Kosmologer vid det amerikanska energidepartementets (DOE) Brookhaven National Laboratory experimenterar med en prototyp av radioteleskop, kallas Baryon Mapping Experiment (BMX). Byggd på labbet 2017, prototypen fungerar som en testbädd för att hantera radiostörningar och utveckla kalibreringstekniker. Lärdomar från prototypen kan bana väg för Brookhaven att utveckla ett mycket större radioteleskop i samarbete med andra nationella laboratorier, universitet, och internationella partners. Ett sådant teleskop skulle kartlägga neutralt väte över stora delar av universum, gör det möjligt för forskare att få en bättre förståelse för dess accelererade expansion, såväl som mörk energis natur.

Framgångsrika experiment på BMX har redan lett till stora uppgraderingar av teleskopet, såsom tillägg av tre rätter. Och nu, i samarbete med forskare från Yale University, forskarna har börjat testa en ny kalibreringsteknik som använder drönare.

"Traditionella radioteleskop är ofta fokuserade på känslighet, men detta teleskop handlar om kalibrering. Vi vill veta exakt vad teleskopet ser med en noggrannhet av en del på tusen, eller bättre, " sa Anže Slosar, en fysiker vid Brookhaven Lab. "Så småningom, vi skulle föreslå att man bygger ett teleskop med tusentals tallrikar, men kalibreringsmetoden skulle vara densamma. Så, om vi kan visa att vi kalibrerat prototypen till rätt precision, då vet vi att vi kan göra det för ett större teleskop också."

För att kalibrera BMX med en drönare, Yale-kollaboratörerna monterade en liten radiokälla på en quadcopter drönare och flög den sedan över teleskopet, gör ett sicksackmönster över teleskopets hela synfält. Genom att jämföra drönarens kända flygväg från GPS-signaler med radiosignalerna som fångas upp av BMX, forskarna kan avgöra vilka signaler som missades av teleskopet.

"Denna metod för att kalibrera teleskop har funnits i cirka 10 år, men det är väldigt svårt att göra i praktiken, sa Emily Kuhn, en doktorand vid Yale. "En av de största svårigheterna är att veta exakt var drönaren är med tillräcklig precision. Vi löste det här problemet genom att använda en differentiell GPS (DGPS)."

Jämfört med GPS, DGPS uppnår mycket större precision – ner till en centimeter, snarare än en meter – genom en extra markbaserad station.

Forskarna experimenterar också med en helt ny kalibreringsteknik som använder en liten, fast vingplan. Jämfört med drönare, planet är snabbare, kan flyga under längre perioder, och kan lätt flyga tillbaka till samma punkt, göra det mycket enklare för forskare att dubbelkontrollera sina resultat; dock, planet kan inte sväva som en drönare kan.

Dessa kalibreringsexperiment pågår fortfarande, och Brookhaven-teamet kommer att fortsätta arbeta med Yale University för att samla in mer data från drönarna och det lilla planet.