A pesquisa espacial é um negócio caro. Uma vez que um instrumento baseado no espaço é proposto, os pesquisadores desejam obter o máximo valor possível dele. O satélite proposto cresce rapidamente em instrumentos e capacidades. Caro, devem ser usados ​​componentes endurecidos por radiação. A despesa coloca as plataformas de instrumentos de satélite fora do alcance da maioria dos orçamentos de pesquisa.

Entre no CubeSat, os móveis de embalagem plana da indústria espacial. Os CubeSats baratos e acessíveis democratizaram a ciência espacial. Eles podem ter o tamanho de um cubo de 10 cm e pesar menos de um quilo. Sendo pequeno e leve, eles não podem conter muita instrumentação, portanto, os custos permanecem baixos. E, porque eles são colocados em órbita baixa da Terra, eles têm vidas relativamente curtas, portanto, eletrônicos endurecidos por radiação não são necessários.

Um observatório de raios X barato e alegre

LaRocca e colegas, reportagem em SPIE's Journal of Astronomical Telescopes, Instrumentos, e sistemas , detalhamos o desenvolvimento de um CubeSat chamado HaloSat, projetado para medir a emissão de raios-X de oxigênio de fontes difusas, como o halo em torno da Via Láctea. O satélite não faz imagens, mas conta os raios-X de uma direção específica e de uma banda de energia escolhida, com alguma resolução espacial.

Para conseguir isso, os pesquisadores usaram detectores de desvio de silício, cuja saída é amplificada e enviada para uma placa de processamento de sinal. Os componentes eletrônicos integrados são capazes de armazenar rapidamente a energia dos raios X e as contagens dos três detectores. Os próprios detectores não têm ótica, o que é um problema porque os pesquisadores precisam ter certeza de que os raios X vêm da fonte-alvo. Para resolver este problema, os detectores foram colocados bem no fundo do satélite com um tubo de colimação que conduz ao mundo exterior. Mapas grosseiros de emissões de raios-X são então construídos examinando a orientação do satélite sobre o alvo.

Todo o instrumento científico pesa menos de 3 kg e consome cerca de 4 W. O sistema de controle traz o pacote de até 12 kg, enquanto o satélite inteiro tem o tamanho de um livro grosso.

HaloSat foi lançado em 2018, e sua missão foi estendida até meados de 2020. Até aqui, mapeou as emissões de raios-X da Via Láctea e da Nebulosa do Caranguejo. O espectrômetro de mapeamento simples entregou dados incrivelmente limpos, o que permitirá alguns anos de análises e percepções.

Viva rápido, morrer jovem

HaloSat vai sair da órbita antes do final de 2020 devido ao arrasto, portanto, a missão não pode ser estendida por muito mais tempo. Essa limitação temporal faz parte da vida de um CubeSat - eles são a mosca das naves espaciais. A questão não é se o satélite vai durar mais, mas se resultados científicos úteis podem ser obtidos a partir de uma missão tão curta. Os pesquisadores provaram a afirmativa:baixo custo, missões de satélite de curta duração podem fornecer resultados úteis.

Outro aspecto do CubeSat é o cronograma de desenvolvimento. O dinheiro para HaloSat chegou em 2016. O instrumento foi concluído, integrado com o resto do satélite e lançado em meados de 2018. Isso é incrivelmente rápido. Para colocar o tempo de desenvolvimento em perspectiva, o trabalho conceitual para a missão GRACE-FO (recuperação da gravidade e experimento climático), que é uma cópia melhorada da missão GRACE original, começou em 2012, e finalmente lançado em 2018.

Esta pesquisa também demonstra as limitações do CubeSats. HaloSat, como todos os CubeSats, pode fazer uma coisa e apenas por um período de tempo relativamente curto. Se os pesquisadores tiverem resultados que gostariam de acompanhar, então é improvável que eles sejam capazes de fazer isso com o mesmo satélite. Se os dados mostram que um tipo diferente de instrumento é necessário, os pesquisadores terão que esperar até que um novo satélite seja lançado. Isso destaca que, embora os CubeSats estejam tornando o espaço mais acessível, os pesquisadores precisam ter uma missão muito bem planejada e focada para torná-la um sucesso. HaloSat demonstra exatamente como fazer isso.

Como os autores colocam, "O rápido desenvolvimento, integração, e o cronograma de lançamento de 2,5 anos para o CubeSats com certeza atrairá mais interesse no campo da astrofísica, tanto como uma base de teste para novas tecnologias, quanto como uma plataforma para missões específicas. HaloSat pode ser um dos primeiros CubeSats astrofísicos, mas não será o último. "