211service.com
Nanosatelliet gaat op zoek naar buitenaardse werelden
Draper Laboratory en MIT hebben een satelliet ter grootte van een brood ontwikkeld die een van de grootste taken in de astronomie zal uitvoeren: het vinden van aardachtige planeten buiten ons zonnestelsel - of exoplaneten - die leven zouden kunnen ondersteunen. De lancering staat gepland voor 2012.
Planeet jager: Een nieuwe nanosatelliet, ExoPlanetSat genaamd, zal zoeken naar aardachtige planeten met behulp van nieuwe optica, navigatie en controletechnologie. Het is ongeveer zo groot als een brood.
De nanosatelliet, genaamd ExoPlanetSat, verpakt krachtige, hoogwaardige optica en nieuwe controle- en stabilisatietechnologie in een klein pakket.
Hoewel er veel kleine satellieten zijn geweest, worden deze meestal gebruikt om eenvoudige communicatie- of observatiemissies uit te voeren. We doen iets dat nog niet eerder is gedaan, zegt Séamus Tuohy, directeur ruimtesystemen bij Draper.
ExoPlanetSat zal naar planeten zoeken door het dimmen van een ster te meten wanneer een in een baan om de aarde draaiende planeet ervoor passeert, een techniek die transitobservatie wordt genoemd. De lichtdetector van de satelliet heeft twee focal plane arrays: één voor het volgen van sterren en voor de transitobservaties. Door de helderheidsdip van een ster nauwkeurig te meten, kan ook de grootte van de planeet worden berekend. En door de tijd te meten die de planeet nodig heeft om zijn baan te voltooien, kunnen onderzoekers de afstand van de planeet tot zijn ster bepalen.
Deze techniek is goed ingeburgerd, maar wordt alleen gebruikt door veel grotere ruimtevaartuigen die in een baan rond de aarde draaien, waaronder de door Frankrijk bediende satelliet CoRot , die vorig jaar een belangrijke planeetontdekking deed , en NASA's Kepler-satelliet , die in 2009 werd gelanceerd. ExoPlanetSat is niet bedoeld om grotere ruimtevaartuigen te vervangen, maar om complementair te zijn, zegt Sara Seager , hoogleraar planetaire wetenschap en natuurkunde aan het MIT, wat betekent dat de nanosatelliet zich zal concentreren op individuele sterren die grotere ruimtevaartuigen hebben geïdentificeerd als wetenschappelijk interessant. Terwijl een ruimtevaartuig als Kepler naar ongeveer 150.000 sterren kijkt, is een nanosatelliet als ExoPlanetSat ontworpen om een enkele ster te volgen.
Om de helderheid van een ster nauwkeurig te meten, moeten ingenieurs het ruimtevaartuig stabiel houden - binnenkomende fotonen moeten te allen tijde dezelfde fractie van een pixel raken, zegt Seager, die ook een deelnemende wetenschapper is voor de Kepler-satelliet. Elke verstoring die het ruimtevaartuig doet schudden, zal het beeld vertroebelen en de metingen onbruikbaar maken, zegt ze. En kleinere ruimtevaartuigen zijn gemakkelijker te verplaatsen.
Om ExoPlanetSat nauwkeurig te controleren en te stabiliseren, bouwden Draper en MIT-onderzoekers aangepaste avionica en kant-en-klare reactiewielen, een soort mechanisch apparaat dat wordt gebruikt voor houdingscontrole, aan de basis van het ruimtevaartuig om het in positie te manoeuvreren. Piëzo-elektrische aandrijvingen op batterijen regelen de beweging van de beelddetector, die op unieke wijze is losgekoppeld van het ruimtevaartuig, zodat deze afzonderlijk werkt. (De batterij wordt opgeladen door zonnepanelen.) De aandrijvingen verplaatsen de detector naar het ruimtevaartuig, zodat precies het menselijk oog de beweging niet kan zien, zegt Seager. Dit is een orde van grootte beter dan welke nanosatelliet dan ook eerder heeft aangetoond, zegt ze.
De nanosatelliet heeft een inhoud van drie liter; het is 10 centimeter lang, 10 centimeter breed en 30 centimeter lang. Het was een technische prestatie om alle hardware, inclusief de benodigde verwerkingskracht en gegevensopslag, in zo'n klein pakket te krijgen, zegt Tuohy.
Elke nanosatelliet kost slechts $ 600.000 als hij eenmaal in productie is - ExoPlanetSat kost ongeveer $ 5 miljoen - en de geschatte levensduur van de omloopbaan is één tot twee jaar. (NASA's Jet Propulsion Laboratory en Goddard Ruimtevluchtcentrum leverde een klein bedrag op voor de ontwikkeling van ExoPlanetSat, en Goddard zal op vrijwillige basis prestatietests uitvoeren op het ruimtevaartuig.) Uiteindelijk, zegt Seager, hopen de onderzoekers een hele vloot nanosatellieten te lanceren die de dichtstbijzijnde en helderste sterren inspecteren.