Integration and characterization of a polarized radio frequency source for UAV-based telescope calibration

Abstract

En cosmología experimental, el estudio de la Radiación de Fondo de Microondas (CMB) requiere mediciones precisas de fluctuaciones de temperature de fracción de Kelvin y de señales extendidas de polarización que pueden estar hasta 4 órdenes de magnitud por debajo de la señal principal de 2.725 K. Así, los efectos sistemáticos introducidos por los radiotelescopios deben ser precisamente caracterizados para asegurar que las señales medidas representan apropiadamente los fenómenos físicos subyacentes. La calibración en polarización de estos telescopios mediante el novedoso uso de radiofuentes artificiales llevadas por vehículos aéreos no tripulados (VANT) se perfila como una alternativa con varios beneficios frente a métodos tradicionales. Para explorar esta alternativa, el Centro de Astro-Ingeniería (AIUC) de la Pontificia Universidad Católica de Chile se ha embarcado en el diseño y desarrollo de un calibrador polarizado para la calibración de radio telescopios mediante vehículos aéreos no tripulados. Esta tesis apunta a integrar, caracterizar y probar una fuente de RF que pueda ser montada en un VANT para calibrar telescopios de CMB sensibles a la polarización. Los objetivos de este trabajo son el desarrollo de una estructura mecánica para albergar los componentes; la integración y prueba de la electrónica de RF; el diseño e implementación de experimentos de caracterización; simulaciones electromagnéticas en 150 GHz del telescopio Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS); y una prueba de vuelo del sistema integrado. Para estos fines, se emplearán: el software de modelado CAD SolidWorks (Dassault Systèmes), para diseñar y validar la estructura de montaje; una cámara anecoica equipada con un robot CNC, un analizador espectral y bolómetros, para realizar la caracterización del sistema de RF; y el software de modelado electromagnético GRASP (Ticra), para las simulaciones electromagnéticas. El resultado de este trabajo es una fuente de RF autocontenida y caracterizada, que puede ser llevada por VANTs para utilizarse en calibraciones más precisas de radiotelescopios de CMB sensibles a la polarización.