La instalación de prueba de radiofrecuencia más reciente de la ESA permite la medición directa de los sistemas de antenas en las mismas condiciones de vacío y extremos térmicos en los que trabajarán, incluido el frío del espacio profundo. Pronto se pondrá a trabajar probando el radiómetro de la misión Juice, destinado a sondear las delgadas atmósferas de las lunas más grandes de Júpiter.
La instalación recientemente terminada se llama Cámara de Terahercios de campo cercano a baja temperatura, o Lorentz. Basada en ESTEC En los Países Bajos, puede probar sistemas de RF de alta frecuencia, como antenas independientes y radiómetros completos, a entre 50 y 1250 Gigahertz en vacío de calidad espacial durante varios días, en temperaturas desde solo 90 grados por encima del cero total hasta 120 ° C.
“No hay nada como esto en el mundo”, dice Luis Rolo, ingeniero de antenas de la ESA. “Permite una capacidad completamente nueva en la prueba de antenas de RF.
“La razón por la que lo necesitamos es porque las variables de RF clave, como la distancia focal y la alineación de precisión, están influenciadas por los materiales que se encogen con el frío o se hinchan con el calor. En consecuencia, las pruebas de temperatura ambiente estándar no son representativas en tales condiciones; a todos los efectos, casi se convierten en instrumentos diferentes. Esto se hizo evidente ya en 2009 Misión de planck, que operó a temperaturas criogénicas para recoger rastros de microondas del Big Bang «.
Paul Moseley, ingeniero de antenas de la ESA, añade: “Pero aunque la necesidad de una instalación de este tipo es clara, el diseño, la construcción y el acabado de Lorentz ha resultado ser un gran desafío. Esto se debe a que mientras un lado de la cámara alcanza temperaturas muy altas o bajas, el otro lado debe permanecer a temperatura ambiente. El escáner que adquiere la potencia de la señal de RF y los patrones de campo deben mantenerse en condiciones ambientales estables para garantizar datos fiables y comparables «.
Hacer posible Lorentz significó tomar prestadas técnicas de diseño de la radioastronomía criogénica, junto con el asesoramiento en profundidad de los expertos térmicos y mecánicos de la ESA:
“Este es un proyecto multidisciplinario, con tantos elementos nuevos para nosotros, como ingenieros de antenas”, agrega Luis. “A lo largo de las fases de instalación y puesta en servicio, tuvimos un apoyo notable de personas que han estado trabajando con cámaras criogénicas y mecánicas complejas. sistemas durante muchos años, como la ESA y Servicios de prueba europeos equipos de vacío térmico y por supuesto el taller Electromecánico de ESTEC. Su apoyo fue muy valioso y muy apreciado «.
La instalación se basa en Cámara de vacío de acero inoxidable de 2,8 m de diámetro. Operar en vacío significaba que los revestimientos de paredes de espuma puntiagudos familiares generalmente se usan para amortiguar las señales reflejadas en Cámaras de prueba de RF tuvo que ser reemplazado debido al riesgo de ‘desgasificación’ de los contaminantes. En cambio, el epoxi de carbono negro que incorpora granos de carburo de silicio absorbe y dispersa las señales.
El nitrógeno líquido se puede bombear al revestimiento interior de la cámara de vacío para enfriarlo, o alternativamente nitrógeno gaseoso para elevar la temperatura, normalmente apuntando a una ‘meseta’ constante para propósitos de prueba.
El elemento de prueba en sí se puede girar durante la prueba, ya que el escáner, cuya posición se puede controlar hasta unas milésimas de milímetro, registra su señal desde el otro lado de la barrera térmica de la cámara. Mantenida aislada por aislamiento multicapa y un espacio de aire, esta barrera térmica es capaz de moverse para permitir que el escáner móvil se asome, logrando un campo de visión de 70×70 cm.
La cámara de Lorentz llegó a ESTEC el pasado mes de septiembre. Siguieron meses de trabajo para integrar, probar y finalizar la instalación. Ya se han realizado campañas de prueba, alcanzando el rendimiento esperado.
En mayo, Lorentz evaluará su primer artículo de vuelo: el Generador de imágenes de ondas submilimétricas radiómetro de la ESA Jugo misión, que estudiará las escasas atmósferas de las lunas galileanas de Júpiter y su interacción con la atmósfera y el campo magnético jovianos.
El desarrollo de Lorentz fue apoyado a través del Programa de Tecnología de Soporte General de la ESA (GSTP), convirtiendo conceptos prometedores en productos utilizables.
