Satélite de calibración para experimentos ultrasensibles de la polarización del fondo cósmico de microondas desde tierra

Abstract

ABSTRACT: In this work, the implementation of a calibration satellite called CalSat is proposed. This mission will be flying in a low earth orbit (LEO) in a sun-synchronous orbit (SSO), and is designed to support ground-based experiments looking for Bmodes polarization signals in the cosmic microwave background (CMB). CalSat will emit a series of known polarized signals in order to calibrate experiments looking for the CMB polarization B-modes. Given their weakness, these experiments need a robust calibration processes in order to detect them. The celestial sources utilized nowadays to these calibrations, are not well characterized, which has direct impact on measurement uncertainties. The proposed calibration source on CalSat will be composed of three center frequencies, at 40, 90 and 150 GHz, which are frequencies of interest in the search of the expected B-modes. CalSat will improve the instrumental accuracy, which will facilitate the detection of the expected B-mode polarized signals, for instance reducing the polar angle error to the level of 1 arc-minute. In addition, given the proposed calibration strategy, CalSat will count with optimal visibility for ground-based experiments located in Atacama and Tenerife. Finally, our results about the thermal control, determine that CalSat will not saturate any studied experiment due to the thermal emission.

RESUMEN: En este trabajo se propone la implementación de un satélite de calibración llamado CalSat. Esta misión volará en una órbita terrestre baja (LEO) en una órbita heliosincrónica (SSO), y está diseñada para apoyar experimentos en tierra que buscan los modos B de la polarización del fondo cósmico de microondas (CMB, por sus siglas en inglés). CalSat emitirá una serie de señales polarizadas conocidas para calibrar experimentos en busca de dichos modos B. Sin embargo, dada la debilidad de los mismos, estos experimentos necesitan procesos de calibración robustos para poder detectarlas. Las fuentes naturales utilizadas hoy en día para estas calibraciones no están bien caracterizadas lo que tiene un impacto directo en las incertidumbres de medición. La fuente de calibración propuesta en CalSat estará compuesta por tres frecuencias centrales, a 40, 90 y 150 GHz, que son frecuencias de interés en la búsqueda de los esperados modos B. CalSat mejorará la precisión instrumental, lo que facilitará la detección de los modos B de polarización, por ejemplo, reduciendo el error del ángulo polar al nivel del minuto de arco. Además, gracias a la estrategia de calibración propuesta, CalSat contará con una visibilidad óptima para experimentos en tierra ubicados en Atacama y Tenerife. Finalmente, nuestros resultados sobre el control térmico, determinan que CalSat no saturará ningún experimento estudiado debido a la emisión térmica.