mDOT ( Abkürzung für miniaturisiertes verteiltes okkultes Teleskop ) ist ein Vorschlag für eine Weltraummission, die derzeit von der NASA im Jahr 2019 evaluiert wird. Ziel ist es, eine neue Technik zur Beobachtung von Exoplaneten anhand eines Weltraumteleskops und eines Sterns zu testen und zu validieren Okkultationssystem ( Sternschatten ) in großer Entfernung (500 Kilometer) davon. Diese Methode würde es ermöglichen, den Exoplaneten direkt zu beobachten, indem das von seinem Stern emittierte Licht blockiert wird. Das von einem Team der Stanford University vorgeschlagene mDOT-Projekt ist eine miniaturisierte Version der Mission New Worlds, die zwischen 2005 und 2008 untersucht wurde, jedoch aus Kosten- und technologischen Gründen aufgegeben wurde. Wenn die NASA eine positive Rendite für die Studie erzielt, wird das Projekt im Rahmen des Explorer-Programms durchgeführt .
Zwischen 2005 und 2008 evaluierte die NASA mit Hilfe mehrerer Industrie- und Universitätspartner eine Technik zur Beobachtung entfernter Sonnensysteme im Weltraum, die auf der Verwendung eines Sternbedeckungssystems ( Sternschatten ) mit einem Durchmesser von etwa dreißig Metern basiert Entfernung (mehrere Zehntausend Kilometer) vom Teleskop, das für die Beobachtung im Weltraum verantwortlich ist. Dieses Missionsprojekt namens Neue Welten sollte es ermöglichen, das Licht von Planeten, die andere Sterne (Exoplaneten) umkreisen, direkt zu untersuchen: Das Okkultationssystem ermöglicht durch Blockieren des Lichts des Zentralsterns, das von Exoplaneten reflektierte zu unterscheiden, obwohl es milliardenfach ist weniger brillant. Diese Studie hat jedoch keine Folgemaßnahmen, da die Entwicklung einer Mission dieser Art sehr teuer ist (mehrere Milliarden US-Dollar) und Technologien verwendet werden (Einsatz des Okkultationssystems, Formationsflug mit sehr hoher Präzision des Okkultationssystems und Teleskop ...) mit erheblichen Risiken.
Im September 2018Das Konzept der Mission wurde neu gestartet, als die NASA beschloss, im Rahmen ihres SmallSats-Programms (ein Programm zur Förderung der Entwicklung von Missionen auf kleinen Satelliten unter Ausnutzung der zunehmenden Miniaturisierung von Komponenten) die detaillierte Untersuchung von mDOT ( Miniature Distributed Hide Telescope ) zu finanzieren. Diese miniaturisierte Version von New Worlds wird von Simone D'Amico, Professorin an der Stanford University und Leiterin des Space Rendezvous Laboratory, vorgeschlagen, das sich auf die Implementierung von Konstellationen von Mikrosatelliten spezialisiert hat . Das Hauptziel von mDOT besteht darin, das von New Worlds vorgeschlagene Konzept zu validieren, indem die Größe aller Komponenten stark reduziert wird, um die Kosten zu begrenzen. Es umfasst einerseits einen 240 Kilogramm schweren Mikrosatelliten mit dem Okkultationssystem mit 3 Metern Durchmesser und andererseits einen 12U CubeSat , der etwa 500 Kilometer vom Okkultor entfernt positioniert ist und dessen Nutzlast aus einem Teleskop mit einer Öffnung von 10 Zentimetern besteht . Wenn die von der NASA finanzierte Studie erfolgreich ist, wird das Projekt, das mit sieben anderen Missionsvorschlägen konkurriert, im Rahmen des Explorer-Programms entwickelt . Die Entscheidung wird für 2019 erwartet.
Die Mission hat zwei Satelliten. Der Satellit, der als Unterstützung für das Okkultationssystem dient, hat eine Masse von 246 kg und ist aktiv, weil er über ein Antriebssystem verfügt, mit dem seine Position angepasst werden kann. Das Weltraumteleskop wird von einem 12 Kilogramm schweren CubeSat beherbergt, der passiv ist (ohne Antrieb).
Der Satellit, der das Okkultationssystem unterstützt, hat die Form eines Achtecks von 1 x 4 x 1,1 Metern. Mit einer Masse von 246 kg ist es 3 Achsen stabilisiert . Das an einem Ende angebrachte Verdeckungssystem wird in der verstauten Position gestartet und ausgelöst, nachdem es von einem Elektromotor in die Umlaufbahn gebracht wurde. Der Satellit weist ein Antriebssystem mit 12 kleinen Raketentriebwerke mit hypergolische flüssigen Treibmittel von 5 Newton von Schub , der diese Position in Bezug auf die justieren CubeSat . Der Antrieb ermöglicht es, einen optimalen Abstand zum Weltraumteleskop einzuhalten, wird jedoch insbesondere verwendet, um die Richtung, in die das Teleskop gerichtet ist, unter Berücksichtigung der Zielsterne und der Verformungen durch die Umlaufbahn zu ändern (das Teleskop kann seine Position nicht ändern). nur seine Ausrichtung, es ist daher Sache des Hauptsatelliten, seine Position anzupassen). Der Satellit verfügt über 81 kg von Treibmittel ermöglichen seine Geschwindigkeit zu ändern von 264 m / s während der Mission. Der Körper des Satelliten ist mit Solarzellen bedeckt , die 192 Watt liefern. Am Körper des Satelliten sind auch mehrere Patch-Antennen angebracht, um Daten zur Erde zu senden und zu empfangen. Um seine Haltung zu bestimmen, muss der Satellit zwei Solar-Sensoren , 2 - Sterne - Finders , vier Reaktionsräder und drei magneto-Koppler mit der das Magnetfeld der Erde für Abweichungen zu korrigieren. Zwei GPS-Empfänger, deren Antennen am Ende der Klammern angebracht sind und ihnen ein 120 ° -Sichtfeld bieten, werden zur Bestimmung der Position des Satelliten verwendet. Die beiden Satelliten kommunizieren mit einer Geschwindigkeit von 220 Kilobit pro Sekunde miteinander. Die beiden Satelliten kommunizieren mit der Erde mit einer Downlink-Rate (Empfang einer Satellitenschüssel mit einem Durchmesser von 3,7 Metern) von 3,3 Megabit pro Sekunde (Teleskop) und 220 Kilobit pro Sekunde (Hauptsatellit). Alle Austausche finden im S-Band statt .
Das Okkultationssystem ermöglicht es, einen Kontrast von mehr als 10 –7 für Wellenlängen zwischen 360 und 520 nm zu erhalten (um Exoplaneten, das Ziel der Neuen Welten, direkt zu beobachten, sollte dieser Kontrast auf 10 –10 erhöht werden ). Um diese Leistung zu erzielen, beträgt sein Durchmesser 3 Meter und er befindet sich 500 km (± 5 km) vom Teleskop entfernt. Es besteht aus einem Kreis mit einem Durchmesser von einem Meter, der am Körper des Satelliten befestigt ist, und 16 Blütenblättern mit einer Länge von einem Meter, deren Form ausgewählt wurde, um das Phänomen der Beugung in den beobachteten Wellenlängen zu begrenzen . Angesichts der geringen Kontrastanforderungen und des verringerten Durchmessers ist die Herstellung viel einfacher als die für New Worlds vorgesehene Ausrüstung. Seine Gesamtmasse beträgt 23 Kilogramm.
Der Satellit, der das Weltraumteleskop trägt, ist ein 12 Kilogramm schwerer CubeSat . Die Solarzellen liefern 40 Watt. Der 3-Achsen-stabilisierte Satellit verfügt über ein Lageregelungssystem ( Reaktionsräder , Trägheitseinheit usw.), das es ihm ermöglicht, seine Ausrichtung beizubehalten, jedoch kein Antriebssystem enthält. Zwei GPS-Empfänger ermöglichen die genaue Bestimmung der Position, die dem Hauptsatelliten mitgeteilt wird. Schließlich ermöglicht ein S-Band- Kommunikationssystem die Kommunikation mit dem Hauptsatelliten und die Übertragung wissenschaftlicher Daten und Telemetrie an Bodenstationen.
Das Teleskop hat eine Winkelauflösung von 1,1 Bogensekunden für die Wellenlänge 400 Mikrometer mit einem Sichtfeld von mehr als 1 °. Um die Kosten zu senken, würde das für die CubeSats Planet Labs- Konstellation verwendete Modell mit einigen Anpassungen verwendet. Das Teleskop verwendet zwei Kameras (Sensoren), von denen eine für das Leitsystem vorgesehen ist. Letzterer verwendet die Sterne im Hintergrund der scheinbaren Größe 8 (durchschnittlich 2,1 Sterne) und 9 (durchschnittlich 8,1 Sterne), um die Ausrichtung des Teleskops zu bestimmen. Die Kamera, die ein Volumen von 4U des CubeSat einnimmt, hat eine Gesamtmasse von 1,9 Kilogramm.
Die beiden mDOT-Satelliten sollen als sekundäre Nutzlast einer Hauptmission der NASA in die Umlaufbahn gebracht werden . Sie werden in einer niedrigen sonnensynchronen Umlaufbahn (600 km ) mit einem Durchgang auf Höhe der Linie der Knoten um 12.00 Uhr / Mitternacht positioniert . Der Satellit, der das Okkultationssystem trägt, muss sich auf 500 Kilometer befinden und seine Position mit einer Genauigkeit von ± 5 km beibehalten. Die Dauer der Hauptmission beträgt ein Jahr. Von seiner Umlaufbahn aus wird erwartet, dass mDOT während seiner Hauptmission (1,1 Jahre) 15 Sterne beobachtet, indem 10 Beobachtungen pro Stern mit einer kumulierten Dauer von 50 Minuten durchgeführt werden.