ASTERIA-satelliten, som sattes ut i låg omloppsbana om jorden i november, är bara något större än en låda flingor, men det skulle kunna användas för att hjälpa astrofysiker att studera planeter som kretsar kring andra stjärnor.

Uppdragschefer vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, meddelade nyligen att ASTERIA har uppnått alla sina primära uppdragsmål, demonstrerar att den miniatyriserade tekniken ombord kan fungera i rymden som förväntat. Detta markerar framgången för ett av världens första astrofysiska CubeSat-uppdrag, och visar att små, lågprissatelliter kan användas för att hjälpa till i framtida studier av universum bortom solsystemet.

"ASTERIA är litet men mäktigt, ", sa uppdragschef Matthew W. Smith på JPL. "Att packa kapaciteten hos en mycket större rymdfarkost i ett litet fotavtryck var en utmaning, men till slut visade vi banbrytande prestanda för ett system av den här storleken."

Att se stjärnor

ASTERIEN, eller Arcsecond Space Telescope som möjliggör forskning inom astrofysik, väger bara 22 pund (10 kg). Den bär en nyttolast för att mäta stjärnornas ljusstyrka, som gör det möjligt för forskare att övervaka närliggande stjärnor för att kretsa kring exoplaneter som orsakar en kort minskning av ljusstyrkan när de blockerar stjärnljuset.

Denna metod för att hitta och studera exoplaneter kallas transitmetoden. NASA:s rymdteleskop Kepler har upptäckt mer än 2, 300 bekräftade planeter med denna metod, mer än något annat planetjaktsobservatorium. Byråns nästa storskaliga, rymdbaserat planetjaktobservatorium, Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), förväntas upptäcka tusentals exoplaneter och planeras att starta från Cape Canaveral Air Force Station i Florida den 16 april.

I framtiden, små satelliter som ASTERIA skulle kunna fungera som en billig metod för att identifiera transiterande exoplaneter som kretsar ljusa, Solliknande stjärnor. Dessa små satelliter kan användas för att leta efter planetariska transiter när större observatorier inte är tillgängliga, och planeter av intresse kunde sedan studeras mer i detalj med andra teleskop. Små satelliter som ASTERIA skulle också kunna användas för att studera vissa stjärnsystem som inte är inom synfältet för större observatorier, och viktigast av allt, fokusera på stjärnsystem som har planeter med långa banor som kräver långa observationskampanjer.

ASTERIA-teamet har nu visat att satellitens nyttolast kan peka direkt och stadigt på en ljuskälla under en längre tid, ett nyckelkrav för att utföra den precisionsfotometri som krävs för att studera exoplaneter via transitmetoden.

Att hålla fast vid en avlägsen stjärna är svårt eftersom det finns många saker som subtilt trycker och drar i satelliten, såsom jordens atmosfär och magnetfält. ASTERIAs nyttolast uppnådde en pekstabilitet på 0,5 bågsekunder RMS, som hänvisar till i vilken grad nyttolasten vickar bort från sitt avsedda mål under en 20-minuters observationsperiod. Pekstabiliteten upprepades över flera banor, med stjärnorna placerade på samma pixlar på varje bana.

"Det är som att kunna slå en kvart med en laserpekare på ungefär en mils avstånd, sa Christopher Pong, attityd- och pekkontrollingenjören för ASTERIA vid JPL. "Laserstrålen måste stanna innanför kanten av kvartalet, och då måste satelliten kunna träffa exakt samma fjärdedel – eller stjärna – över flera banor runt jorden. Så vad vi har åstadkommit är både stabilitet och repeterbarhet."

Nyttolasten använde också ett kontrollsystem för att minska "brus" i data som skapas av temperaturfluktuationer i satelliten, ytterligare ett stort hinder för ett instrument som försöker noggrant övervaka stjärnornas ljusstyrka. Under observationer, temperaturen på den kontrollerade sektionen av detektorn fluktuerar med mindre än 0,02 Fahrenheit (0,01 Kelvin, eller 0,01 grad Celsius).

Små satelliter

ASTERIA är en CubeSat, en typ av liten satellit som består av "enheter" som är 10 centimeter i kub, eller cirka 4 tum på varje sida. ASTERIA är storleken på sex CubeSat-enheter, vilket gör det ungefär 10 centimeter gånger 20 centimeter gånger 30 centimeter. Med sina två solpaneler utfällda, satelliten är ungefär lika lång som en skateboard.

ASTERIA-uppdraget använde kommersiellt tillgänglig CubeSat-hårdvara där det var möjligt, och bidrar till en allmän kunskap om hur dessa komponenter fungerar i rymden.

"Vi fortsätter att karakterisera CubeSat-komponenter som andra uppdrag använder eller vill använda, sa Amanda Donner, mission assurance manager för ASTERIA på JPL.

ASTERIA lanserades till den internationella rymdstationen i augusti 2017. Efter att ha varit i rymden i mer än 140 dagar, satelliten arbetar på ett utökat uppdrag till och med maj.