Les scientifiques de la NASA prévoient de démontrer une technologie révolutionnaire pour étudier des centaines d'étoiles et de galaxies en même temps, une nouvelle capacité créée à l'origine pour le télescope spatial James Webb de la NASA.

La technologie, appelé Next-Generation Microshutter Array (NGMSA), volera pour la première fois sur le télescope à rayons ultraviolets lointains du cercle de Rowland pour l'imagerie et la spectroscopie, ou FORTIS, mission le 27 octobre. Le réseau comprend 8, 125 minuscules volets, chacun environ la largeur d'un cheveu humain, qui s'ouvrent et se ferment au besoin pour se concentrer sur des objets célestes spécifiques.

Dirigé par le professeur de l'Université Johns Hopkins Stephan McCandliss, FORTIS se lancera à bord d'une fusée-sonde Black Brant IX depuis White Sands Missile Range au Nouveau-Mexique pour étudier la galaxie en formation, Messier 33, ou M33. Situé à environ 3 millions d'années-lumière de la Terre dans la constellation du Triangle, M33 est le troisième plus grand membre du groupe local de galaxies qui comprend notre propre Voie lactée et Andromède.

« FORTIS avait besoin de notre nouvelle technologie de micro-obturateur pour la science. Nous bénéficions d'une plate-forme de test pour faire progresser la préparation de cette conception à une utilisation dans l'espace. C'est une excellente synergie, " a déclaré Matt Greenhouse, un scientifique du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. Greenhouse et son collègue, La technologue Goddard Mary Li, font progresser la technologie avec le soutien du programme de technologie d'astrophysique stratégique (SAT) de la NASA.

La mission de la fusée-sonde devrait faire face à un large éventail de risques associés à l'exploitation de cette nouvelle technologie. Cela aidera également à jeter les bases de réseaux encore plus grands dont les futures missions d'astrophysique auront besoin.

Structures divinatoires entourant les amas d'étoiles chaudes émergents

M33 est une galaxie à disque spirale jonchée d'amas d'étoiles chaudes massives qui ont émergé au cours des derniers millions d'années de l'effondrement de nuages ​​natals de gaz froid et de poussière. Pour étudier ces amas lumineux, qui émettent de grandes quantités de lumière aux longueurs d'onde ultraviolettes, le télescope FORTIS localisera d'abord les amas les plus brillants avec son imageur et un algorithme de ciblage à la volée fermera tous les minuscules obturateurs, à l'exception de ceux qui coïncident avec les cibles lumineuses.

Cela permettra à la lumière de circuler vers le spectrographe où elle sera divisée en longueurs d'onde composantes pour révéler des détails sur les conditions physiques des amas et de leur matériau environnant.

La technologie des micro-obturateurs donne aux scientifiques la possibilité de produire plusieurs spectres à la fois. Cette capacité améliore la productivité sur les deux missions de fusées-sondes, qui n'offrent que six minutes d'observation, ou de grands observatoires spatiaux, qui peut prendre jusqu'à une semaine pour observer un faible, objets éloignés et recueillir suffisamment de lumière pour obtenir de bons spectres. Avec le temps d'observation à une prime, la capacité de recueillir la lumière de plusieurs objets à la fois est primordiale.

Webb, lancement prévu en 2021, portera la technologie de micro-obturateurs de première génération de la NASA—quatre matrices de micro-obturateurs 365 par 172 qui totalisent 250, 000 volets. Ils permettront à Webb d'obtenir des spectres de centaines d'objets simultanément.

Ce qui distingue la baie de nouvelle génération sur FORTIS de celle qui vole sur Webb, c'est la façon dont les volets sont ouverts et fermés. Les matrices de Webb utilisent un grand aimant qui balaie les volets pour les activer. Cependant, comme pour toutes les pièces mécaniques, l'aimant prend de la place et ajoute du poids. Par ailleurs, les matrices activées magnétiquement ne peuvent pas être facilement agrandies en taille. Par conséquent, cette technologie plus ancienne est désavantagée pour prendre en charge les futurs télescopes spatiaux plus grands que Webb.

Aimant éliminé

Pour accueillir de futures missions, L'équipe de développement de micro-obturateurs de Goddard a éliminé l'aimant. Les obturateurs du réseau pilote de 128 x 64 qui voleront sur FORTIS s'ouvrent et se ferment grâce à des interactions électrostatiques. En appliquant une tension alternative à des électrodes placées en face avant des micro-volets, les volets s'ouvrent. Pour verrouiller les volets souhaités, une tension continue est appliquée aux électrodes à l'arrière.

Sans aimant, la baie de nouvelle génération peut être considérablement agrandie en taille, et c'est précisément ce que l'équipe tente d'accomplir. Particulièrement, Greenhouse et Li utilisent des techniques de fabrication avancées pour créer un bien plus grand, Baie de 840 x 420 équipée de 352, 800 micro-volets, augmentant considérablement le champ de vision d'un instrument.

"Le réseau qui vole sur FORTIS est un prototype de développement technologique pour le grand, ", a déclaré Serre.

D'autres sciences pourraient en bénéficier

Les missions d'astrophysique de nouvelle génération ne sont pas le seul bénéficiaire potentiel du réseau sans aimant. L'héliophysicienne Sarah Jones envisage de mettre en œuvre le réseau de type FORTIS sur une mission de fusée-sonde appelée Loss Through Auroral Microburst Precipitation, ou LAMPE. LAMP va pour la première fois mesurer directement les microrafales dans les aurores pulsantes, spectacles de lumière colorée qui se produisent à 60 miles au-dessus de la Terre dans un anneau autour des pôles magnétiques.

La technologie pourrait également grandement aider les scientifiques à mieux comprendre l'influence du Soleil sur la Terre. En ouvrant un volet à la fois, Jones a déclaré qu'elle pouvait mesurer la vitesse des particules dans la haute atmosphère terrestre et déterminer dans quelle direction soufflent les vents de la haute atmosphère. Les scientifiques souhaitent obtenir ces mesures car ces vents peuvent créer une traînée atmosphérique sur les satellites en orbite terrestre basse.

« Nous voulons utiliser cette technologie dès que possible et nous sommes ravis de l'utiliser, " Jones a déclaré. "Nous n'avons pas mesuré ces vents directement depuis 30 ans."

L'enthousiasme de Jones est compréhensible, dit Serre. "Tout le monde veut cette technologie, " il a dit.