Las estaciones de espacio profundo escuchan mejor gracias a la tecnología europea

Estación de seguimiento de la ESA en Malargüe
19 julio 2013

Para poder recibir las débiles señales de los satélites que exploran las profundidades de nuestro Sistema Solar hace falta enfriar el receptor de las antenas hasta unos pocos grados por encima del cero absoluto. Gracias al apoyo de la ESA, esta tecnología está disponible por primera vez en Europa.

Con misiones de exploración como Gaia, BepiColombo o Juice listas para enviar grandes cantidades de datos científicos, era necesario actualizar las tres antenas de espacio profundo de la ESA. 

Las antenas de 35 metros de diámetro que la ESA tiene en Australia, España y Argentina utilizan un sistema de refrigeración criogénica para comunicarse con los satélites en banda X, en el rango de las microondas, al igual que los radares de tráfico. 

Estas frecuencias les permiten establecer un enlace de comunicaciones a través de unos 750 millones de kilómetros, el equivalente a la distancia entre el Sol y Júpiter.

Receptor criogénico

“Era necesario actualizar los receptores de las estaciones para aumentar su sensibilidad”, explica Stéphane Halté, responsable del proyecto en el ESOC, el Centro Europeo de Operaciones Espaciales de la ESA en Darmstadt, Alemania. 

“Las estaciones de espacio profundo de la ESA fueron diseñadas para estar ‘preparadas para el futuro’, por lo que siempre se tuvo previsto mejorar su tasa de transferencia de datos en función de las necesidades de misiones como Juice”. 

Sólo había un problema: para mejorar sus prestaciones hacía falta un circuito integrado muy específico – basado en el fosfuro de indio – que no se podía conseguir en Europa debido por culpa de restricciones internacionales.

Si no lo puedes comprar, fabrícalo

El desarrollo de la versión europea de este circuito fue financiado por el Programa de Investigación Tecnológica de la ESA, en colaboración con el Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH Zúrich) y con la Universidad Chalmers de Suecia. 

Este circuito permite operar un amplificador de gran sensibilidad a temperaturas por debajo de los -253°C, unos 20°C por encima del cero absoluto.

Low-noise amplifier module for space communication
Módulo del amplificador de bajo ruido

“Al mejorar las prestaciones de las estaciones de espacio profundo, podremos aumentar un 20% el retorno científico de estas misiones”, aclara Stéphane. 

Esta mejora permite utilizar las antenas de 35 metros de la ESA como si tuviesen 40 metros de diámetro, lo que a su vez permite reducir la potencia de transmisión a bordo del satélite. 

“Esta mejora es un claro beneficio para nuestros satélites en el espacio profundo, como los que ahora están explorando Marte y Venus y los que pronto viajarán a Mercurio, a los puntos de Lagrange y a Júpiter”, comenta Andrea Accomazzo, responsable de las operaciones de las misiones interplanetarias en el ESOC. 

La última de las tres estaciones de la ESA, la de Cebreros en España, se terminó de actualizar el pasado mes de junio.

Potenciando la competitividad europea

Las universidades involucradas en el desarrollo de este concepto han transferido la investigación a una empresa privada, Low Noise Factory, que ya comercializa esta nueva tecnología. Entre sus posibles clientes se encuentran los centros de radioastronomía y otras agencias espaciales.

La compañía Callisto France es la responsable de integrar el receptor criogénico. La Unión Europea y la región francesa de Midi-Pyrénées decidieron apoyar el trabajo de investigación y desarrollo de esta empresa, con el fin de garantizar un suministro europeo de varios tipos de amplificadores de bajo ruido. 

“El transistor europeo de fosfuro de indio ya ha superado los ensayos de certificación para salir al espacio, demostrando la gran fiabilidad de esta tecnología. A partir de ahora se podría utilizar a bordo de satélites, en el subsistema de comunicaciones, o como parte de un instrumento científico, como el instrumento HiFi de Herschel”, concluye Stéphane. 

“También hemos desarrollado otra versión del amplificador para frecuencias más altas, a 32 GHz. Esto permitirá aumentar todavía más la capacidad de retorno de datos de las futuras misiones espaciales”.

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