Uma tecnologia que permitiu a entrega cada vez mais rápida de voz e dados pela Internet e outras plataformas de telecomunicações poderia desempenhar um papel central na busca da NASA para desenvolver um instrumento super pequeno para coletar detalhes sem precedentes sobre planetas extraterrestres, luas, cometas, e asteróides.

Embora seu componente crítico seja o tamanho de um chip de computador, o instrumento promete exceder o desempenho de um tipo semelhante, mas um instrumento significativamente maior instalado em um observatório terrestre no Havaí. Desde sua instalação no cume do Monte Haleakala em 2014, o instrumento Heterodyne de infravermelho médio desenvolvido no Japão, ou MILAHI, reuniu detalhes extraordinariamente detalhados, medições contínuas da dinâmica atmosférica, estrutura térmica, e composições de superfície de Marte e Vênus.

Tão bom quanto MILAHI é, é muito grande e pesado para voar em um satélite tradicional, muito menos um CubeSat mais barato, cujo tamanho pequeno e custo mais baixo permitiria aos cientistas voar em múltiplos, plataformas equipadas de forma semelhante para observações multiponto, disse o investigador principal Tony Yu, um tecnólogo do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que recentemente ganhou fundos de desenvolvimento de tecnologia do programa Conceitos Planetários para o Avanço das Observações do Sistema Solar da NASA (PICASSO) para desenvolver um instrumento menor do tipo MILAHI.

"Queremos fazer ciência semelhante, mas precisamos reduzir o tamanho do instrumento, "Yu disse, acrescentando que o objetivo de sua equipe é criar um pequeno, dispositivo leve que consome significativamente menos energia e opera sem peças móveis, tornando-o ideal para voar em plataformas CubeSat.

IMAGEM perfeita para estudos planetários

Como MILAHI, o circuito integrado fotônico ajustado para reconhecimento e exploração, ou PICTURE, seria sintonizado para os comprimentos de onda do infravermelho médio - a faixa espectral ou de frequência ideal para detecção remota de água, dióxido de carbono, metano, e muitos outros compostos em atmosferas e superfícies extraterrestres. E também como MILAHI, PICTURE dividiria a luz infravermelha média em suas cores componentes - uma ciência chamada espectroscopia - para revelar uma riqueza de informações sobre a composição de um objeto e outras propriedades físicas.

Mas encolher o instrumento para caber dentro de um CubeSat, que geralmente não é maior do que um pão, exigirá que Yu e sua equipe, incluindo o Naval Research Laboratory e a University of California-Santa Barbara, adotar técnicas originalmente criadas pela indústria de telecomunicações. "Basicamente, o que estamos fazendo é aplicando tecnologias de telecomunicações para uso no espaço, "Yu disse.

Sob seu prêmio PICASSO, Yu e sua equipe estão se concentrando em um dos subsistemas mais críticos do PICTURE:o espectrômetro PIC, o dispositivo do tamanho de um chip inspirado pelas grades de guia de onda dispostas da indústria de telecomunicações, ou AWGs.

Em telecomunicações e redes de computadores, AWGs têm algumas funções. Em um processo chamado multiplexação, eles combinam vários sinais analógicos ou digitais com comprimentos de onda variados em uma única fibra óptica. Na extremidade receptora de uma rede de comunicação óptica, um processo reverso - conhecido como demultiplexação - ocorre. Os guias de ondas recuperam os canais individuais.

Com este processo de duas etapas, vários canais podem compartilhar um recurso - neste caso, normalmente um cabo de fibra ótica - e apresentam uma redução significativa de interferência e diafonia, aumentando drasticamente a eficiência e a velocidade dos sinais de telecomunicações.

"Chegou o dia"

A equipe planeja adotar o mesmo princípio geral. O espectrômetro PIC do tamanho de um chip, equipado com guias de onda inspirados nas telecomunicações, separaria a luz em seus comprimentos de onda infravermelhos médios individuais - um passo importante para determinar a composição molecular das atmosferas e superfícies planetárias. Esses canais individuais seriam então misturados com luz laser, também sintonizado em um comprimento de onda específico, em um processo chamado heterodyning - uma técnica comumente usada para amplificar sinais.

Sob este esforço, a equipe desenvolverá um espectrômetro PIC que se concentra na banda espectral ideal para detectar monóxido de carbono. O objetivo do PICASSO é aumentar o nível de prontidão de tecnologia (TRL) do dispositivo - a escala que a NASA usa para determinar a prontidão de uma tecnologia para uso no espaço - de seu TRL atual de dois para um TRL de quatro e, em seguida, avançar o outro do instrumento subsistemas, bem como sua capacidade de detectar outros compostos moleculares além do monóxido de carbono.

"Estamos muito entusiasmados com este instrumento, "disse Mike Krainak, o ex-chefe da Divisão de Laser e Eletro-Óptica de Goddard e membro da equipe PICTURE, que agora ocupa o cargo de engenheiro emérito. "É uma tecnologia com um futuro tremendo em todos os tipos de aplicações. Seu dia chegou."