La Agencia Espacial Europea (ESA) en colaboración con el Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia ha probado la idoneidad del radar de ‘onda continua modulada en frecuencia’ (FMCW) de 77 GHz de los automóviles actuales para entrada, descenso y aterrizaje en una superficie planetaria y para escenarios de encuentro en órbita.
Este dron voló sobre Finlandia para evaluar la idoneidad de una tecnología terrestre particular para el espacio: los sistemas de radar que se encuentran en muchos de los automóviles actuales, responsables del control de crucero automatizado y otras funciones de conducción segura.
“Este tipo de radares son comunes en los automóviles hoy en día. El primero que utilizó frecuencias de ondas milimétricas de banda E fue introducido por Mercedes Benz antes del cambio de siglo”, explica el ingeniero de microondas de la ESA, Vaclav Valenta, que supervisa el proyecto.
“La mayoría de los altímetros espaciales y sistemas de radar de alcance actuales funcionan en modo pulsado: emiten un pulso y luego miden el tiempo que tarda en recibir el pulso reflejado. Por el contrario, los radares FMCW emiten una señal continua que emite un chirrido, es decir, que se barre rápidamente en frecuencia, de modo que las señales reflejadas pueden compararse continuamente con la transmitida sin ninguna interrupción y procesarse de acuerdo con la creación de una imagen coherente de múltiples objetivos. Esto aporta varias ventajas sobre los sistemas de radar pulsados”.
El principio no es nuevo, el radar FMCW de frecuencias más bajas adquirió herencia espacial hace mucho tiempo: ya el radar de aterrizaje y encuentro del Apolo se basaba en el principio FMCW, de la misma manera, la sonda Huygens que aterrizó en la superficie de Titán, la luna de Saturno, en 2005, utilizó Radar FMCW. Sin embargo, esos radares operaron a frecuencias mucho más bajas que el sistema FMCW implementado en este proyecto.
Valenta añade que “es una implementación muy sencilla y directa. Por eso es tan interesante para nosotros: sabemos que es tecnología de vanguardia y, al mismo tiempo, podemos beneficiarnos de las economías de escala porque se están produciendo millones de estos conjuntos de chips de radar con un alto nivel de confiabilidad”.
La campaña de prueba en Torbacka, Finlandia, evaluó el rendimiento de un radar de aterrizaje montado en un dron utilizando conjuntos de chips de radar para automóviles. Se les asignó la tarea de imitar el descenso planeado del rover ExoMars Rosalind Franklin de la ESA.
«También estamos interesados en el uso del radar FMCW para encuentros orbitales, pero nos centramos en la entrada, el descenso y el aterrizaje, porque esto es especialmente complicado debido a la potencia de salida relativamente baja de estos chips, de unos pocos milivatios», comenta Henrik Forstén de VTT.
“Por lo tanto, si queríamos tener una primera adquisición de señal a una altitud de seis kilómetros, que era el requisito de ExoMars, entonces teníamos que aumentar la ganancia de la señal, razón por la cual agregamos antenas de bocina a la carga útil del radar del dron. Por razones prácticas, las pruebas con drones se llevaron a cabo hasta 500 metros, aunque la funcionalidad se verificó hasta seis kilómetros en total”.
Valenta explica que “al final demostramos que podemos lograr el alcance, la velocidad y las tasas de medición necesarios para un radar que es extremadamente rentable, compacto y de baja potencia. Nos gustaría realizar actividades para eliminar riesgos, por ejemplo, para confirmar que los distintos conjuntos de chips pueden soportar la radiación espacial, luego el siguiente paso sería volar una misión de demostración en el espacio”.
El proyecto contó con el apoyo del Elemento de Desarrollo Tecnológico de la ESA, que investiga nuevas tecnologías prometedoras para el espacio.
