Prova di scarica per l'antenna del lanciatore

14 giugno 2023

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dall'Agenzia spaziale europea

Mantenere un lanciatore in volo collegato al suolo è uno dei compiti più difficili che un'antenna possa svolgere. Dover affrontare le alte temperature, le vibrazioni e la scia atmosferica è già abbastanza difficile, ma lo spostamento dei livelli di pressione atmosferica mentre il lanciatore si dirige nel vuoto dello spazio (e potenzialmente indietro) può rischiare pericolose scariche elettriche chiamate corona, che qui vengono testate.

Il progetto dell'antenna in fase di test presso il Laboratorio di radiofrequenza ad alta potenza dell'ESA a Valencia, in Spagna, fa parte di un quartetto che sta per entrare in servizio sul micro-lanciatore suborbitale spagnolo Miura 1, sviluppato dalla società PLD Space. Ma le quattro antenne sono anche sottoposte a una campagna di test separata per qualificarle per usi futuri più ampi.

"Ci sono quattro diversi tipi di antenne in tutto, ciascuna volata in coppia a bordo del Miura 1," spiega Victoria Iza, ingegnere di antenne dell'ESA.

"Una è un'antenna di segnale satellitare di navigazione globale, che utilizza i segnali di navigazione satellitare per tracciare la posizione del lanciatore; una è un'antenna in banda S per trasmettere telemetria più antenne in banda C e UHF che servono entrambe il sistema di sicurezza che terminerà il volo in sicurezza in caso di malfunzionamento, operando in modo ridondante.

"Costruito dalla società spagnola Anteral, questo quartetto di antenne dielettriche conformi - ciascuna delle dimensioni di uno smartphone e realizzata per adattarsi allo scafo dello stadio superiore - è già stato qualificato come parte dell'avionica del Miura 1. Ma con Poiché il numero di piccoli lanciatori europei sta aumentando rapidamente, sostenuto dal programma Boost! dell'ESA, c'è il potenziale per queste antenne di trovare usi più ampi, quindi sono sottoposte a un programma di qualificazione separato."

Le antenne, che si svolgono attraverso il Programma tecnologico di supporto generale dell'ESA, contribuendo allo sviluppo di nuovi prodotti promettenti per lo spazio e il mercato aperto, sono attualmente sottoposte a test ambientali, incluso il vuoto termico, dove sono esposte a vuoto prolungato e temperature estreme, e test di vibrazione.

Queste antenne devono sostenere ambienti termomeccanici difficili durante il lancio, il volo orbitale e l'eventuale ritorno sulla Terra, quindi il progetto è stato supportato da parte dell'ESA dall'ingegnere strutturale Goncalo Rodrigues e dall'ingegnere termico Miguel Copano.

I principali fattori di stress sono le vibrazioni che si propagano dai motori a reazione del veicolo di lancio, gli urti derivanti dalla separazione della carenatura e degli stadi e le temperature estreme derivanti dai flussi aerotermici e, una volta in orbita, dall'alternanza di esposizione al sole e allo spazio freddo.

Per verificare che i progetti delle antenne non solo possano sopravvivere ma continuare a funzionare come previsto, il team ha utilizzato una combinazione di simulazioni al computer e strutture di test a terra, tra cui agitatori elettromagnetici, tavole di piro-shock e camere a vuoto termico.

"La maggior parte dei test è stata effettuata presso l'Università Pubblica di Navarra, UPNA, ma per i test sulla scarica corona è stato utilizzato l'High Power Radio Frequency Lab dell'ESA", aggiunge Victoria.

"Quando un'antenna a radiofrequenza è circondata da una quantità rudimentale di atmosfera, come quando un lanciatore sta lasciando o ritornando in un'atmosfera planetaria, allora c'è il potenziale che quest'aria venga ionizzata dal segnale radio, rischiando di causare danni simili a quelli di un fulmine. scarico.

"Le antenne sono state posizionate in questo contenitore di vetro in modo che i livelli dell'aria circostante possano essere modificati mentre le antenne sono in funzione; il vetro non ostacola i segnali radio. La nostra campagna completa di test si concluderà presto, speriamo di aiutare le antenne a trovare nuovi mercati , non solo per i lanciatori: ad esempio, la loro dimostrata robustezza significa che potrebbero essere utilizzati anche a bordo dei lander planetari."