bedoeling van zijn werk."