Crédito: Fotografía ESA-SJM
El último dispositivo de prueba de radiofrecuencia de la ESA permite mediciones directas de sistemas de antenas en condiciones de vacío y temperaturas extremas en las que operarán, incluso en espacios fríos. Pronto comenzarán las pruebas del radiómetro de la misión Juice, diseñado para sondear la delgada atmósfera de las lunas más grandes de Júpiter.
La instalación recientemente terminada se llama Cámara de Terahercios de baja temperatura de campo cercano o Lorentz. Con sede en ESTEC, Países Bajos, puede probar sistemas de RF de alta frecuencia como antenas independientes y radiómetros completos en frecuencias de 50 a 1250 Gigahercios en un vacío de calidad espacial durante varios días a temperaturas tan bajas como 90 grados por encima del cero absoluto. hasta 120 ° C.
“No hay nada igual en el mundo”, dice Luis Rolo, ingeniero de antenas de la ESA. “Esto permite posibilidades completamente nuevas para probar antenas de RF.
“Necesitamos esto porque las variables de RF clave, como la distancia focal y la alineación precisa, están influenciadas por los materiales que se contraen en frío o se hinchan por calor. Como tal, las pruebas de temperatura ambiente estándar no son representativas en estas condiciones; casi se han convertido en instrumentos diferentes en todos los aspectos. Se hizo evidente desde la misión Planck de 2009, que operó a temperaturas criogénicas, capturando rastros de microondas del Big Bang ‘.
Paul Moseley, ingeniero de antenas de la ESA, añade: “Pero si bien la necesidad de una instalación de este tipo es obvia, el diseño, la construcción y el acabado de Lorentz han resultado extremadamente difíciles. 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. Un escáner que captura la intensidad de la señal de RF y los patrones de campo deben mantenerse en condiciones ambientales constantes para proporcionar datos confiables y comparables. “
La capacidad de 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:
“Es un proyecto tan multidisciplinario con tantos elementos nuevos para nosotros como ingenieros de antenas”, agrega Luis. “Durante la instalación y la puesta en servicio, contamos con un apoyo notable de personas que han trabajado con criocámaras y sistemas mecánicos complejos durante muchos años, como las unidades de vacío térmico de la ESA y los servicios de pruebas europeos 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 con un diámetro de 2,8 m. Trabajar en el vacío significaba los conocidos revestimientos de paredes de espuma con púas, que generalmente se utilizan para suprimir las señales reflejadas. Cámaras de prueba de RF tuvo que ser reemplazado por el riesgo de “desgasificar” los contaminantes. En cambio, un epoxi de carbono negro que contiene granos de carburo de silicio absorbe y difunde 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, por lo general tendiendo a una “meseta” constante para propósitos de prueba.
El objeto de prueba en sí se puede girar durante la prueba, porque el escáner (su posición se controla con una precisión de unas milésimas de milímetro) registra la señal del otro lado de la barrera térmica de la cámara. Esta barrera térmica, aislada con aislamiento multicapa y air gap, puede moverse, permitiendo la visualización a través de un escáner móvil, obteniendo un campo de visión de 70×70 cm.
La cámara de Lorentz llegó a ESTEC en septiembre del año pasado. Después de meses de trabajo en la integración, prueba y finalización de la instalación. Ya se han realizado campañas de prueba con el rendimiento esperado.
En mayo, Lorentz evaluará su primer tema de vuelo: el radiómetro submilimétrico Imager de la misión Juice de la ESA, que estudiará las atmósferas dispersas de las lunas galileanas de Júpiter y sus interacciones con la atmósfera y el campo magnético de Júpiter.
Proporcionado por la Agencia Espacial Europea