Улавливание ультра слабых сигналов от космических кораблей, исследующих глубины нашей Солнечной системы, предусматривает использование специальных датчиков охлаждения. Благодаря поддержке ESA, такие технологии теперь доступны и в Европе.
В рамках будущих научно-исследовательских миссий, таких как Gaia, BepiColombo и Juice, планируется собрать огромнейшее количество научных данных. Поэтому каждая из трёх антенн слежения Европейского космического агентства нуждается в модернизации.
Антенны ЕSA, диаметром 35 метров и весом более 500 тонн, установленные в Австралии, Испании и Аргентине используют криогенные охладители для улавливания даже самых слабых сигналов сверхвысоких частот Х-диапазона.
Это даёт возможность поддерживать связь с космическими кораблями, удалёнными от Земли на расстояния до 750 млн. км., что эквивалентно расстоянию между Солнцем и Юпитером.
«Необходимо было модернизировать приёмник станции, дабы улучшить её чувствительность» — говорит Stéphane Halté, руководитель Европейского центра управления космическими полётами ESA (European Space Operations Centre, ESOC),штаб-квартира которого расположена в Дармштадте (Германия).
«Специалисты разработали новую технологию «на будущее», предвидев необходимость модернизации скорости передачи данных в рамках масштабной миссии, такой как, например, станет JUICE».
Единcтвенная проблема, с которой столкнулись специалисты ESA – модернизация предусматривает определённый тип микросхемы на основе фосфида индия (InP), который не был доступен в Европе ввиду международных экспортных ограничений.
Если нет возможности купить, значит нужно создать самим
Разработка первой версии европейской микросхемы была профинансирована программой ESA Technology Research Programme в сотрудничестве со швейцарскими институтами Swiss Federal Institute of Technology и Chalmers University.
Микросхема позволяет высокочувствительному усилителю работать при температурах не ниже -253 С, что на 20 С выше абсолютного нуля.
«Модернизация станций позволит увеличить количество получаемых со спутников научных данных примерно на 20%» — говорит Stéphane Halté.
Модернизация позволяет антеннам ESA, с диаметром35 м, получать сигналы и функционировать, будто бы из диаметр увеличен до 40 метров. К тому же космическому кораблю для передачи данных потребуется намного меньше энергии.
«Такой прирост производительности – существенное преимущество для наших спутников, исследующих Марс и Венеру, направляющихся к Меркурию, точке Лагранжа и Юпитеру» — отмечает Andrea Accomazzo, ответственный за межпланетные миссии ESOC.
Строительство последней из трёх европейских станций космической связи ESA — Cebreros Station, расположенная в 90 км от Мадрида (Испания), было завершено в июне этого года.
Повышение европейской конкурентоспособности
Университеты, принимавшие участие в начальных разработках, образовали частную компанию Low Noise Factory, которая теперь коммерциализирует новую технологию изготовления микросхемы. Среди потенциальных клиентов Low Noise Factory -исследовательские учреждения, специализирующиеся на радиоастрономии, а также космические агентства других стран.
Другая компания — Callisto France отвечает за интеграцию криогенного приёмника. Евросоюз и France’s Région Midi-Pyrénées недавно изъявили желание оказать поддержку в проведении научных исследований, обеспечив разработчиков бесшумными усилителями.
«Микросхема на основе фосфида индия прошла серию испытаний, доказав надёжность новой технологии. Она также подойдёт и для спутниковой связи и для приборов, подобных HiFi Instrument. Мы разработали версию усилителя и для более высоких частот, на 32 Гц, который даст возможность получать ещё больше информации из многообещающих миссий, запланированных на ближайшее десятилетие» — подытожил Stéphane Halté.
