Damm stormar, joniserande kosmisk strålning, extrem kyla på natten ... Mars är inte särskilt gästvänlig! Det är för dessa extrema förhållanden som forskargruppen av Christophe Craeye, en professor vid UCLouvain Louvain School of Engineering, utvecklade antenner för mätinstrumentet 'LaRa' (Lander Radioscience), som kommer till Mars 2020.

Prof. Craeyes laboratorium har tillverkat antenner i mer än 15 år, för olika användningsområden:vägradarer, magnetisk resonanstomografi, spåra objekt utrustade med RFID-chips (radiofrequency identification). Målet är alltid detsamma:hämta fjärrdata som skickas av ett mätinstrument (om ett fordons hastighet, kroppens inre funktioner, ett objekts eller individs plats, etc.).

För denna expertis, som en del av ExoMars-uppdraget, European Space Agency (ESA) kontaktade (via Antwerp Space) UCLouvain. Uppdragets syfte är att studera Mars rotation för att lära sig mer om sammansättningen av dess kärna och avgöra om planeten var/kommer att en dag vara beboelig. Hur? Med hjälp av LaRa-instrumentet, som kommer att kommunicera med jorden via radiovågor. Därmed betydelsen av antenner:de tar emot och sänder ut radiovågor. Genom att mäta dopplereffekten – skillnaden mellan frekvenserna för de vågor som sänds ut på vägen (Jorden-Mars) och de på returen (Mars-Jorden) – kommer antennerna att göra det möjligt att bättre förstå Mars rörelse och därför sammansättningen av dess kärna. Det är därför LaRa är utrustad med 100 % UCLouvain-tillverkade antenner:en mottagande antenn och två sändande antenner (varav en är en backup).

Produktionskrav:

• Motståndskraft:Jordens atmosfär skyddar oss från solens strålar och begränsar temperaturvariationer mellan dag och natt, vilket gör vår planet beboelig. Mars har ingen atmosfär. Temperaturerna varierar från 80°C under dagen (när solen är som mest intensiv) till -125°C på natten. För att inte tala om vibrationer som genereras av dammstormar.
• Lätt och miniatyriserad:LaRa-instrumentet kommer att utrustas med flera komponenter, var och en för en specifik användning som en del av ExoMars forskningsuppdrag. Dess totala vikt är fördelad på dess komponenter, som därför måste vara minsta och lättast möjliga.

UCLouvain-teamets största bedrift:från koncept till prototyp, den skapade antennen på bara tre månader.

Fördelarna med UCLouvains design:

• En innovativ tillverkningsprocess:antenner med aldrig tidigare skådad form skapades genom fräsning från ett enda block av aluminium – ingen svetsning innebär ökat motstånd mot vibrationer och temperaturvariationer, förutom att vara extremt lätt. Mottagningsantennerna väger max 132g, sändningsantennerna max 162g. Och de passar i handflatan. Designens originalitet vann över ESA.
• Exceptionell känslighet:antennerna kan fånga en radiosignal från alla håll, och fokusera den på transponderns elektronik – en yta på mindre än 1 cm² i mitten av antennen – för starkast möjliga signal.

Vad härnäst? Tillämpningar utvecklas inom området för satellitkommunikation. Och många industriella samarbeten finns inom områden utanför rymden och lika varierande som medicinsk bildbehandling, radiofrekvenssensorer, radar och telekommunikation.