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Esta es la antena que transmitirá las primeras imágenes en primer plano del lejano asteroide Dimorphos desde que su órbita fue desplazada por una colisión con la nave espacial DART de la NASA.
La Antena de Alta Ganancia de 1,13 m de diámetro de la ESA misión hera pasó por una campaña de prueba de una semana en el Rango de prueba de antena compactaparte de la Agencia ESTEC centro técnico en los Países Bajos.
Las paredes metálicas del CATR aíslan las señales de radio externas, mientras que su interior revestido con puntas de espuma absorbe las señales de radio para evitar reflejos y reproducir el vacío del espacio. Cada sesión de prueba tomó más de 10 horas a la vez, con la antena girando un grado a la vez para construir una imagen de 360 grados de la forma detallada de la señal de la antena.
“La antena de alta ganancia es realmente una parte crucial de nuestra misión: será nuestro único medio para recibir datos y enviar comandos con el volumen que necesitamos, con la antena de baja ganancia como respaldo para las comunicaciones de emergencia de baja velocidad de datos”, explica el ingeniero de antenas de Hera. Victoria Iza.
El ingeniero de sistemas de Hera, Paolo Concari, agrega: “Junto con un innovador transpondedor de espacio profundo, esta antena también realizará ciencia por derecho propio. El cambio Doppler en sus señales debido a ligeros cambios en la velocidad de Hera a medida que la nave espacial orbita Dimorphos se utilizará para derivar la masa y la forma del asteroide. Pero para que este experimento científico de radio funcione bien, la señal de la antena deberá permanecer estable a lo largo del tiempo, lo que significa que la antena en sí debe mantener su forma geométrica con mucha precisión”.
La antena de alta ganancia fue fabricada por HPS en Alemania y Rumanía. La empresa estaba comprobando que el rendimiento de la prueba CATR de la antena cumplía con los requisitos de la misión, comparando los resultados con datos de radiofrecuencia simulados.
“El reflector de la antena está hecho de fibra de carbono, lo que lo hace muy estable y resistente a temperaturas extremas y tensiones ambientales generales”, comenta Fulvio Triberti de HPS. “Con una masa total de solo 7,5 kg, es una versión ampliada de un modelo más pequeño producido para el observatorio Euclid de la ESA, que operará a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. Pero la antena de Hera necesitará operar en distancias mucho mayores que las de Euclides, transmitiendo y recibiendo a lo largo de más de 400 millones de kilómetros”.
Ubicada en el exterior de la nave espacial, la antena de alta ganancia es especialmente susceptible a las aceleraciones durante el lanzamiento y a las altas y bajas temperaturas que se experimentan en el espacio; para mayor protección contra estas últimas, la antena volará cubierto con un parasol Kapton-Germanium que proporciona aislamiento térmico mientras que las ondas de radio aún pueden atravesarlo.
Entonces, como siguiente camino, la antena se someterá a pruebas de vibración en BIA en Alemania, para reproducir las tensiones de lanzamiento, seguidas de pruebas de «vacío térmico» en CAA en Austria, para simular temperaturas extremas. Luego, la antena regresará al CATR la próxima primavera, para verificar que estas pruebas ambientales no degradaron su rendimiento de radiofrecuencia.
La ingeniera de antenas Ines Barbary dirigió la campaña de prueba de CATR: “El desafío para nosotros ha sido la ganancia muy alta de la antena, y también su directividad estrechamente enfocada: es un haz de enfoque muy estrecho con lóbulos laterales bajos. Nuestras señales de prueba cruzan menos de 2 m desde nuestra antena hasta la antena de alta ganancia dentro de la cámara, pero nuestro software especializado puede transformar las señales como si viajaran a través de grandes distancias”.
La antena de alta ganancia aumenta su señal más de 4000 veces para llegar a la Tierra, enfocada solo hasta medio grado, de modo que toda la nave espacial se mueva para alinearse con su mundo natal.
“Es una sensación fantástica ver cómo el hardware de vuelo toma forma de esta manera”, concluye Paolo. “Y todos los involucrados hicieron un gran trabajo para que sucediera a tiempo, para cumplir con nuestro calendario de lanzamiento en octubre de 2024”.
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