Espectrógrafos Heterodinámicos Espaciales Compactos para Observaciones Futuras Basadas en el Espacio: Modelado de Instrumentos y Aplicaciones

La espectroscopía de alta resolución que emplea espectrógrafos heterodinámicos espaciales (SHS) tiene una promesa significativa para las próximas misiones espaciales, basándose en su historial establecido en aplicaciones científicas. Notablemente, ofrece un rendimiento excepcional y coste-efectividad en la región ultravioleta-visible (UV-Vis) en comparación con los instrumentos contemporáneos. Los instrumentos SHS proporcionan capacidades de alta resolución y un etendue considerablemente mayor que los instrumentos de poder de resolución similar. Este estudio introduce un modelo de SHS integral basado en Python, integrado con una interfaz de raspado web fácil de usar para la selección de estrellas objetivo, generación de parámetros y creación de interferogramas 2D. Nuestro modelo SHS demuestra el doble del poder de resolución de un espectrómetro de rejilla y un rendimiento comparable a un espectrómetro de transformada de Fourier (FTS) pero sin partes móviles, mejorando la robustez para su implementación en el espacio. El algoritmo de procesamiento de interferogramas incluye corrección de campo plano, eliminación de sesgos, apodización y una transformada inversa de Fourier (IFT) para la recuperación precisa del espectro. A pesar de las limitaciones de ancho de banda debido a las restricciones de poder de resolución, los modelos SHS sobresalen en aplicaciones que requieren alta resolución espectral en rangos de longitud de onda estrechos, como el estudio de líneas de emisión isotópicas. El modelo proporciona resultados de optimización y compensaciones para los parámetros del sistema, asegurando una recuperación espectral precisa con valores realistas de relación señal-ruido (SNR). SHS es versátil y efectivo para diversas aplicaciones científicas, incluyendo la investigación de emisiones atómicas y moleculares de cometas, atmósferas planetarias, la atmósfera terrestre, el Sol y el medio interestelar (ISM). Esta investigación contribuye significativamente a acelerar el desarrollo y la implementación de instrumentos SHS, demostrando su potencial en numerosos dominios científicos.