En el Laboratorio de Radiofrecuencia de Alta Potencia de la ESA, en Valencia, se está probando uno de los cuatro diseños de antenas que están a punto de entrar en servicio en el microlanzador suborbital español MIURA1, desarrollado por la empresa española PLD Space. Pero las cuatro antenas también se están sometiendo a una campaña de prueba por separado para calificarlas para usos futuros más amplios.
“Hay cuatro tipos de antenas diferentes en total, cada una de las cuales vuela en parejas a bordo del MIURA1”, explica la ingeniera de antenas de la ESA, Victoria Iza. “Una es una antena de señal satelital de navegación global, que utiliza señales de navegación por satélite para rastrear la posición del lanzador; otra es una antena de banda S para transmitir telemetría, más antenas de banda C y UHF que sirven al sistema de seguridad que terminará el vuelo de manera segura en caso de mal funcionamiento, operando de manera redundante».
Mantener un lanzador en vuelo conectado con el suelo es uno de los trabajos más duros que puede tener una antena. Tener que lidiar con altas temperaturas, vibraciones y corrientes de aire atmosféricas es bastante difícil, pero cambiar los niveles de presión atmosférica a medida que el lanzador se dirige al vacío del espacio (y potencialmente de regreso) puede correr el riesgo de descargas eléctricas peligrosas llamadas corona, que se están probando aquí.
“Construido por la empresa Anteral de España, este cuarteto de antenas dieléctricas conformadas, cada una del tamaño aproximado de un teléfono inteligente y hechas para encajar alrededor del casco del escenario superior, ya ha sido calificado como parte de la bahía de aviónica del MIURA1. Pero como el número de pequeños lanzadores europeos aumenta rápidamente, con el apoyo del programa Boost! de la ESA existe el potencial para que estas antenas encuentren usos más amplios, por lo que están siendo sometidas a un programa de calificación separado”.
Las antenas, que se llevan a cabo a través del Programa de Tecnología de Soporte General de la ESA, ayudan a desarrollar nuevos productos prometedores para el espacio y el mercado abierto, actualmente se someten a pruebas ambientales que incluyen vacío térmico donde están expuestas a vacío sostenido y temperaturas extremas y pruebas de vibración.
Estas antenas tienen que soportar entornos termomecánicos duros durante el lanzamiento, el vuelo orbital y el eventual regreso a la Tierra, por lo que el proyecto ha sido apoyado por parte de la ESA por el ingeniero de estructuras Goncalo Rodrigues y el ingeniero térmico Miguel Copano.
Los factores de estrés clave son las vibraciones que se propagan desde los motores a reacción del vehículo de lanzamiento, los impactos resultantes del carenado y la separación de etapas y las temperaturas extremas resultantes de los flujos aerotérmicos y, una vez en órbita, la exposición alterna al sol y al espacio frío.
Para verificar que los diseños de las antenas no solo sobrevivan, sino que continúen funcionando según lo previsto, el equipo empleó una combinación de simulaciones por computadora e instalaciones de prueba en el suelo que incluyen agitadores electromagnéticos, mesas de pirochoque y cámaras de vacío térmico.
“La mayoría de las pruebas se han llevado a cabo en la Universidad Pública de Navarra (UPNA), pero para las pruebas de descarga corona se utilizó el Laboratorio de Radiofrecuencia de Alta Potencia de la ESA”, añade Victoria.
“Cuando una antena de radiofrecuencia está rodeada por una cantidad residual de atmósfera, como cuando un lanzador sale o regresa a una atmósfera planetaria, existe la posibilidad de que la señal de radio ionice este aire, lo que corre el riesgo de causar daños similares a los de la descarga de un rayo. Las antenas se colocaron en este contenedor de vidrio para que sus niveles de aire circundantes se puedan cambiar mientras las antenas están en funcionamiento; el vidrio no impide las señales de radio. Nuestra campaña de prueba completa concluirá pronto, con la esperanza de ayudar a las antenas a encontrar nuevos mercados, no solo para lanzadores; por ejemplo, su robustez demostrada significa que también podrían usarse a bordo de módulos de aterrizaje planetarios”.
“Para Anteral, el desarrollo de estas antenas es clave para nuestro posicionamiento en el mercado de los lanzadores pequeños”, explica Fernando Teberio, director de Tecnología de Anteral. La CEO de Anteral, Itziar Maestrojuan, señala que «gracias al apoyo de la ESA, hemos podido calificar completamente las antenas que se utilizarán en MIURA1 y, con suerte, en muchos otros lanzadores y diferentes aplicaciones donde la confiabilidad es un parámetro clave».
