小惑星探査機「ヘラ」は、どのように家に電話をかけるか

DARTミッションでクレーターが出来た小惑星ディモルフォスを撮影して地球に送る高利得アンテナ。ディモルフォスの質量と構成を評価し今後の地球防衛方法の参考にする　以下、www.DeepL.com/Translator（無料版）で翻訳しました。　宇宙の安全
小惑星探査機「ヘラ」は、どのように家に電話をかけるか
22/12/2022
NASAの探査機DARTとの衝突で軌道がずれた遠方の小惑星Dimorphosの、初のクローズアップ画像を送信するためのアンテナです。
ESAのHeraミッションの直径1.13mの高利得アンテナは、オランダのESTEC技術センターの一部であるコンパクトアンテナテストレンジで、1週間のテストキャンペーンを実施しました。
CATRの金属製の壁は外部からの電波を遮断し、発泡スチロールで覆われた内部は電波を吸収して反射を防ぎ、宇宙の空虚さを再現します。1回の試験には10時間以上かかり、アンテナを1度ずつ回転させながら、アンテナの詳細な信号形状を360度描き出しました。
「ハイゲインアンテナは、私たちが必要とする量のデータを受信し、コマンドを送信する唯一の手段であり、ローゲインアンテナはデータ量の少ない緊急通信のためのバックアップとして使用します」と、HeraのアンテナエンジニアVictoria Izaは説明します。
また、HeraのシステムエンジニアであるPaolo Concariは次のように述べています。「革新的な深宇宙トランスポンダと組み合わせることで、このアンテナはそれ自体が科学的な役割を果たすことになります。ディモルフォスを周回するヘラの速度のわずかな変化による信号のドップラーシフトは、小惑星の質量と形状を導き出すのに利用されます。しかし、この電波科学実験がうまくいくためには、アンテナの信号が長時間安定することが必要で、そのためにはアンテナ自体の形状を非常に精密に保つ必要があるのです。
ハイゲインアンテナは、ドイツとルーマニアのHPS社によって製造されました。同社は、アンテナのCATR試験性能がミッション要件を満たしていることを、シミュレーションされた電波データと比較しながら確認していました。
HPS社のFulvio Triberti氏は、「アンテナ反射板はカーボンファイバー製で、極端な温度や一般的な環境ストレスに対して非常に安定しており、耐性があります」とコメントしています。「総質量はわずか7.5kgで、地球から150万km離れたESAのユークリッド観測所向けに製作された小型モデルのスケールアップ版と言えます。しかし、「ヘラ」のアンテナは「ユークリッド」よりもさらに遠く、4億km以上もの距離を送受信する必要があるのです。
宇宙船の外側に位置するハイゲインアンテナは、打ち上げ時の加速度や宇宙空間での高温・低温の影響を特に受けやすいため、電波を通しながら熱を遮断するカプトン-ゲルマニウムサンシールドで覆って飛行させる予定です。

次に、ドイツのIABGで打ち上げ時のストレスを再現する振動試験を行い、オーストリアのAACで極端な温度を再現する熱真空試験を行います。そして、この環境試験でアンテナの高周波性能が低下していないことを確認するため、来春にCATRに戻される予定です。
CATRのテストキャンペーンを指揮したのは、アンテナのエンジニアであるInes Barbaryです。「このアンテナの課題は、利得が非常に高いことと、サイドローブが少なく、ビームが非常に狭く絞られた指向性です。私たちの試験信号は、アンテナからチャンバー内のハイゲインアンテナまで2mも離れていませんが、私たちの専門ソフトウェアが、まるで長距離を移動しているかのように信号を変換してくれます」。
ハイゲインアンテナは、信号を4000倍以上に増幅して地球に到達させ、わずか0.5度まで焦点を合わせ、宇宙船全体が母星に並ぶように移動させます。
「フライトハードウェアがこのように形になるのを見るのは素晴らしい気分です」とパオロは締めくくった。「そして、2024年10月の打ち上げ予定に間に合うように、関係者全員が素晴らしい仕事をしたのです。


ESA-SJM撮影