Een technologie die een steeds snellere levering van spraak en data via internet en andere telecommunicatieplatforms mogelijk heeft gemaakt, zou een centrale rol kunnen spelen in NASA's zoektocht naar de ontwikkeling van een superklein instrument voor het verzamelen van ongekende details over buitenaardse planeten, manen, kometen, en asteroïden.

Hoewel het cruciale onderdeel de grootte van een computerchip is, het instrument belooft de prestaties van een vergelijkbaar type te overtreffen, maar aanzienlijk groter instrument geïnstalleerd op een observatorium op de grond in Hawaï. Sinds de installatie op de top van de berg Haleakala in 2014, het door Japan ontwikkelde mid-infrared heterodyne instrument, of MILAHI, buitengewoon gedetailleerd heeft verzameld, continue metingen van de atmosferische dynamiek, thermische structuur, en oppervlaktesamenstellingen van Mars en Venus.

Zo goed als MILAHI is, het is te groot en te zwaar om op een traditionele satelliet te vliegen, laat staan ​​een goedkopere CubeSat waarvan het kleine formaat en de lagere kosten wetenschappers in staat zouden stellen om meerdere, vergelijkbaar uitgeruste platforms voor multipoint-waarnemingen, zei hoofdonderzoeker Tony Yu, een technoloog bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, die onlangs technologie-ontwikkelingsfondsen won van NASA's Planetary Concepts for the Advancement of Solar System Observations (PICASSO) -programma om een ​​kleiner MILAHI-type instrument te laten rijpen.

"We willen soortgelijke wetenschap doen, maar we moeten de afmetingen van het instrument verkleinen, "J zei, eraan toevoegend dat het doel van zijn team is om een ​​kleine, lichtgewicht apparaat dat aanzienlijk minder stroom verbruikt en werkt zonder bewegende delen, waardoor het ideaal is om op CubeSat-platforms te vliegen.

FOTO Perfect voor planetaire studies

Zoals MILAHI, het fotonische geïntegreerde circuit dat is afgestemd op verkenning en exploratie, of FOTO, zou worden afgestemd op de midden-infrarode golflengten - het spectrale of frequentiebereik dat ideaal is voor het op afstand waarnemen van water, kooldioxide, methaan, en vele andere verbindingen in buitenaardse atmosferen en oppervlakken. En ook zoals MILAHI, PICTURE zou middeninfrarood licht splitsen in zijn samenstellende kleuren - een wetenschap die spectroscopie wordt genoemd - om een ​​schat aan informatie over de samenstelling van een object en andere fysieke eigenschappen te onthullen.

Maar het instrument verkleinen zodat het in een CubeSat past, die vaak niet groter is dan een brood, vereist dat Yu en zijn team, waaronder het Naval Research Laboratory en de University of California-Santa Barbara, technieken toepassen die oorspronkelijk door de telecommunicatie-industrie zijn ontwikkeld. "In principe, wat we doen is het toepassen van telecomtechnologieën voor gebruik in de ruimte, ' zei Yu.

Onder zijn PICASSO-award, Yu en zijn team richten zich op een van de meest kritische subsystemen van PICTURE:de PIC-spectrometer, het apparaat ter grootte van een chip, geïnspireerd op de golfgeleiderroosters van de telecomindustrie, of AWG's.

In telecommunicatie- en computernetwerken, AWG's hebben een aantal functies. In een proces dat multiplexen wordt genoemd, ze combineren meerdere analoge of digitale signalen met verschillende golflengten in een enkele optische vezel. Aan de ontvangerzijde van een optisch communicatienetwerk, een omgekeerd proces - bekend als demultiplexing - vindt plaats. De golfgeleiders halen dan de afzonderlijke kanalen op.

Met dit proces in twee stappen, meerdere kanalen kunnen een bron delen—in dit geval typisch een glasvezelkabel - en ervaar sterk verminderde interferentie en overspraak, terwijl de efficiëntie en snelheid van telecommunicatiesignalen drastisch worden verhoogd.

"De dag is gekomen"

Het team is van plan hetzelfde algemene principe te hanteren. De chip-sized PIC-spectrometer, uitgerust met de op telecommunicatie geïnspireerde golfgeleiders, zou het licht scheiden in zijn individuele midden-infrarode golflengten - een belangrijke stap bij het uiteindelijk bepalen van de moleculaire samenstelling van planetaire atmosferen en oppervlakken. Deze afzonderlijke kanalen zouden dan worden gemengd met laserlicht, ook afgestemd op een specifieke golflengte, in een proces dat heterodyning wordt genoemd, een veelgebruikte techniek om signalen te versterken.

Onder deze inspanning, het team zal een PIC-spectrometer ontwikkelen die zich richt op de spectrale band die ideaal is voor het detecteren van koolmonoxide. Het doel van de PICASSO is om het technologiegereedheidsniveau (TRL) van het apparaat te verhogen - de schaal die NASA gebruikt om de gereedheid van een technologie voor gebruik in de ruimte te bepalen - van de huidige TRL van twee naar een TRL van vier en vervolgens om de andere subsystemen, evenals het vermogen om andere moleculaire verbindingen dan koolmonoxide te detecteren.

"We zijn erg enthousiast over dit instrument, " zei Mike Krainak, het voormalige hoofd van Goddard's Laser and Electro-Optics Branch en een PICTURE-teamlid, die nu de functie van emeritus-ingenieur bekleedt. "Het is een technologie met een geweldige toekomst in alle soorten toepassingen. Het is zover."