mDOT ( acronim pentru Telescopul ocult distribuit miniaturizat ) este o propunere pentru o misiune spațială care este evaluată în prezent de NASA în 2019, al cărei obiectiv este să testeze și să valideze o nouă tehnică de observare a exoplanetelor bazată pe utilizarea unui telescop spațial și a unei stele sistem de ocultare ( umbră stelară ) situat la o distanță mare (500 de kilometri) de acesta. Această metodă ar face posibilă observarea directă a exoplanetei prin blocarea luminii emise de steaua ei. Proiectul mDOT propus de o echipă de la Universitatea Stanford este o versiune miniaturizată a misiunii New Worlds studiată între 2005 și 2008, dar abandonată din motive de cost și maturitate tehnologică. Dacă NASA oferă o revenire favorabilă studiului, proiectul va fi realizat ca parte a programului Explorer .
Între 2005 și 2008, cu ajutorul mai multor parteneri industriali și universitari, NASA a evaluat o tehnică de observare a sistemelor solare îndepărtate în spațiu bazată pe utilizarea unui sistem de ocultare stelară ( umbră stelară ) de aproximativ treizeci de metri în diametru plasat la o distanță mare (câteva zeci de mii de kilometri) de la telescopul responsabil de observarea lor în spațiu. Acest proiect de misiune numit Lumile Noi ar trebui să permită studierea directă a luminii planetelor care orbitează alte stele (exoplanete): sistemul de ocultare, prin blocarea luminii stelei centrale, permite să se distingă cea reflectată de exoplanete, deși este de miliarde de ori mai puțin strălucitoare. Dar acest studiu nu are nicio urmărire, deoarece dezvoltarea unei misiuni de acest tip este foarte costisitoare (câteva miliarde de dolari SUA) și folosește tehnologii (desfășurarea sistemului de ocultare, zbor de formare de foarte mare precizie a sistemului de ocultare și telescop. ..) prezentând riscuri semnificative.
În septembrie 2018, conceptul misiunii a fost relansat atunci când NASA a decis să finanțeze în cadrul programului său SmallSats (un program destinat să încurajeze dezvoltarea misiunilor pe sateliți mici care exploatează creșterea miniaturizării componentelor) studiul detaliat al mDOT ( Miniature Distributed Hide Telescope ). Această versiune miniaturizată a Lumilor Noi este propusă de Simone D'Amico, profesor la Universitatea Stanford și șef al Laboratorului Space Rendezvous, specializat în implementarea constelațiilor de micro-sateliți . Obiectivul principal al mDOT este validarea conceptului propus de New Worlds prin reducerea considerabilă a dimensiunii tuturor componentelor pentru a limita costurile. Acesta include pe de o parte un micro-satelit de 240 de kilograme care transportă sistemul de ocultare cu diametrul de 3 metri și pe de altă parte un CubeSat de 12U poziționat la aproximativ 500 de kilometri de ocultor, a cărui sarcină utilă este constituită de un telescop cu deschidere de 10 centimetri . Dacă studiul finanțat de NASA are succes, proiectul, care concurează cu alte 7 propuneri de misiune, va fi dezvoltat în cadrul programului Explorer . Decizia este așteptată în 2019.
Misiunea are doi sateliți. Satelitul care servește ca suport pentru sistemul de ocultare are o masă de 246 kg și este activ deoarece are un sistem de propulsie care permite ajustarea poziției sale. Telescopul spatial este găzduit de un 12 kilogram CubeSat , care este pasiv (fără propulsie).
Satelitul care susține sistemul de ocultare are forma unui octagon care măsoară 1 x, 4 x 1,1 metri. Cu o masă de 246 kg este stabilizat 3 axe . Sistemul de ascundere atașat la un capăt este lansat în poziția de depozitare și implementat după ce a fost pus pe orbită de un motor electric. Satelitul are un sistem de propulsie care cuprinde 12 motoare rachete mici cu propulsori lichizi hipergolici de 5 newtoni de forță care îi permit să-și regleze poziția față de CubeSat . Propulsia face posibilă menținerea unei distanțe optime cu telescopul spațial, dar este utilizată în special pentru a modifica direcția în care este orientat telescopul, ținând cont de stelele vizate și de deformările suferite de orbită (telescopul nu își poate modifica poziția, doar orientarea sa, este deci la latitudinea satelitului principal să-și regleze poziția). Satelitul are 81 kg de propulsori, permițând modificarea vitezei sale cu 264 m / s în timpul misiunii. Corpul satelitului este acoperit cu celule solare care furnizează 192 de wați. Mai multe antene patch sunt, de asemenea, atașate la corpul satelitului pentru a transmite și primi date pe Pământ. Pentru a-și determina atitudinea, satelitul are doi senzori solari , 2 căutători de stele , patru roți de reacție și trei magneto-cuplaje care folosesc câmpul magnetic al Pământului pentru a corecta abaterile. Două receptoare GPS cu antene atașate la capătul parantezelor care le oferă un câmp vizual de 120 ° sunt utilizate pentru a determina poziția satelitului. Cei doi sateliți comunică între ei cu o rată de 220 kilobiți pe secundă. Cei doi sateliți comunică cu Pământul cu o rată de legătură descendentă (recepție a antenei satelitare cu diametrul de 3,7 metri) de 3,3 megabiți pe secundă (telescop) și 220 kilobiți pe secundă (satelit principal). Toate schimburile au loc în S-band .
Sistemul de ocultare face posibilă obținerea unui contrast mai mare de 10 −7 pentru lungimi de undă cuprinse între 360 și 520 nm (pentru a observa direct exoplanetele, obiectivul Lumilor Noi, acest contrast ar trebui mărit la 10 −10 ). Pentru a obține această performanță, diametrul său este de 3 metri și este plasat la 500 km (± 5 km) de telescop. Acesta este compus dintr-un cerc de un metru în diametru fixat pe corpul satelitului și 16 petale de un metru lungime, a căror formă a fost selectată pentru a limita fenomenul de difracție în lungimile de undă observate. Având în vedere cerințele de contrast redus și diametrul redus, este mult mai simplu de fabricat decât echipamentul prevăzut pentru Lumile Noi. Masa sa totală este de 23 de kilograme.
Satelitul care transportă telescopul spațial este un CubeSat de 12 kilograme. Cele Celulele solare de 40 de wați. Satelitul, care este stabilizat pe 3 axe , are un sistem de control al atitudinii ( roți de reacție , unitate de inerție etc.) care îi permite să își mențină orientarea, dar nu include niciun sistem de propulsie. Două receptoare GPS permit determinarea precisă a poziției care este comunicată satelitului principal. În cele din urmă, un sistem de comunicații în bandă S permite comunicarea cu satelitul principal și transferul de date științifice și telemetrie către stațiile terestre.
Telescopul are o rezoluție unghiulară de 1,1 secunde de arc pentru lungimea de undă 400 microni cu un câmp vizual mai mare de 1 °. Pentru a reduce costurile, modelul utilizat pentru constelația CubeSats Planet Labs ar fi folosit cu unele adaptări. Telescopul folosește două camere (senzori), dintre care una este pentru sistemul de ghidare. Acesta din urmă folosește stelele situate în fundal cu magnitudine aparentă 8 (2,1 stele în medie) și 9 (8,1 stele în medie) pentru a determina orientarea telescopului. Camera care ocupă un volum de 4U din CubeSat are o masă totală de 1,9 kilograme.
Cei doi sateliți mDOT urmează să fie plasați pe orbită ca o sarcină utilă secundară asociată unei misiuni principale a NASA. Acestea vor fi poziționate pe o orbită sincronă la soare joasă (600 km ) cu un pasaj la nivelul liniei nodurilor la prânz / miezul nopții. Satelitul care transportă sistemul de ocultare trebuie să fie plasat la 500 de kilometri și să își mențină poziția cu o precizie de ± 5 km. Durata misiunii primare este de un an. De pe orbita sa, se așteaptă ca mDOT să observe în timpul misiunii sale primare (1,1 ani) 15 stele făcând 10 observații pe stea cu o durată cumulată de 50 de minute.