La nova instal·lació de proves de radiofreqüència de l’ESA permet mesurar directament els sistemes d’antena en les condicions de buit i els extrems tèrmics en què treballaran, inclòs el fred de l’espai profund. Aviat es posarà en marxa provant el radiòmetre de la missió Juice, destinat a sondar les atmosferes primes de les llunes més grans de Júpiter.
Les instal·lacions acabades recentment s’anomenen Cambra Terahertz de camp proper a baixa temperatura o Lorentz. Basat a ESTEC als Països Baixos, pot provar sistemes de radiofreqüència d’alta freqüència com antenes autònomes i radiòmetres complets d’entre 50 i 1250 Gigahertz en buit de qualitat espacial durant diversos dies a la fi, a una temperatura de només 90 graus per sobre del zero absolut fins a 120 ° C.
“No hi ha res més com aquest al món”, diu l’enginyer d’antenes de l’ESA Luis Rolo. “Permet una nova capacitat en les proves d’antena de RF.
“La raó per la qual ho necessitem és perquè les variables clau de RF, com ara la distància focal i l’alineació de precisió, es veuen influïdes per la reducció dels materials amb fred o per la inflamació de la calor. En conseqüència, les proves estàndard de temperatura ambient no són representatives en aquestes condicions; a tots els efectes i efectes, gairebé es converteixen en instruments diferents. Això es va fer evident ja fa temps que el 2009 Missió de Planck, que funcionava a temperatures criogèniques per recollir les traces de microones del Big Bang “.
Paul Moseley, enginyer de l’antena de l’ESA, afegeix: “Però si bé és clara la necessitat d’aquestes instal·lacions, el disseny, construcció i acabat de Lorentz ha demostrat ser molt difícil. Això es deu al fet que, mentre un costat de la cambra assoleix temperatures molt altes o baixes, l’altre costat s’ha de mantenir a temperatura ambient. L’escàner que adquireix patrons de potència i de camp de senyal de RF ha de mantenir-se en condicions ambientals estables per garantir dades fiables i comparables “.
Fer possible Lorentz significava manllevar tècniques de disseny de la radioastronomia criogènica, juntament amb consells en profunditat d’experts tèrmics i mecànics de l’ESA:
“Aquest és un projecte multidisciplinari, amb tants elements nous per a nosaltres, com a enginyers d’antenes”, afegeix Luis. “Durant les fases d’instal·lació i posada en servei, vam comptar amb un notable suport de persones que han estat treballant amb criocàmeres i mecanismes complexos sistemes durant molts anys, com l’ESA i Serveis de proves europees equips de buit tèrmic i, per descomptat, el taller electromecànic d’ESTEC. El seu suport va ser molt valuós i va ser molt apreciat ”.
La instal·lació es basa al voltant d’un Cambra de buit d’acer inoxidable de 2,8 m de diàmetre. Funcionar al buit significava que els familiars revestiments de paret d’escuma punxeguda que s’utilitzen generalment per amortir els senyals reflectits Cambres de prova RF es va haver de substituir a causa del risc de “desgasificar” els contaminants. En canvi, l’epoxi de carboni negre que incorpora grans de carbur de silici absorbeix i dispersa els senyals.
El nitrogen líquid es pot bombar al revestiment interior de la cambra de buit per refredar-lo o, alternativament, el nitrogen gasós per augmentar la temperatura, dirigint-se normalment a un “altiplà” constant per a proves.
El propi element de prova es pot girar durant la prova ja que l’escàner (la seva posició es pot controlar fins a unes mil·lèsimes de mil·límetre) registra el seu senyal des de l’altre costat de la barrera tèrmica de la cambra. Aquesta barrera tèrmica, mantinguda aïllada per un aïllament multicapa i un buit d’aire, es pot moure per deixar passar l’escàner mòbil, aconseguint un camp de visió de 70×70 cm.
La cambra de Lorentz va arribar a ESTEC el setembre passat. Mesos de treball seguits per integrar, provar i finalitzar la instal·lació. Ja s’han dut a terme campanyes de proves que han assolit el rendiment esperat.
Al maig, Lorentz avaluarà el seu primer element de vol: el Imatge d’ona submil·limètrica radiòmetre d’ESA’s Suc missió, que examinarà les escasses atmosferes de les llunes galileanes de Júpiter i la seva interacció amb l’atmosfera i el camp magnètic jovià.
El desenvolupament de Lorentz es va donar suport a través del Programa de tecnologia de suport general de l’ESA (GSTP), preparant conceptes prometedors en productes utilitzables.