Tempête de sable, rayonnement cosmique ionisant, grand froid la nuit... Mars n'est pas très hospitalier ! C'est pour ces conditions extrêmes que l'équipe de recherche de Christophe Craeye, professeur à l'UCLouvain Louvain School of Engineering, développé des antennes pour l'instrument de mesure 'LaRa' (Lander Radioscience ), qui ira sur Mars en 2020.

Le laboratoire du Pr Craeye produit des antennes depuis plus de 15 ans, pour des usages divers :radars routiers, imagerie par résonance magnétique, suivre des objets équipés de puces d'identification par radiofréquence (RFID). Le but est toujours le même :récupérer à distance les données envoyées par un instrument de mesure (de la vitesse d'un véhicule, les fonctions internes du corps, l'emplacement d'un objet ou d'un individu, etc.).

Pour cette expertise, dans le cadre de la mission ExoMars, l'Agence Spatiale Européenne (ESA) a contacté (via Antwerp Space) l'UCLouvain. Le but de la mission est d'étudier la rotation de Mars afin d'en savoir plus sur la composition de son noyau et de déterminer si la planète était/sera un jour habitable. Comment? Au moyen de l'instrument LaRa, qui communiquera avec la Terre par ondes radio. D'où l'importance des antennes :elles reçoivent et émettent des ondes radio. En mesurant l'effet Doppler - la différence entre les fréquences des ondes émises en route (Terre-Mars) et celles en retour (Mars-Terre) - les antennes permettront de mieux comprendre le mouvement de Mars et donc la composition de son noyau. C'est pourquoi LaRa est équipé d'antennes 100% fabriquées par l'UCLouvain :une antenne de réception et deux antennes d'émission (dont une de secours).

Exigences de fabrication :

• Résilience :l'atmosphère terrestre nous protège des rayons du soleil et limite les écarts de température entre le jour et la nuit, qui rend notre planète habitable. Mars n'a pas d'atmosphère. Les températures varient de 80°C le jour (lorsque le soleil est le plus intense) à -125°C la nuit. Sans parler des vibrations générées par les tempêtes de poussière.
• Léger et miniaturisé :l'instrument LaRa sera équipé de multiples composants, chacun pour une utilisation spécifique dans le cadre de la mission de recherche ExoMars. Son poids total est réparti entre ses composants, qui doit donc être le plus petit et le plus léger possible.

La plus grande prouesse de l'équipe de l'UCLouvain :du concept au prototype, il a créé l'antenne en seulement trois mois.

Les avantages de la conception de l'UCLouvain :

• Un procédé de fabrication innovant :des antennes de forme inédite ont été créées par fraisage à partir d'un seul bloc d'aluminium, l'absence de soudure signifie une résistance accrue aux vibrations et aux variations de température, en plus d'être extrêmement léger. Les antennes de réception pèsent 132g maximum, les antennes émettrices 162g maximum. Et ils tiennent dans la paume de la main. L'originalité du design a séduit l'ESA.
• Sensibilité exceptionnelle :les antennes sont capables de capter un signal radio de n'importe quelle direction, et concentrez-le sur l'électronique du transpondeur - une zone de moins de 1 cm² au centre de l'antenne - pour le signal le plus fort possible.

Et ensuite ? Des applications se développent dans le domaine des communications par satellite. Et de nombreuses collaborations industrielles existent dans des domaines au-delà de l'espace et aussi variés que l'imagerie médicale, capteurs radiofréquence, radars et télécommunications.