Cuando piensas en un telescopio espacial, piensas en un telescopio como el Hubble que usa óptica de precisión para explorar el espacio profundo.Pero los telescopios espaciales ópticos también apuntan a la Tierra, lo que les permite ver todo, desde el clima hasta los patrones de tráfico y los movimientos militares en detalle.Los telescopios enfocados en la Tierra son muy útiles, pero pueden ser bastante grandes y costosos de lanzar al espacio.Sin embargo, esto puede cambiar con el nuevo diseño propuesto para los satélites cúbicos.
Un Satélite Cubo, o CubeSat, es un tipo de satélite pequeño que está estandarizado por peso y tamaño.El tamaño predeterminado de CubeSats se conoce como una unidad o “U”, y algunos CubeSats tienen varias unidades de tamaño, pero son cubos con un lado de 10 cm.La baja masa y las dimensiones estándar significan que pueden dispararse en grupos o constelaciones, lo que reduce considerablemente los costos.Sin embargo, este pequeño tamaño también limita la cantidad de ópticas que se pueden colocar.
Para los telescopios ópticos, la nitidez de la imagen depende del tamaño de la apertura.El telescopio espacial Hubble, por ejemplo, tiene un espejo de 2,4 metros de ancho.Si el espejo hubiera sido más pequeño, la imagen del Hubble habría sido menos detallada.por el efecto de onda.Esto se conoce como difracción.A medida que las ondas de luz atraviesan un área limitada de la apertura, pueden interferir entre sí y desenfocar la imagen resultante.Este límite de difracción esdefiniciónde su telescopio.
Debido a que el CubeSat 1U tiene solo 10 cm de ancho, la apertura óptica del CubeSat tiene solo unos pocos centímetros de ancho.Dado el límite de difracción, el CubeSat en una órbita de 500 km sobre la Tierra solo puede abordar funciones en la Tierra que tienen como máximo 3 metros o aproximadamente 10 pies de ancho.Eso no es terrible, pero es mucho más bajo que la resolución de los satélites comerciales modernos.Sin embargo, un equipo de investigadores ha desarrollado un diseño que puede mejorar significativamente esa limitación, y lo hace utilizando los mismos trucos que utiliza el telescopio James Webb.
El telescopio espacial James Webb tiene un espejo primario de 6,5 metros de ancho.Cuando se lance a finales de este año, proporcionará imágenes mucho más detalladas que las que pudo proporcionar el Hubble.El problema es que Webb será lanzado por un cohete Ariane 5 de solo 5,4 metros de ancho.Entonces, el espejo de Webb debe plegarse para que quepa.Solo se despliega a tamaño completo después del lanzamiento.El diseño de CubeSat utiliza el mismo enfoque.Los cuatro espejos plegados permiten que el satélite quepa dentro de 1U mientras le dan al CubeSat una mayor apertura cuando se despliega después del lanzamiento.Esto es mucho más fácil que hablar.Los espejos plegables son fáciles, pero deben estar alineados con extrema precisión para que funcionen.Esto es difícil de hacer incluso con el presupuesto de $ 10 mil millones de Webb, pero ¿qué pasa con el CubeSat barato?
El equipo propone este paso a paso.Después del lanzamiento, los espejos de CubeSat se pueden desplegar y colocar “lo suficientemente cerca” para agudizar las imágenes usando óptica activa y adaptativa.La óptica adaptativa permite que CubeSat compense los efectos de calentamiento y enfriamiento, lo que puede provocar la desalineación del espejo.Según la investigación inicial, el equipo estima que el CubeSat 1U puede lograr una resolución de 80 cm cuando orbita a 500 km, lo que actualmente se encuentra en el rango de los satélites comerciales.
El bajo costo de CubeSat significa que el telescopio CubeSat puede generar imágenes de la Tierra en tiempo real y de alta resolución de manera mucho más rentable.Sus constelaciones pueden rastrear cambios repentinos y a largo plazo en nuestro planeta.Esto será muy útil en situaciones como desastres naturales donde la información puede ser limitada.Pero también significa que este pequeño satélite siempre es visible desde arriba.
referencia:Schwartz, Noah, et al.“Prototipo de CubeSat desplegable de alta resolución.”Telescopio Espacial e Instrumentación 2020: Óptica, Infrarrojos y Ondas Milimétricas.volumen.11443. Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica, 2020.