Kapacita navýšena o téměř 80 %! Koncem července 2024 byl na komunikační stanici Malargüe pro hluboký vesmír dokončen důležitý proces modernizace, který umožní kosmickým misím odesílat na Zemi mnohem více dat. S tím, jak roste počet kosmických sond v hlubokém vesmíru, stoupá počet mezinárodních žádostí, objevují se nové a intenzivnější datové proudy, můžeme říct, že poptávka po službách pozemních stanic určených ke komunikaci s hlubokým vesmírem, nebyla nikdy větší. A přitom nabídka dosahuje téměř své plné kapacity. Evropská kosmická agentura proto zahájila rozsáhlou modernizaci svých stanic, včetně využití nové kryogenní technologie, aby dodala dech třem anténám ve své globální síti pozemních stanic (Estrack).
Koncem loňského července program dokončil kryogenní činnosti na argentinské stanici Malargüe, což jí umožnilo stahovat až o 80 % více vědeckých dat od stále komplexnějších vědeckých misí s navýšením až o 60 % pro mise v hlubokém vesmíru – jako je třeba Juice, či BepiColombo. Dokončení modernizace uleví potřebám na provozní kapacity misí ESA v dalších letech, ale také poskytne budoucím misím nové možnosti.
Zdroj: https://www.esa.int/
Jak to celé funguje? Když anténa zachytí signál a dekóduje ho, může být ovlivněna rušením na pozadí. Jde o tzv. tepelný šum, který limituje jejich citlivost a přenosovou datovou rychlost. Jedním ze způsobů, jak tento šum potlačit, je kryogenně ochladit spoj propojující samotnou fyzickou anténu s vysílačem a přijímačem stanice – tzv. anténní přívod (antenna feed). „Zvýšený poměr signálu vůči šumu je klíčem při návrhu, vylepšování i provozu antén,“ vysvětluje Stéphane Halté, projektový manažer pozemních komunikačních stanic agentury ESA a dodává: „Při teplotě 10 Kelvinů (-263°C) můžeme oproti pokojové teplotě snížit šum na minimum a zvýšit kapacitu antény o 60 a 80 %.“
Nový kryogenní přívod využívá novou generaci kryogenního zesilovače s velmi nízkým šumem (LNA), které vyvinuli univerzitní partneři jako švýcarský ETH Zurich a švédský Chalmers. Tyto LNA jsou nyní komercionalizovány přes spin-off firmy LNF a Diramics. Stejná technologie se dnes používá při vývoji kvantových počítačů. Jde o příklad, kde technologický vývoj agentury ESA může podpořit širokou vědeckou komunitu a zlepšit konkurenceschopnost evropských firem.
Vývoj kryogenně chlazeného přívodu pro pásmo Ka byl financován programem ESA Technology Development Element a první prototyp byl postaven a otestován francouzskou společností Callisto Space. Stejná společnost dodala také provozní jednotky, o jejichž integraci na komunikačních stanicích ESA se postarala kanadská firma Calian. Malargüe je druhá anténa, která dostala toto kryogenní vylepšení přívodu. Jako první jej začala v roce 2023 využívat pozemní komunikační stanice Cerebros. Kryogenní technologie je dnes již pro pozemní komunikační stanice agentury ESA standardem a budou ji využívat i nové antény, jako je třeba New Norcia 3.
Přeloženo z:
https://www.esa.int/
Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/esa_multimedia/images/2024/06/snowy_malarguee/26190008-1-eng-GB/Snowy_Malarguee.jpg
https://www.esa.int/…/cool_upgrade_for_deep-space_dish/25463502-4-eng-GB/Cool_upgrade_for_deep-space_dish.jpg
Podle té teploty používají tekuté hélium. To je čím dál dražší. Použitím tekutého dusíku by se zhoršili o kolik? Přece jenom je mnohem levnější a dostupnější.
O hodně. Pro tyto aplikace prakticky nemá smysl používat něco jiného než hélium. To je problém mikrovlnné komunikace. Přijímané signály jsou na takových vlnových délkách, že je ruší i tepelné záření při teplotách kapalného dusíku. Kdyby se komunikovalo laserem (což má zase jiné problémy), dusík by stačil.
Pokud mají systém dobře zapouzdřený, měly by být ztráty hélia minimální (i když nulové být nemohou). Možná větší problém než samotné hélium je cena zařízení schopného chlazení na tak nízkou teplotu.
Jen bych chtěl zdůraznit, že se jedná o chlazení součástek uvnitř zařízení. Což bude fungovat stejně i v Africe. Titulní fotografie vtipně naznačuje, jako by někdo nechal od té héliové „chladničky“ nějakou chvíli otevřené dveře 🙂