Un modello in scala 1:18 di Juice, la sonda spaziale dell’Esa per esplorare il sistema di Giove, è stato impiegato per testare la sua antenna radar, a Esa/Estec. Crediti: P. de Maagt
Se simulare antenne radio e a microonde è diventato relativamente semplice, soprattutto grazie ai numerosi software disponibili in commercio (validati anche nell’ambito di applicazioni astrofisiche, come ad esempio è stato fatto per Grasp della Ticra con la missione Planck), misurare i pattern d’antenna può non essere altrettanto semplice, per problemi legati agli ingombri, a interferenze ambientali, al set-up strumentale e al tempo richiesto per fare misure affidabili.
Qui vedete un modello in scala 1:18 di Juice, la missione spaziale dell’Agenzia spaziale europea (Esa) dedicata allo studio delle tre lune ghiacciate di Giove: Ganimede, Europa e Callisto. Questo modellino della sonda spaziale è stato recentemente impiegato per testare l’antenna radar dello strumento Rime (Radar for Icy Moons Exploration), un dipolo lungo 16 metri, progettata per penetrare la superficie delle lune gioviane fino a una profondità di circa 9 chilometri.
Testare un modello in scala ridotta non solo comporta un minore ingombro (il veicolo spaziale è significativamente più piccolo, come anche l’antenna Rime ridotta a circa 80 centimetri di lunghezza), ma ha anche permesso di aumentare la frequenza di funzionamento da 9 MHz a 162 MHz, molto più adatta per i test in camere anecoiche.
Il test si è svolto nella camera Hertz (Hybrid European RF and Antenna Test Zone) dell’Esa a Estec (European Space Research and Technology Centre), nei Paesi Bassi. Le pareti metalliche di questa camera schermano i segnali radio all’esterno, mentre il rivestimento interno in schiuma appuntita assorbe i segnali radio internamente per creare condizioni che simulano quelle dello spazio. La natura ibrida di questa camera la rende unica nel suo genere: Hertz può misurare i segnali radio dalle antenne sia in campo vicino che in campo lontano, come se il segnale avesse attraversato migliaia di chilometri nello spazio.
Test dell’antenna da 16 metri di Rime a bordo di un mock-up di Juice, condotti il 20 e 21 settembre 2017 vicino a Friedrichshafen, in Germania. Crediti: Airbus/Rolf Schwark
Per farvi capire quanto può essere complicato testare e caratterizzare antenne così ingombranti, pensate che nel 2017 è servito un elicottero per misurare le caratteristiche della stessa antenna in scala 1:1 e per verificare le simulazioni al computer. Un modello semplificato del veicolo spaziale è rimasto sospeso a 150 metri sotto l’elicottero, percorrendo traiettorie tra 50 e 320 metri dal suolo. I test sono stati eseguiti con l’antenna e l’array solare in orientamento orizzontale e verticale rispetto al veicolo spaziale, per comprendere l’interazione tra i componenti del veicolo spaziale e l’antenna e per testare le caratteristiche dei segnali restituiti.
Il radar Rime – il cui principal investigator è Lorenzo Bruzzone dell’Università di Trento – è stato commissionato dall’Agenzia spaziale italiana (Asi) a Thales Alenia Space ed è stato consegnato lo scorso anno alla società tedesca AirbusSpace, che si occuperà dell’integrazione sul satellite. Il lancio di Juice è previsto nel 2023.