CosmoCube: Matkalaukun kokoinen satelliitti metsästää maailmankaikkeuden pimeää aikakautta Kuun kaukaiselta puolelta

Avaruusalus ja alusta: matkalaukun kokoinen ja brittiläisvalmisteinen

CosmoCube on kooltaan pienen matkalaukun kokoinen . Surrey Satellite Technology Limited (SSTL) on hankkeen pääurakoitsija kolmen kuukauden vaiheen 0 tutkimukselle, jonka rahoittaa Yhdistyneen kuningaskunnan avaruusjärjestö (UK Space Agency). Tutkimus keskittyy missiosuunnitteluun ja toteutettavuuteen . Satelliittialusta hyödyntää brittiläistä asiantuntemusta pienten ja kustannustehokkaiden satelliittien kehityksessä .

Kuu kilpenä: kiertorata ja havaintostrategia

Satelliitti toimisi matalalla Kuun kiertoradalla (LLO) ja keräisi dataa vain silloin, kun se kulkee Kuun kaukaisen puolen takana . Tämä asento estää maapallon sähkömagneettisen kohinan, FM-radion, satelliittien ja muun ihmisen aiheuttaman häiriön . Jokaisen noin kahden tunnin kiertoradan aikana noin 40 minuuttia olisi käytettävissä suojattuihin havaintoihin . Havaintokaista on akateemisissa julkaisuissa määritelty 10–100 MHz:n taajuusalueeksi, ja ensisijainen tieteellinen tavoite on tämän alueen alemmassa päässä .

Mission kesto ja tiedonkeruu

Kaksivuotinen missio keräisi yhteensä noin 1 000 tuntia integroitua matalataajuista radiodataa . Keräämällä havaintoaikaa kiertorata kiertoradalta instrumentti pyrkii havaitsemaan erittäin himmeän pimeän aikakauden signaalin, joka on kirkkaampien astrofysikaalisten taustasäteilylähteiden, kuten galaktisen synkrotronisäteilyn, peitossa .

Kustannukset, aikataulu ja ESA:n puitteet

CosmoCube on suunniteltu sopimaan Euroopan avaruusjärjestön (ESA) tutkivaan ”mini-Fast”-kutsuun, jonka arvioitu ESA-kustannuskatto on alle 50 miljoonaa euroa ja tavoiteaikataulu alle viisi vuotta valinnasta laukaisuun . Nimellinen laukaisuikkuna on neljän tai viiden vuoden sisällä valinnasta . Tämä nopea ja edullinen lähestymistapa pyrkii tuottamaan korkean tason tieteellisiä tuloksia suhteellisen vaatimattomalla budjetilla .

Kilpailutilanne: kilpailu Kuun kaukaiselle puolelle

CosmoCube-tiimi ei ole yksin tavoittelemassa pimeän aikakauden tiedettä Kuun kaukaiselta puolelta. Lähin kilpailija on LuSEE-Night (Lunar Surface Electromagnetics Experiment – Night), NASA:n ja Yhdysvaltain energiaministeriön yhteistyöhanke. LuSEE-Nightin on tarkoitus laskeutua Kuun kaukaiselle puolelle aikaisintaan 2025–2026 ja tehdä ensimmäiset mittaukset pimeän aikakauden 21-senttimetrin signaalista Kuun pinnalta . Laajemmat konseptit, kuten FARSIDE ja FarView -tutkamatriisit, ovat myös alustavassa suunnitteluvaiheessa, mutta ne olisivat paljon suurempia ja monimutkaisempia . Intia ja muut maat ovat myös ilmoittaneet Kuun kaukaisen puolen tieteellisistä suunnitelmista, vaikka tarkkoja missioiden nimiä ei saatavilla olevissa lähteissä mainitakaan . CosmoCube-tiimi on todennut, että ensimmäisenä pimeän aikakauden signaalin havaitsijana oleminen on tieteellisesti erittäin arvostettua, mikä lisää kiirettä siirtyä konseptista lentoon .

Tärkeimmät varaukset ja nykytila

CosmoCubea koskeva näyttö on peräisin pääasiassa uutisartikkeleista (The Guardian, PopSci, phys.org), Cambridgen Cavendish Laboratoryn lehtiartikkelista ja spektrometrin suunnittelua käsittelevistä akateemisista julkaisuista . Virallista ESA:n tai Cambridgen esivaiheen A-dokumentaatiota ei ole vielä julkisesti saatavilla. Satelliittialustan nimi ”SSTL-21” ja tarkat havaintokaistan tiedot on raportoitu joissakin uutislähteissä, mutta niitä ei ole vahvistettu haetuissa akateemisissa papereissa. Kilpailutilanne LuSEE-Nightin lisäksi mainitaan vain yleisellä tasolla.

Miksi tämä on tärkeää

Pimeän kosmisen aikakauden 21-senttimetrin signaalin havaitseminen olisi kosmologian virstanpylväs. Se antaisi tutkijoille mahdollisuuden kurkistaa suoraan aiemmin saavuttamattomaan aikakauteen maailmankaikkeuden historiassa ja testata varhaisen rakenteen muodostumisen ja pimeän aineen ominaisuuksien malleja . CosmoCube, osoittamalla, että pieni ja suhteellisen edullinen satelliitti voi suorittaa tämän mittauksen Kuun kiertoradalta, voisi avata uuden ikkunan varhaiseen kosmokseen ja luoda mallin tulevalle avaruuspohjaiselle radiotähtitieteelle .