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Este diagrama muestra una aplicación de rejillas de guía de ondas, una tecnología desarrollada por la industria de las telecomunicaciones, que combina ocho matrices de láser (izquierda) a una sola guía de ondas (extrema derecha) que entregaría longitudes de onda infrarrojas específicas a un detector en última instancia. Crédito: UCSB y NRL

NASA desarrolla un súper espectrómetro para reunir detalles sin precedentes sobre planetas extraterrestres

La NASA utiliza tecnología de telecomunicaciones para desarrollar un espectrómetro miniaturizado de mayor capacidad

Una tecnología que ha permitido la entrega cada vez más rápida de voz y datos a través de Internet y otras plataformas de telecomunicaciones podría desempeñar un papel central en la búsqueda de la NASA para desarrollar un instrumento súper pequeño para reunir detalles sin precedentes sobre planetas, lunas, cometas y asteroides extraterrestres.

Aunque su componente crítico es el tamaño de un chip de computadora, el instrumento promete exceder el rendimiento de un instrumento de tipo similar, pero significativamente más grande instalado en un observatorio en tierra en Hawaii. Desde su instalación en la cima del Monte Haleakala en 2014, el Instrumento Heterodino de Infrarrojo Medio desarrollado en Japón, o MILAHI, ha reunido mediciones extraordinariamente detalladas y continuas de la dinámica atmosférica, la estructura térmica y las composiciones superficiales de Marte y Venus.

Por muy bueno que sea MILAHI, es demasiado grande y pesado para volar en un satélite tradicional, por no hablar de un CubeSat menos costoso cuyo pequeño tamaño y menor costo permitiría a los científicos volar en múltiples plataformas equipadas de manera similar para observaciones multipunto, dijo el investigador principal Tony Yu, un tecnólogo del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien recientemente ganó fondos para el desarrollo de tecnología del programa de Conceptos Planetarios para el Avance de las Observaciones del Sistema Solar (PICASSO) de la NASA para madurar un instrumento más pequeño tipo MILAHI.

«Queremos hacer una ciencia similar, pero necesitamos reducir el tamaño del instrumento», dijo Yu, y agregó que el objetivo de su equipo es crear un dispositivo pequeño y ligero que consuma mucha menos energía y funcione sin partes móviles, lo que lo hace ideal para volar en plataformas CubeSat.

Al igual que MILAHI, el Circuito Integrado Fotónico Sintonizado para Reconocimiento y Exploración, o PICTURE, estaría sintonizado con las longitudes de onda del infrarrojo medio – el rango espectral o de frecuencia ideal para la detección remota de agua, dióxido de carbono, metano y muchos otros compuestos en atmósferas y superficies extraterrestres. Y también como MILAHI, PICTURE dividiría la luz infrarroja media en sus colores componentes – una ciencia llamada espectroscopia – para revelar una gran cantidad de información sobre la composición de un objeto y otras propiedades físicas.

Pero reducir el instrumento para que quepa dentro de un CubeSat, que a menudo no es más grande que una barra de pan, requerirá que Yu y su equipo, incluyendo el Laboratorio de Investigación Naval y la Universidad de California-Santa Bárbara, adopten técnicas creadas originalmente por la industria de las telecomunicaciones. «Básicamente, lo que estamos haciendo es aplicar tecnologías de telecomunicaciones para su uso en el espacio», dijo Yu.

Bajo su premio PICASSO, Yu y su equipo se centran en uno de los subsistemas más críticos de PICTURE: el espectrómetro PIC, el dispositivo del tamaño de un chip inspirado en las rejillas de guías de onda de la industria de las telecomunicaciones, o AWGs.

En las telecomunicaciones y las redes informáticas, los GTE desempeñan un par de funciones. En un proceso llamado multiplexado, combinan múltiples señales analógicas o digitales con longitudes de onda variables en una sola fibra óptica. En el extremo del receptor de una red de comunicaciones ópticas se produce un proceso inverso, conocido como demultiplexación. Las guías de onda entonces recuperan los canales individuales.

Con este proceso de dos pasos, múltiples canales pueden compartir un recurso – en este caso, típicamente un cable de fibra óptica – y experimentar una interferencia y una diafonía muy reducidas, al tiempo que aumentan drásticamente la eficiencia y la velocidad de las señales de telecomunicaciones.

NASA: «Su día ha llegado»

El equipo tiene previsto adoptar el mismo principio general. El espectrómetro PIC del tamaño de un chip, equipado con las guías de onda inspiradas en las telecomunicaciones, separaría la luz en sus longitudes de onda individuales del infrarrojo medio – un paso importante para determinar finalmente la composición molecular de las atmósferas y superficies planetarias. Estos canales individuales se mezclan con la luz láser, también sintonizada a una longitud de onda específica, en un proceso llamado heterodinaje, una técnica comúnmente utilizada para amplificar las señales.

Bajo este esfuerzo, el equipo desarrollará un espectrómetro PIC que se enfoca en la banda espectral ideal para detectar monóxido de carbono. El objetivo del PICASSO es elevar el nivel de preparación tecnológica del dispositivo (TRL), la escala que la NASA utiliza para determinar la preparación de una tecnología para su uso en el espacio, de su actual TRL de dos a un TRL de cuatro, y luego hacer avanzar los otros subsistemas del instrumento, así como su capacidad para detectar otros compuestos moleculares más allá del monóxido de carbono.

«Estamos muy entusiasmados con este instrumento», dijo Mike Krainak, ex director de la División de Láser y Electroóptica de Goddard y miembro del equipo de PICTURE, que ahora ocupa el cargo de ingeniero emérito. «Es una tecnología con un gran futuro en todo tipo de aplicaciones. Su día ha llegado.»

Fuente: scitechdaily.com

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