Papírvékony antenna
(Rovat: Új eszközök és anyagok, Lássuk és halljuk egymást - 2016.04.23 08:15.)

A szó szoros értelmében papírvékony, 5 méter átmérőjű antenna űrbeli viselkedését tesztelte az ESA az ESTEC nagy űrszimulátorában.

A kísérleti eszköz a LABUM nevet kapta, ami az ultrastabil héjmembrán alapú nagy apertúrájú eszközök (Large Apertures Based on Ultrastable Shell-Membrane) rövidítése. Az új technológiát a Müncheni Műszaki Egyetem Ultrakönnyű Szerkezetek Intézetében fejlesztették ki. A képeken látszik, hogy az antenna áttetsző, mert mindössze néhány tized milliméter vastag, vagyis vékonyabb egy kártyalapnál.

A kísérleti, 5 m átmérőjű antennát beeresztik az ESA nagy űrszimulátorába. (Kép: ESA / LSS / Leri Datashvili)

Az űrtávközlésben és az űrben gyűjtött földmegfigyelési és tudományos adatok továbbításához egyre nagyobb méretű antennákra van igény. Az európai ipar eddig legfeljebb 4 méter átmérőjű antennákat tudott gyártani, miközben az oroszok, az amerikaiak és a japánok ennél sokkal nagyobb antennákat használnak az űrben. Ezt a lemaradást szeretné az új technológiával az európai ipar behozni.

A LABUM parabolaantenna az ESA nagy űrszimulátorában készen áll a február végén megkezdett hő- és vákuumtesztekre. A sötét felületen lévő fehér pontok segítségével követik a fotogrammetriai kamerák az antenna hő hatására fellépő torzulását. (Kép: ESA / G. Porter)

Az antenna visszaverő felülete (a reflektor) szénszállal erősített szilíciumból készült, aminek két előnye is van: a rugalmasság és a termo-elasztikus stabilitás (utóbbi azt jelenti, hogy az antenna széles hőmérséklet-tartományon belül megtartja eredeti alakját. A LABUM kísérletekben kifejlesztett anyag megtartja az alakját, ezért nincs szükség a dróthálóból készített antennafelületek esetén használt tartó-feszítő szerkezetre, így sokkal kisebb tömegű lesz az antenna tartószerkezete. Az elkészült prototípus elvben felnagyítható, a technológiával legalább 18 méter átmérőjű antenna is készíthető.

Az ESA ESTEC űrközpontjában (Noordwijk, Hollandia) működő nagy űrszimulátor személyzeti bejárata. A szimulátor 15 méter magas és 10 méter átmérőjű belső terében űrbeli körülmények között tudják végezni a különböző eszközök vizsgálatát. A tetején lévő nyíláson keresztül akár egy egész műholdat beereszthetnek a kamrába. (Kép: ESA / G. Porter)

Az antennafelület vizsgálatát februárban kezdték meg az ESA ESTEC technológiai központjában (Noordwijk, Hollandia) működő nagy űrszimulátorban (LSS, Large Space Simulator). Európa legnagyobb űrminősítésű vákuumkamrájában a folyékony nitrogénnel hűtött falaknak köszönhetően szimulálható a világűr hidege, míg a hatalmas teljesítményű fényforrások rendszerével olyan erős besugárzást hoznak létre, amilyen az világűrben a közvetlen napfény hatására éri az eszközöket. A háromnapos vizsgálatsorozatban elsősorban arra voltak kíváncsiak, hogyan reagál az antenna a nagy hőmérséklet-különbségekre. Előállították azt a legkedvezőtlenebb esetet, amikor a reflektorfelület közepét közvetlenül éri a napsugárzás, miközben az antenna pereme –100 °C-nál hidegebb marad. Az antennafelület hőmérsékletét termopárokkal és infravörös kamerákkal, a felület milliméteres torzulásait pedig fotogrammetriai kamerákkal mérték.

A LABUM kísérletet végző csapat az 5 méteres reflektorfelület előtt, 2016. február 23-án. (Kép: ESA / Alexander Ihle)

A LABUM megalkotása az ESA technológiafejlesztési alapprogramjának része, fővállalkozója a Müncheni Műszaki Egyetem.