Um pequeno satélite construído pela universidade conhecido como Cosmic X-Ray Background NanoSat-2 (CXBN-2) está sendo preparado para uma ambiciosa missão científica futura. A espaçonave - com lançamento programado para o espaço em 19 de março - deve entregar dados cruciais que podem avançar nosso conhecimento sobre o fundo cósmico de raios-X (CXB).

Liderado pela Morehead State University (MSU), o projeto CXBN-2 aborda questões científicas fundamentais sobre a estrutura, origem e evolução do universo. Para responder a essas perguntas, o satélite fará medições de alta precisão do CXB.

"O objetivo da missão do CXBN-2 é aumentar a precisão das medições do CXB na faixa de 30 a 50 keV para uma precisão de quase cinco por cento, assim, restringindo os modelos que tentam explicar a contribuição relativa das fontes propostas e proporcionando uma visão da física subjacente do universo primordial, "Benjamin Malphrus, O principal investigador do CXBN-2 na MSU disse ao Astrowatch.net.

O CXBN-2 é um pequeno CubeSat de duas unidades que contará com seus dois detectores de telureto de cádmio e zinco (CZT) para atingir seus objetivos científicos. Junto com a configuração de array aprimorada do satélite, esses instrumentos serão capazes de realizar medições de alta precisão do CXB.

"Com o novo detector CZT a bordo do CXBN-2 e uma configuração de matriz aprimorada, um novo, medição de alta precisão é possível, "Malphrus notou.

Os detectores CZT foram desenvolvidos pela Redlen Technologies, um fabricante líder de detectores de radiação semicondutores de alta resolução. A empresa produziu material CZT de estrutura cristalina extremamente uniforme por meio do processo de fabricação conhecido como Traveling Heater Method (THM). Isso permite uniformidade no material semicondutor para que a carga seja uniformemente distribuída, permitindo maior resolução e detecção de energia por meio da eliminação de impurezas.

Os detectores CZT formam a matriz REDLEN M1770 CZT, um módulo de imagem a bordo do CXBN-2 CubeSat. Este módulo é um detector de radiação de 256 pixels configurado em uma matriz de 16x16 com uma distância de pixels de 2,46 mm. Ele consiste em uma matriz 2x2 de detectores CZT de 64 pixels com espessuras de cinco mm e ligados a uma placa catódica comum.

"Embora originalmente destinado à detecção de fótons de raios-X e raios gama durante a operação em temperatura ambiente e para aplicações em física médica e imagens de segurança, descobrimos que os detectores CZT possuíam a resolução de energia desejada e eficiência de fótons na faixa de energia de interesse para a missão. "Thomas Pannuti, CXBN-2 Science Principal Investigator em MSU disse Astrowatch.net.

Com uma massa de cerca de 5,7 libras. (2,6 quilogramas), o CXBN-2 CubeSat tem dimensões de 3,93 x 3,93 x 7,87 polegadas (10 x 10 x 20 centímetros) e é equipado com quatro painéis solares implantáveis ​​capazes de gerar até 15 W de energia. O satélite incorpora um sistema de distribuição e manuseio de energia conhecido como PMD, um sistema de gerenciamento de comando e dados (C&DH) baseado em um processador Cortex Arm, e um sistema inovador de determinação e controle de atitude (ADACS) desenvolvido na MSU.

Em comparação com a primeira missão CXBN que foi enviada ao espaço em setembro de 2012, o CXBN-2 CubeSat tem duas matrizes de 256 pixels em vez de uma. Além disso, apresenta um inovador colimador de tungstênio impresso em 3-D, uma série de melhorias no ônibus da espaçonave, e um conops inovador caracterizado por uma nave espacial minimamente girando em vôo livre.

Nesta configuração, o satélite CXBN-2 tem o potencial de avançar nossa compreensão sobre o fundo difuso de raios-X em particular e a evolução temporal de buracos negros supermassivos nos centros das galáxias em geral. Malphrus e seus colegas estão convencidos de que seu CubeSat fornecerá medições do CXB com alta precisão, assim, modelos restritivos que abordam a contribuição relativa da população de fonte emissora dominante proposta (a saber, núcleos galácticos ativos fortemente absorvidos).

"Essa medição de alta precisão do CXB fornecerá uma visão sobre a física subjacente do universo primitivo e fornecerá uma janela sobre os objetos mais energéticos do universo distante, "Malphrus explicou.

O CXBN-2 está atualmente na fase final dos preparativos para sua decolagem em 19 de março do Complexo de Lançamento Espacial 41 na Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, na Flórida. As últimas atividades de pré-lançamento incluem a finalização do software de suporte de solo e a caracterização contínua dos arranjos do modelo de engenharia CZT. O voo do satélite e os modelos de engenharia foram concluídos no outono de 2016 e passaram nos testes de qualificação de voo. A unidade de vôo foi entregue ao integrador de lançamento, Nanoracks, em dezembro de 2016 e foi posteriormente enviado para o Kennedy Space Center, na Flórida.

O CXBN-2 CubeSat será lançado no topo de um foguete Atlas V, pegando carona na sétima missão da espaçonave Cygnus para a Estação Espacial Internacional (ISS). Além de Cygnus e CXBN-2, uma frota de outros satélites, principalmente demonstradores de tecnologia, também será colocado em órbita nesta missão.

Embora a MSU já tenha enviado cinco smallsats para o espaço, o CXBN-2 CubeSat parece ser a missão científica mais significativa da universidade até agora.

"Estamos entrando em uma nova era de ciência significativa apoiada pela CubeSats e Morehead State está na vanguarda dessa empresa. A oportunidade de participar da pesquisa astrofísica facilitada pela plataforma CubeSat, bem como treinar nossos alunos em engenharia de sistemas espaciais e observacionais astrofísica por meio de missões espaciais ao vivo como CXBN-2 é inestimável para nosso programa de pesquisa, nossos programas acadêmicos e para nossos alunos, "Pannuti concluiu.