La toute dernière installation de test radiofréquence de l'ESA permet la mesure directe des systèmes d'antennes dans les conditions de vide et les extrêmes thermiques dans lesquels ils fonctionneront, y compris le froid de l'espace lointain. Il sera bientôt mis au travail pour tester le radiomètre de la mission Juice, destiné à sonder les fines atmosphères des plus grandes lunes de Jupiter.

L'installation récemment achevée s'appelle la chambre térahertz en champ proche à basse température , ou Lorentz. Basé à l'ESTEC aux Pays-Bas, il peut tester des systèmes RF haute fréquence tels que des antennes autonomes et des radiomètres complets entre 50 et 1250 Gigahertz dans un vide de qualité spatiale pendant plusieurs jours, à une température de seulement 90 degrés au-dessus du zéro absolu jusqu'à 120 °C.

"Il n'y a rien d'autre comme ça dans le monde, " explique Luis Rolo, ingénieur d'antenne de l'ESA. " Cela permet une toute nouvelle capacité de test d'antenne RF.

« La raison pour laquelle nous en avons besoin est que les variables RF clés telles que la distance focale et l'alignement de précision sont influencées par le rétrécissement des matériaux par le froid ou le gonflement par la chaleur. devenir comme des instruments différents. C'est devenu une évidence dès la mission Planck de 2009, qui fonctionnait à des températures cryogéniques pour capter les traces micro-ondes du Big Bang."

L'ingénieur d'antenne de l'ESA, Paul Moseley, ajoute :« Mais alors que le besoin d'une telle installation est clair, conception, la construction et la finition de Lorentz se sont avérées extrêmement difficiles. En effet, alors qu'un côté de la chambre atteint des températures très élevées ou très basses, l'autre face doit rester à température ambiante. Le scanner qui acquiert la puissance du signal RF et les modèles de champ doit être maintenu dans des conditions environnementales stables pour garantir la fiabilité, données comparables."

Rendre Lorentz possible signifiait emprunter des techniques de conception à la radioastronomie cryogénique, accompagnés des conseils avisés des experts thermiques et mécaniques de l'ESA :

"C'est un projet tellement multidisciplinaire, avec tant de nouveaux éléments pour nous, en tant qu'ingénieurs d'antenne, " ajoute Luis " Tout au long des phases d'installation et de mise en service, nous avons bénéficié d'un soutien remarquable de la part de personnes qui travaillent avec des chambres cryogéniques et des systèmes mécaniques complexes depuis de nombreuses années, comme les équipes de vide thermique de l'ESA et d'European Test Services et bien sûr l'atelier Electro-Mécanique de l'ESTEC. Leur soutien a été très précieux et grandement apprécié."

L'installation s'articule autour d'une chambre à vide en acier inoxydable de 2,8 m de diamètre. Le fonctionnement sous vide signifiait que les revêtements muraux en mousse hérissés familiers habituellement utilisés pour amortir les signaux réfléchis dans les chambres de test RF ont dû être remplacés en raison du risque de «dégazage» des contaminants. Au lieu de cela, l'époxyde de carbone noir incorporant des grains de carbure de silicium absorbe et diffuse les signaux.

L'azote liquide peut être pompé dans le revêtement intérieur de la chambre à vide pour le refroidir, ou alternativement de l'azote gazeux pour faire monter la température, ciblant généralement un «plateau» stable à des fins de test.

L'élément de test lui-même peut être tourné pendant le test car le scanner - sa position contrôlable jusqu'à quelques millièmes de millimètre - enregistre son signal de l'autre côté de la barrière thermique de la chambre. Maintenu isolé par une isolation multicouche et un entrefer, cette barrière thermique est capable de se déplacer pour laisser passer le scanner mobile, atteindre un champ de vision de 70x70 cm.

La chambre de Lorentz est arrivée à l'ESTEC en septembre dernier. Des mois de travail suivis pour intégrer, tester et finaliser l'installation. Des campagnes de tests ont déjà été menées, atteindre les performances attendues.

En mai, Lorentz évaluera son premier élément de vol :le radiomètre Sub-millimeter Wave Imager de la mission Juice de l'ESA, qui étudiera les rares atmosphères des lunes galiléennes de Jupiter et leur interaction avec l'atmosphère jovienne et le champ magnétique.