AstroPix: El avance de detectores gamma-ray para futuras misiones robóticas de NASA


La NASA está desarrollando un nuevo tipo de sensor de rayos gamma, llamado AstroPix, que formará parte de la demostración de un brazo robótico en la misión Fly Foundational Robots, programada para su lanzamiento a finales de 2027. Los rayos gamma son la forma de luz de mayor energía; los científicos los detectan en fenómenos como tormentas eléctricas, fulguraciones solares y colisiones cósmicas en galaxias distantes. Los sensores de la demostración AstroPix están diseñados para medir rayos gamma en un rango de 20,000 a 700,000 electronvoltios, comparado con la energía de la luz visible, que oscila entre 2 y 3 electronvoltios. Aun así, para energías entre 500,000 y 1 millón de electronvoltios, los detectores existentes muestran menor sensibilidad. Este rango es crucial, ya que las explosiones galácticas conocidas como estallidos gamma brillan con mayor intensidad allí, y se espera ver las firmas más potentes de galaxias activas alimentadas por agujeros negros. Al apilar detectores AstroPix en misiones futuras, los científicos podrían cerrar esta brecha y mejorar las observaciones de estos objetos cósmicos para entender mejor los procesos que los crean y los impulsan.

Según comentó Dan Violette, miembro del equipo AstroPix y académico de posdoctorado en el Goddard Space Flight Center de la NASA, “la nave Fly Foundational Robots también es una demostración tecnológica, por lo que los proyectos encajan bien entre sí. Es necesario probar a fondo el desempeño de AstroPix antes de utilizar estos sensores en futuras misiones científicas. Hemos volado tecnologías comparables en una misión científica de globos y el prototipo actual acabará formando parte de una carga útil de cohete sondeo. Muchas oportunidades de vuelo alcanzan casi el espacio, pero no es común que demostraciones tecnológicas como la nuestra encuentren un lugar para orbitar”.

Cada chip AstroPix contiene cuatro detectores de rayos gamma de silicio, con 1,225 píxeles en cada detector. Aunque se parecen a sensores de cámaras de teléfonos móviles, están diseñados para sensores de energía muy alta. El conjunto AstroPix Satellite Technology dEmonstration Payload (A-STEP) será alojado dentro de la unidad orbital reemplazable (Orbital Replacement Unit) de la misión, suministrada por Rocket Lab Robotics. Esta unidad, junto con un brazo robótico proporcionado por Motiv Space Systems, permitirá recoger y reposicionar el módulo durante el vuelo y realizar operaciones en órbita como parte de una demostración de servicio robótico.

AstroPix trabajará con AstroPix en la demostración de tecnología y, una vez integrado, recopilará datos durante el reensamblaje y las operaciones orbitales. Astro Digital proporcionará la nave espacial para la misión. Aunque la unidad orbital estaba diseñada para soportar interfaces de alimentación y datos para una carga útil, el plan original no prevía el brazo robótico moviendo el módulo. Sin embargo, durante el desarrollo de la misión, se identificó una oportunidad para maximizar el valor al integrar otra demostración tecnológica que cupiera en un cubo de 30 centímetros.

“Ya había suficiente volumen, energía y datos para apoyar el diseño del equipo AstroPix”, señaló Bo Naasz, líder técnico de I+n-space Servicing, Assembly, and Manufacturing dentro de la Space Technology Mission Directorate de la NASA. “Uno de nuestros grandes objetivos con Fly Foundational Robots es demostrar el cambio de cargas útiles en órbita, permitiendo actualizaciones o mejoras a satélites e instrumentos espaciales a una fracción del costo de una misión completa. Permitir que AstroPix complete su demostración tecnológica en órbita es una ventaja adicional”.

La misión Fly Foundational Robots recibe financiamiento a través del portafolio ISAM de la Space Technology Mission Directorate, gestionado en Goddard. Rocket Lab Robotics suministrará el sistema del brazo robótico mediante una adjudicación de NASA SBIR Phase III. Astro Digital alojará la prueba orbital del brazo a través del programa Flight Opportunities, gestionado en Edwards, California. El desarrollo de AstroPix contó con el apoyo de la Astrophysics Division y del programa de Research and Analysis, y fue financiado a través de la Nancy Grace Roman Technology Fellowship.

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Autora: Jeanette Kazmierczak, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
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