赫拉小行星任务将怎样打电话回家

图片来源:ESA-SJM 摄影

这是将第一个传回的天线 close遥远的 Dimorphos 小行星自从它的轨道因与 NASA 的 DART 航天器相撞而移动后的向上图像。

ESA 赫拉任务的 1.13 米直径高增益天线在紧凑型天线测试场进行了为期一周的测试活动,该测试场是该机构位于荷兰的 ESTEC 技术中心的一部分。

CATR 的金属壁隔离外部无线电信号,而其泡沫尖头衬里的内部吸收无线电信号以防止反射并再现空旷的空间。 每次测试都需要 10 多个小时,天线一次旋转一个度,以构建天线详细信号形状的 360 度图像。

“高增益天线确实是我们任务的重要组成部分——它将是我们接收数据和发送所需数量命令的唯一方式,而低增益天线则作为低数据速率紧急通信的备份,”Hera 天线解释说工程师 Victoria Iza。

Hera 系统工程师 Paolo Concari 补充说:“与创新的深空转发器相结合,该天线本身也将发挥科学作用。由于航天器轨道 Dimorphos 将用于推导,由于 Hera 速度的轻微变化,其信号的多普勒频移小行星的质量和形状。但为了让这个无线电科学实验顺利进行,天线信号需要随着时间的推移保持稳定,这意味着天线本身必须非常精确地保持其几何形状。”

高增益天线由德国和罗马尼亚的 HPS 制造。 该公司正在检查天线的 CATR 测试性能是否满足任务要求,并将结果与​​模拟射频数据进行比较。

HPS 的 Fulvio Triberti 评测说:“天线反射器由碳纤维制成,这使得它非常稳定并且能够抵抗极端温度和一般环境压力。” “它的总质量仅为 7.5 千克,是为 ESA 的欧几里得天文台生产的较小模型的放大版本,该天文台将在距地球 150 万公里的地方运行。但是 Hera 的天线仍需要覆盖比欧几里得更远的距离,传输接收距离超过 4 亿公里。”

位于航天器外部的高增益天线特别容易受到发射过程中的加速度和太空中经历的高温和低温的影响——为了加强对后者的保护,天线将覆盖在 Kapton-Germanium 遮阳罩中,提供热隔离,而无线电波仍然可以通过它。

因此,下一步,天线将在德国 IABG 进行振动测试,以重现发射应力,然后在奥地利 AAC 进行“热真空”测试,以模拟极端温度。 然后天线将在明年春天返回 CATR,以检查此环境测试是否没有降低其射频性能。

天线工程师 Ines Barbary 领导了 CATR 测试活动:“我们面临的挑战是天线的非常高的增益,以及它紧密聚焦的方向性——它是一个非常窄的聚焦波束,旁瓣很低。我们的测试信号交叉小于从我们的天线到室内的高增益天线 2 米,但我们的专业软件可以转换信号,就好像它们在很远的距离内传播一样。”

高增益天线将其信号提升 4,000 多倍以到达地球,聚焦度仅为半度,因此整个航天器将移动以与其母星保持一致。

“看到飞行硬件像这样成形是一种奇妙的感觉,”Paolo 总结道。 “所有相关人员都在按时完成这项工作方面做得很好,以满足我们 2024 年 10 月的发布时间表。”