Investigadores de ingeniería de la Universidad Estatal de Nuevo México (NMSU, por sus siglas en inglés) forman parte de una colaboración para desarrollar un telescopio espacial distribuido miniaturizado que se prevé lanzar en 2024 para proporcionar imágenes de alta resolución de la corona solar.
La Universidad explicó que los eventos solares pueden interactuar con los sistemas magnéticos de la Tierra y pueden cambiar el entorno de radiación por el que viajan nuestras naves espaciales. Agregó que cerca de nuestro planeta, la meteorología espacial puede interferir con la electrónica de los satélites, las comunicaciones y las señales del GPS e incluso -cuando es extrema- con las redes de suministro eléctrico.
“Realmente afecta a toda la humanidad y a la Tierra. Por eso, este estudio y observación de la meteorología espacial es muy importante para todos nosotros”, dijo el profesor adjunto Hyeongjun Park, del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial.
Este es el tercer año del proyecto de cuatro años de duración, dotado con 4.4 millones de dólares y financiado por la National Science Foundation. En la colaboración participan 10 equipos universitarios y la División de Ciencias Heliofísicas del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.
“La misión Virtual Super-resolution Optics with Reconfigurable Swarms (VISORS) apoya el avance del uso de constelaciones de CubeSats para la meteorología espacial mediante el diseño, la construcción y el funcionamiento de dos satélites del tamaño de una caja de zapatos que juntos forman un telescopio ultravioleta para observar el sol”, dijo Park.
Los CubeSats son satélites de bajo peso y costo que pueden desplegarse en constelaciones de 10 a 100 unidades. Pueden equiparse con instrumentos especializados para estudiar el entorno espacial.
Uno de los satélites albergará el sistema de lentes y tendrá la función añadida de impedir que la radiación solar no deseada entre en la cámara. El otro satélite albergará el detector y volará directamente detrás de la nave espacial del objetivo con una separación de 40 metros durante las observaciones.
La Universidad de Stanford está trabajando en la alineación de la posición de separación de 40 metros. La NMSU está trabajando en la alineación de la orientación para permitir esta formación de precisión mediante el desarrollo de un algoritmo para simular y analizar las fuerzas y pares que afectarán a las orientaciones de los satélites.
“Utilizando la tecnología de ingeniería tradicional, sería difícil construir esta estructura de 40 metros en el espacio, así que para este proyecto sólo quitamos la parte central de la estructura y tenemos la lente y el detector. Esa distancia de 40 metros es necesaria para captar las longitudes de onda ultravioleta del sol. Poner dos naves espaciales en línea con una separación de 40 metros es muy difícil y un verdadero reto”, agregó Park.
Una vez lanzadas, las dos naves espaciales orbitarán la Tierra y se desplazarán hasta la formación, posición y orientación precisas para tomar imágenes.
El equipo espera que las naves espaciales terminen la alineación de actitud en 30 segundos después de la alineación de posición y que la fase de observación dure unos 10 minutos.
Después de cada órbita, los satélites pasarán por encima de las estaciones terrestres y descargarán las imágenes. La estación terrestre enviará el comando para la siguiente observación y los satélites maniobrarán de forma autónoma hasta la siguiente posición y orientación y capturarán más imágenes.
El proyecto se encuentra ahora en la fase de fabricación e integración. Las 10 universidades están enviando sus algoritmos o partes terminadas a Georgia Tech para integrar todas las piezas. Realizarán pruebas de vibración de los satélites antes de entregarlos para su lanzamiento.
Park, director del Laboratorio de Robótica, Vehículos no Tripulados y Sistemas Inteligentes (RUVICON Lab), ha trabajado con cinco estudiantes de posgrado y tres de licenciatura en este proyecto.
Micah Schumann, candidato al máster de ingeniería aeroespacial, está realizando unas prácticas para Lockheed Martin, también en White Sands de la NASA, donde su trabajo consiste en operar satélites. Este proyecto está muy relacionado con sus actuales prácticas.
El programa de pequeños satélites de la NMSU comenzó en 2001. El proyecto VISORS se inspiró en otros proyectos del Laboratorio de Nanosat de la NMSU. Park y el Jefe del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática, Steven Stochaj, son codirectores del laboratorio.
