Il nuovissimo impianto di prova a radiofrequenza dell'ESA consente la misurazione diretta dei sistemi di antenna nelle condizioni di vuoto e negli estremi termici in cui lavoreranno, compreso il freddo dello spazio profondo. Presto sarà messo al lavoro per testare il radiometro della missione Juice, destinato a sondare le sottili atmosfere delle lune più grandi di Giove.

La struttura recentemente completata si chiama Camera Terahertz a campo vicino a bassa temperatura , o Lorentz. Con sede presso ESTEC nei Paesi Bassi, può testare sistemi RF ad alta frequenza come antenne autonome e radiometri completi tra 50 e 1250 Gigahertz nel vuoto di qualità spaziale per diversi giorni di seguito, di temperatura da soli 90 gradi sopra lo zero assoluto fino a 120 °C.

"Non c'è nient'altro al mondo come questo, " afferma Luis Rolo, ingegnere dell'antenna dell'ESA. "Consente una capacità completamente nuova nei test delle antenne RF.

"Il motivo per cui ne abbiamo bisogno è perché le variabili RF chiave come la lunghezza focale e l'allineamento di precisione sono influenzate dai materiali che si restringono con il freddo o si gonfiano con il calore. Di conseguenza, i test standard a temperatura ambiente non sono rappresentativi in ​​tali condizioni, a tutti gli effetti sono quasi diventano come strumenti diversi. Questo è diventato evidente già dalla missione Planck del 2009, che operava a temperature criogeniche per raccogliere tracce a microonde del Big Bang".

L'ingegnere delle antenne dell'ESA Paul Moseley aggiunge:"Ma mentre la necessità di una tale struttura è chiara, progettare, costruire e rifinire Lorentz si è rivelato estremamente impegnativo. Questo perché mentre un lato della camera raggiunge temperature molto alte o molto basse, l'altro lato deve rimanere a temperatura ambiente. Lo scanner che acquisisce la potenza del segnale RF e i modelli di campo deve essere mantenuto in condizioni ambientali costanti per garantire affidabilità, dati confrontabili tra loro".

Rendere possibile Lorentz significava prendere in prestito tecniche di progettazione dalla radioastronomia criogenica, insieme ai consigli approfonditi degli esperti termici e meccanici ESA:

"Questo è un progetto multidisciplinare, con tanti nuovi elementi per noi, come ingegneri di antenne, " aggiunge Luis "Durante le fasi di installazione e messa in servizio abbiamo avuto un notevole supporto da parte di persone che lavorano da molti anni con criocamere e sistemi meccanici complessi, come i team del vuoto termico ESA ed European Test Services e, naturalmente, l'officina elettromeccanica di ESTEC. Il loro supporto è stato molto prezioso e molto apprezzato".

La struttura si basa su una camera a vuoto in acciaio inossidabile di 2,8 m di diametro. Operare nel vuoto significava che i familiari rivestimenti delle pareti in schiuma appuntita, solitamente utilizzati per smorzare i segnali riflessi nelle camere di prova RF, dovevano essere sostituiti a causa del rischio di "degassamento" di contaminanti. Invece la resina epossidica al carbonio nero che incorpora grani di carburo di silicio assorbe e disperde i segnali.

L'azoto liquido può essere pompato nel rivestimento interno della camera a vuoto per raffreddarlo, o alternativamente azoto gassoso per aumentare la temperatura, tipicamente mirando a un "altopiano" stabile a scopo di test.

L'elemento di prova stesso può essere ruotato durante il test poiché lo scanner, la sua posizione controllabile fino a pochi millesimi di millimetro, registra il segnale dall'altro lato della barriera termica della camera. Mantenuto isolato da isolamento multistrato e un'intercapedine d'aria, questa barriera termica è in grado di muoversi per far sbirciare lo scanner mobile, raggiungendo un campo visivo di 70x70 cm.

La camera di Lorentz è arrivata all'ESTEC lo scorso settembre. Seguirono mesi di lavoro per integrarsi, testare e finalizzare la struttura. Sono già state effettuate campagne di test, raggiungimento delle prestazioni attese.

A maggio Lorentz valuterà il suo primo oggetto di volo:il radiometro Sub-millimeter Wave Imager della missione Juice dell'ESA, che esaminerà le scarse atmosfere delle lune galileiane di Giove e la loro interazione con l'atmosfera gioviana e il campo magnetico.