I RAGGI X DALLO SPAZIO

La NASA è pronta a dimostrare le comunicazioni radiografiche nello spazio

Modular X-ray Source, è un componente chiave nella prima dimostrazione della NASA sulla comunicazione a raggi X nello spazio.
Questo filmato mostra la sorgente di raggi X modulata, un componente chiave nella prima dimostrazione della NASA sulla comunicazione a raggi X nello spazio.
Si tratta di un nuovo tipo sperimentale di tecnologia di comunicazione nello spazio profondo, programmato per essere dimostrato sulla Stazione Spaziale Internazionale.
Attualmente, la NASA si affida alle onde radio per inviare informazioni tra veicoli spaziali e la Terra. La tecnologia emergente per le comunicazioni laser offre velocità di trasferimento dati più elevate che consentono ai veicoli spaziali di trasmettere più dati alla volta. Questa dimostrazione comporta comunicazioni a raggi X o XCOM, che offre ancora più vantaggi.
 

Il vantaggio dei raggi X 

I raggi X hanno lunghezze d'onda molto più brevi rispetto a infrarossi e radio. Ciò significa che, in linea di principio, XCOM può inviare più dati per la stessa quantità di potenza di trasmissione. I raggi X possono essere trasmessi in raggi più stretti, quindi utilizzando meno energia quando comunicano su grandi distanze.
In caso di esito positivo, l'esperimento potrebbe aumentare l'interesse per la tecnologia delle comunicazioni, che potrebbe consentire velocità di trasmissione dati più efficienti al gigabit al secondo per le missioni nello spazio profondo. I gigabit al secondo sono una velocità di trasferimento dati equivalente a un miliardo di bit, o semplici unità binarie, al secondo. Queste velocità estremamente elevate di trasferimento dei dati non sono attualmente comuni, ma nuovi progetti di ricerca hanno spinto le capacità di elaborazione verso questa gamma per alcune tecnologie.
Forse più drammaticamente, almeno per quanto riguarda il volo spaziale umano, i raggi X possono perforare la guaina di plasma caldo che si accumula mentre i veicoli spaziali si nascondono nell'atmosfera terrestre a velocità ipersoniche. Il plasma funge da scudo, interrompendo le comunicazioni in radiofrequenza con qualsiasi cosa al di fuori del veicolo per alcuni secondi - un periodo di tempo pungente rappresentato drammaticamente nel film, Apollo 13. Nessuno ha mai usato i raggi X in un sistema di comunicazione, tuttavia, così potrebbero emergere altre applicazioni non ancora concepite, ha detto Mitchell.
Codifica bit digitali
Per dimostrare questa nuova tecnologia di comunicazione, la NASA utilizzerà MXS per generare impulsi a raggi X a fuoco rapido. Gestito da un'altra tecnologia di elaborazione e navigazione sviluppata da Goddard chiamata NavCube, MXS si accenderà e spegnerà più volte al secondo durante la codifica dei bit digitali per la trasmissione.
Dal trasporto sperimentale, il dispositivo MXS invierà quindi i dati codificati tramite i raggi X modulati ai rivelatori sull'interno Explorer composizione stelle di neutroni, o NICER, che si trova a 50 metri di distanza - circa la larghezza di un campo di calcio - su la stazione spaziale. In questo modo, NICER diventa il ricevitore di un segnale radiografico unidirezionale.

La dimostrazione della comunicazione radiografica avverrà sull'ISS

La prima dimostrazione in assoluto della comunicazione a raggi X della NASA avverrà sulla Stazione Spaziale Internazionale. Nel video sono visibili le posizioni della sorgente di raggi X modulata e dell'esploratore di composizione interna della stella di neutroni, o NICER, che sono fondamentali per la dimostrazione.
Sebbene il primo test XCOM riguarderà la trasmissione di segnali simili al GPS, Mitchell ha detto che il team potrebbe tentare di trasmettere qualcosa di più complicato dopo il tentativo iniziale.
"È importante che venga trasmesso un codice noto che è possibile identificare per assicurarci che NICER riceva il segnale esattamente nel modo in cui viene inviato".
Sebbene costruito principalmente per raccogliere dati sugli oggetti più densi nell'universo - le stelle di neutroni e il loro parente prossimo, noto come pulsar - NICER è stato progettato anche per dimostrare la tecnologia avanzata. Oltre alla dimostrazione XCOM, la missione ha dimostrato l'efficacia della navigazione a raggi X nello spazio, dimostrando nel 2017 che le pulsar potrebbero essere utilizzate come fonti di temporizzazione a fini di navigazione.
Durante quella dimostrazione di due giorni, che il team NICER ha condotto con un esperimento chiamato Station Explorer per la tecnologia di navigazione e temporizzazione a raggi X, o SEXTANT, la missione ha raccolto 78 misurazioni da quattro millisecondi di pulsar. Il team ha inserito questi dati negli algoritmi di bordo per ricucire autonomamente una soluzione di navigazione che ha rivelato la posizione di NICER nella sua orbita attorno alla Terra come carico utile della stazione spaziale. Entro otto ore dall'inizio dell'esperimento, il sistema convergeva in una posizione entro i 6,2 chilometri previsti e rimaneva ben al di sotto di tale soglia per il resto dell'esperimento.
 
 

NICER della NASA cattura lo scoppio di raggi X da record

Il telescopio NICER (Interior Composition Explorer) della stella di neutroni della NASA sulla Stazione Spaziale Internazionale ha rilevato un improvviso picco di raggi X alle 22:04 circa. EDT il 20 agosto. L'esplosione è stata causata da un enorme lampo termonucleare sulla superficie di una pulsar, i resti schiacciati di una stella che è esplosa da tempo come una supernova.
L'esplosione di raggi X, la più brillante vista finora da NICER, proveniva da un oggetto chiamato SAX J1808.4-3658, o J1808 in breve. Le osservazioni rivelano molti fenomeni che non sono mai stati visti insieme in un singolo scoppio. Inoltre, la palla di fuoco che si abbassa si illumina di nuovo brevemente per ragioni che gli astronomi non possono ancora spiegare.
"Questo scoppio è stato eccezionale", ha detto il ricercatore capo Peter Bult, un astrofisico presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, e l'Università del Maryland, College Park. "Vediamo un cambiamento in due passaggi della luminosità, che riteniamo sia causato dall'espulsione di strati separati dalla superficie pulsar e da altre caratteristiche che ci aiuteranno a decodificare la fisica di questi potenti eventi."
L'esplosione, che gli astronomi classificano come un'esplosione di raggi X di tipo I,ha rilasciato la stessa energia in 20 secondi rispetto al Sole in quasi 10 giorni. Il dettaglio acquisito da NICER su questa eruzione da record aiuterà gli astronomi a perfezionare la loro comprensione dei processi fisici che guidano le riacutizzazioni termonucleari di esso e altre pulsar che scoppiano.
Un'esplosione termonucleare su una pulsar chiamata J1808 ha provocato il più luminoso scoppio di raggi X visto fino ad oggi dal telescopio Interior Composition Explorer (NICER) della stella della NASA. L'esplosione è avvenuta il 20 agosto 2019 e ha rilasciato tanta energia in 20 secondi come il nostro Sole in quasi 10 giorni. Guarda come gli scienziati pensano che sia avvenuta questa incredibile esplosione.
Una pulsar è una specie di stella di neutroni, il nucleo compatto lasciato alle spalle quando una stella massiccia si esaurisce, collassa sotto il suo stesso peso ed esplode. Le pulsar possono ruotare rapidamente e ospitare punti caldi che emettono raggi X sui loro poli magnetici. Mentre l'oggetto ruota, spazza i punti caldi attraverso la nostra linea di vista, producendo impulsi regolari di radiazione ad alta energia.
J1808 si trova a circa 11.000 anni luce di distanza nella costellazione del Sagittario. Si gira a 401 vertiginose rotazioni al secondo ed è un membro di un sistema binario. Il suo compagno è un nano bruno, un oggetto più grande di un pianeta gigante ma troppo piccolo per essere una stella. Un flusso costante di idrogeno gira dal compagno verso la stella di neutroni e si accumula in una vasta struttura di stoccaggio chiamata disco di accrescimento.
Il gas nei dischi di accrescimento non si sposta facilmente verso l'interno. Ma ogni pochi anni, i dischi attorno alle pulsar come J1808 diventano così densi che una grande quantità di gas viene ionizzata o spogliata dei suoi elettroni. Ciò rende più difficile lo spostamento della luce attraverso il disco. L'energia intrappolata avvia un processo in fuga di riscaldamento e ionizzazione che intrappola ancora più energia. Il gas diventa più resistente al flusso e inizia a spirale verso l'interno, alla fine cade sulla pulsar.
L'idrogeno che piove sulla superficie forma un "mare" globale caldo e sempre più profondo. Alla base di questo strato, le temperature e le pressioni aumentano fino a quando i nuclei di idrogeno si fondono per formare nuclei di elio, che producono energia - un processo in atto nel cuore del nostro Sole.
Gli astronomi impiegano un concetto chiamato limite di Eddington - chiamato per l'astrofisico inglese Sir Arthur Eddington - per descrivere la massima intensità di radiazione che una stella può avere prima che tale radiazione la faccia espandere. Questo punto dipende fortemente dalla composizione del materiale che si trova sopra la fonte di emissione.
All'inizio dello scoppio, i dati NICER mostrano che la sua luminosità a raggi X si è stabilizzata per quasi un secondo prima di aumentare di nuovo a un ritmo più lento. I ricercatori interpretano questo "stallo" come il momento in cui l'energia dell'esplosione si è accumulata abbastanza da far esplodere lo strato di idrogeno della pulsar nello spazio.
La palla di fuoco ha continuato a costruire per altri due secondi e ha raggiunto il suo picco, soffiando via lo strato di elio più massiccio. L'elio si espandeva più velocemente, superando prima lo strato di idrogeno
 
 

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