Des cosmologistes du laboratoire national de Brookhaven du département de l'Énergie des États-Unis (DOE) expérimentent un prototype de radiotélescope, appelé Baryon Mapping Experiment (BMX). Construit au Lab en 2017, le prototype sert de banc d'essai pour la gestion des interférences radio et le développement de techniques d'étalonnage. Les enseignements tirés du prototype pourraient ouvrir la voie à Brookhaven pour développer un radiotélescope beaucoup plus grand en collaboration avec d'autres laboratoires nationaux, les universités, et partenaires internationaux. Un tel télescope cartographierait l'hydrogène neutre sur de grandes étendues de l'univers, permettre aux chercheurs de mieux comprendre son expansion accélérée, ainsi que la nature de l'énergie noire.

Des expériences réussies au BMX ont déjà conduit à des améliorations majeures pour le télescope, comme l'ajout de trois plats. Et maintenant, en collaboration avec des scientifiques de l'Université de Yale, les chercheurs ont commencé à tester une nouvelle technique d'étalonnage qui utilise des drones.

« Les radiotélescopes traditionnels sont souvent axés sur la sensibilité, mais ce télescope est tout au sujet de l'étalonnage. Nous voulons savoir exactement ce que voit le télescope avec une précision d'une partie sur mille, ou mieux, " dit Anže Slosar, un physicien au Brookhaven Lab. "Finalement, nous proposerions de construire un télescope avec des milliers de plats, mais la méthode d'étalonnage serait la même. Donc, si nous pouvons montrer que nous avons calibré le prototype avec la bonne précision, alors nous savons que nous pouvons également le faire pour un télescope plus grand."

Pour calibrer le BMX avec un drone, les collaborateurs de Yale ont monté une petite source radio sur un drone quadricoptère, puis l'ont survolé au-dessus du télescope, faire un motif en zigzag sur tout le champ de vision du télescope. En comparant la trajectoire de vol connue du drone des signaux GPS aux signaux radio captés par BMX, les chercheurs sont en mesure de déterminer quels signaux ont été manqués par le télescope.

"Cette méthode de calibrage des télescopes existe depuis environ 10 ans, mais c'est très difficile à faire en pratique, " a déclaré Emily Kuhn, un étudiant diplômé à Yale. "L'une des principales difficultés est de savoir exactement où se trouve le drone avec une précision suffisante. Nous avons résolu ce problème en utilisant un GPS différentiel (DGPS)."

Par rapport au GPS, Le DGPS atteint une précision bien supérieure, jusqu'au centimètre près, plutôt qu'un compteur, via une station au sol supplémentaire.

Les chercheurs expérimentent également une toute nouvelle technique d'étalonnage qui utilise un petit avion à voilure fixe. Par rapport aux drones, l'avion est plus rapide, peut voler plus longtemps, et peut facilement revenir au même point, rendre beaucoup plus simple pour les chercheurs le recoupement de leurs résultats ; cependant, l'avion ne peut pas planer comme un drone.

Ces expériences d'étalonnage sont toujours en cours, et l'équipe de Brookhaven continuera à travailler avec l'Université de Yale pour collecter plus de données à partir des drones et du petit avion.