让发射器在飞行中与地面保持连接是天线最艰巨的工作之一。必须应对高温、振动和大气滑流已经够难了,但随着发射器进入太空真空(并可能再次返回),改变大气压力水平可能会冒被称为电晕的危险放电风险——正在此处进行测试。

发射器天线放电测试

正在西班牙巴伦西亚的ESA高功率射频实验室测试的天线设计是即将在西班牙Miura1亚轨道微型发射器上服役的四重奏之一,该发射器由PLDSpace公司开发。但是这四根天线也正在进行单独的测试活动,以使其有资格在未来更广泛地使用。

ESA天线工程师VictoriaIza解释说:“总共有四种不同的天线类型,每一种都成对地安装在Miura1上。”

“一个是全球导航卫星信号天线,使用卫星导航信号跟踪发射器的位置;一个是S波段天线,用于传输遥测数据,加上C波段和UHF天线,它们都服务于安全系统,将在安全结束飞行在发生故障的情况下,以冗余方式运行。

“由西班牙的Anteral公司建造,这四组保形电介质天线——每个大约有智能手机那么大,并且可以安装在上级的船体周围——已经被认定为Miura1航空电子设备舱的一部分。但是随着在ESA的Boost!计划的支持下,欧洲小型发射器的数量迅速增加,这些天线有可能找到更广泛的用途,因此它们正在接受单独的资格认证计划。”

通过ESA的通用支持技术计划,帮助为太空和开放市场开发有前途的新产品,这些天线目前正在接受环境测试,包括暴露在持续真空和极端温度下的热真空和振动测试。

这些天线在发射、轨道飞行和最终返回地球期间必须承受严酷的热机械环境,因此该项目得到了ESA方面的结构工程师GoncaloRodrigues和热工程师MiguelCopano的支持。

关键的压力因素是运载火箭喷气发动机传播的振动、整流罩和级分离引起的冲击以及空气热通量引起的极端温度,以及一旦进入轨道后太阳和寒冷空间的交替暴露。

为了检查天线设计不仅可以生存而且可以继续按预期运行,该团队结合使用了计算机模拟和地面测试设施,包括电磁振动器、高温冲击台和热真空室。

“大部分测试是在纳瓦拉公立大学UPNA进行的,但欧空局的高功率射频实验室用于电晕放电测试,”维多利亚补充道。

“当射频天线被残留的大气层包围时——比如当发射器离开或返回行星大气层时——那么这种空气就有可能被无线电信号电离,有可能像闪电一样损坏释放。

“天线被放置在这个玻璃容器中,以便在天线运行时可以改变周围的空气水平;玻璃不会阻碍无线电信号。我们的全面测试活动将很快结束,希望能帮助天线找到新的市场,不仅用于发射器——例如,它们表现出的坚固性意味着它们也可以用于行星着陆器。”

“对于Anteral而言,这些天线的开发是我们在小型发射器市场定位的关键,”Anteral首席技术官FernandoTeberio解释说。

Anteral首席执行官ItziarMaestrojuan指出:“感谢ESA的支持,我们已经能够完全鉴定将用于Miura-1的天线,并希望用于可靠性是关键参数的许多其他发射器和不同应用。”