Minulý týden jsme Vám po několikaměsíčním čekání přinesli druhý díl seriálu Evropský vědecký JUICE, ve kterém se věnujeme postupnému vývoji jednotlivých dílů první vědecké sondy, která patří mezi velké evropské projekty. V článku jsme slibovali, že za pár dní přineseme další díl, jelikož Evropská kosmická agentura po dlouhé pauze vydala dva články krátce po sobě. Dnes přichází čas na slibovaný článek a konečně opustíme vakuové komory a tepelné zkoušky. Z prvních dvou dílů by totiž čtenář mohl snadno získat mylný dojem, že se jedná o jediný typ zkoušek před letem do vesmíru. A to by byla chyba. Přijměte proto pozvání do komory Hertz, která se nachází v technologickém středisku Evropské kosmické agentury v nizozemském ESTECu.
Zdroj: http://sci.esa.int
V září letošního roku byl do této komory umístěn zmenšený exemplář antény přístroje RIME, který na sondě JUICE poletí k Jupiteru. Samotný přístroj RIME je ve své technologické podstatě radar schopný studovat materiál uložený pod ledovým krunýřem. Jeho pracovní frekvence bude 9 MHz a měl by pomoci na dálku prověřit podpovrchové struktury velkých jupiterových měsíců. Radiové signály vysílané 16 metrů dlouhou dipólovou anténou proniknou ledem na povrchu měsíců až do hloubky devíti kilometrů, přičemž přístroj dokáže z jejich odrazů vyčíst údaje s vertikálním rozlišením mezi 50 a 140 metry.
Zdroj: http://sci.esa.int
Až bude sonda ve vesmíru, bude fungování tohoto přístroje ovlivňovat celá řada faktorů včetně vyzařovacího diagramu (radiation pattern) antény. Tento diagram budou ovlivňovat jednak značná velikost samotné sondy, dále pak orientace solárních panelů a také 10,6 metru dlouhé rameno MAG, na kterém budou senzory přístrojů J-MAG a RPWI (tomuto ramenu jsme se věnovali v minulém díle našeho seriálu).
Počáteční fáze sledování chování antény přístroje RIME bylo realizováno pomocí modelování a simulací, ovšem pro dokonalé ověření všech procesů je nezbytný fyzický model. Ke komplexním zkouškám vyzařovacího diagramu by byla zapotřebí celá sonda včetně solárních panelů, ale také šestnáctimetrová anténa. Tak rozměrné díly se však do komory pro měření elektromagentické kompatibility v ESTECu umístit nedají. Ke slovu proto přišel model zmenšený oproti originálu v měřítku 1:18. Ten obnášel jak samotnou anténu RIME, tak i zjednodušenou konstrukci těla sondy.
Zdroj: http://sci.esa.int
Použití zmenšeného modelu pro zkoušky přineslo výhodu nejen v tom, že testované konstrukce byly mnohem menší (třeba anténa RIME měřila pouze 80 centimetrů), ale stejně tak bylo možné zvýšit provozní frekvence na 162 MHz, což je frekvence, která se mnohem lépe hodí pro zkoušky v bezodrazových komorách.
Jak již bylo uvedeno v nadpisu článku, ke zkouškám posloužila komora Hertz, ve které se kombinují dva typy testovacích prostředí – Compensated Compact Range (CCR) and a Near Field Range (NFR). Druhý jmenovaný typ posloužil ke zkouškám společně s externím vysílačem, který produkoval signál, pro zachycení anténou. Samotná vysílací jednotka byla vyvinuta přímo v ESTECu speciálně pro tento účel. V komoře proběhlo hned několik zkoušek s různou orientací solárních panelů a nyní se budou získaná data porovnávat s údaji získanými během simulací. Tímto porovnáním se ověří, že vývoj probíhá správně a že je celý simulační proces dobře nastavený.
Zdroj: http://sci.esa.int
Během měření se model antény RIME otáčel ve dvou osách, aby bylo možné sledovat změny blízkých elektrických polí na sférickém povrchu v blízkosti modelu. Údaje o blízkých polích se použijí k odhadu chování vzdálených polí, což je hlavní oblast zájmu, jelikož je to blíže ke skutečnému chování reálné antény.
Celá testovací kampaň byla z velké části demonstrací technologického přístupu, díky které bude možné velmi přesně vyladit jednotlivé parametry. V dalších fázích bude chování antény simulováno na velmi přesných modelech, které budou vybaveny všemi faktory, které mohou ovlivňovat diagram antény. Tyto výsledky poslouží jako vstupní údaje pro tým vyvíjející přístroj RIME. Ti využijí tyto údaje k celkovým zkouškám chování přístroje a k jeho kalibraci ve vesmíru. Na závěr se ještě sluší poznamenat, že hlavním vývojářem zodpovědným za přístroj RIME je Università degli Studi z italského Trenta.
Zdroje informací:
http://sci.esa.int/
Zdroje obrázků:
http://sci.esa.int/…/JUICE_RIME_antenna_in_HERTZ_facility_Sep2018_7.jpg
http://sci.esa.int/…/JUICE_RIME_antenna_in_HERTZ_facility_Sep2018_1.jpg
http://sci.esa.int/…/JUICE_RIME_antenna_in_HERTZ_facility_Sep2018_5.jpg
http://sci.esa.int/…/JUICE_RIME_antenna_in_HERTZ_facility_Sep2018_2.jpg
http://sci.esa.int/…/JUICE_RIME_antenna_in_HERTZ_facility_Sep2018_6.jpg
„9 MHz“
Opravdu – jen 9 MHz – neměli by být spíše 9 GHZ.
9 Mhz jsou krátké vlny a ty jsou na radary pokud vím nepoužitelné.
I v originálním textu na webu ESA se píše: RIME is an ice-penetrating radar, operating at a frequency of 9 MHz, that will be used to remotely probe the subsurface structure of the large moons of Jupiter.
P.S. Ještě jsem dodatečně hledal dál a o 9 MHz se píše i v tomto pdf na straně 12: Transmitted central frequency (MHz) 9
Děkuji viz,
můj komentář níže.
Můj omyl byl z toho důvodu, že krátké vlny se z důvodu jejich odrazu v ionosféře vůbec nedají posílat do vesmíru a tudíž by po odrazu nikam neprošly. Na to je nutná frekvence alespoň 30 Mhz.
9 GHz vlny by pronikly do ledu maximálně několik metrů. Na hloubkový průzkum jsou třeba delší vlny, i když je s nimi dost jiných problémů – velikostí antény počínaje, mizerným rozlišením nekonče.
spíš několik cm a jestli vůbec 😛
Tak si nejsem již tak jistý – na speciální radar možná ano jen 9 Mhz- je to opravdu zajímavé – můj omyl byl kvůli mým zkušenostem s šířením krátkých vln v ionosféře Země.
https://cs.wikipedia.org/wiki/Kr%C3%A1tk%C3%A9_vlny
Analogii (možná, pravda, trochu vzdálenou) bych hledal v ELF komunikaci s ponorkami. Čím nižší frekvence, tím hlouběji projde signál vodou.
Trochu jsem si připomněl „staré amatérské doby“. Nejde mi dohromady délka antény 14,4m/9MHz, nebo pak v měřítku 1:18 80cm/156Mhz. Poloviční rozměr antény mi vychází na 95,8cm/156MHz. Počítám špatně, něco jsem přehlédl? Lambda=C/f
Lambda=m vlnová délka, ideální délka antény
C=rychlost světla v m/s
f=Hz
Jinak moc díky za pohled pod pokličku do těchto testů. Hlavně to zmenšení mě zaujalo + odpovídající změna frekvence.
Jsme rádi, že se článek líbil.
Sedí to přesně, anténa je 16m, což je lambda/2 pro 9 Mhz, neboli každý „foton“ má 32 metrů. Čím větší foton, tím hlouběji pronikne do vodivého materiálu – kapitáni ponorek by mohli vyprávět.
Zdravím,
tak to si mi moc nepomohl. 80cm a 162Mhz dohromady prostě nejde a ani s měřítkem 1:18. Čekal bych, že anténa makety bude mít cca 92,5cm
Výpočet:
299792458/9000000=33.31m, lambda/2 je pak 16.65m a v měřítku 1:18 je to ale cca 92,5cm. Nebo rovnou 299792458/162000000=1,85m, lambda/2 je pak 0,925m.
Zřejmě je údaj o délce antény makety velmi orientační…
Jo jo, ked som si na zaciatku clanku precital, ze testovali zmenseny model, tak som si pomyslel, ze to museli nalezite zmensit aj vlnovu dlzku, nie? A ono sa to hned nizsie spomenulo a cisla sedeli.
Drobnost, ale potesi. Dik za clanok.
Rádo se stalo. 😉
Podle úvodní fotky jsem čekal, že budou testovat akustickou odolnost 🙂 Tam by byl zvuk 🙂 A ono je to na elmag.