Stof stormen, ioniserende kosmische straling, extreme kou 's nachts ... Mars is niet erg gastvrij! Het is voor deze extreme omstandigheden dat het onderzoeksteam van Christophe Craeye, een professor aan de UCLouvain Louvain School of Engineering, ontwikkelde antennes voor meetinstrument 'LaRa' (Lander Radioscience), die in 2020 naar Mars gaat.

Het laboratorium van prof. Craeye produceert al meer dan 15 jaar antennes, voor verschillende toepassingen:wegradars, magnetische resonantie beeldvorming, tracking-objecten uitgerust met radiofrequentie-identificatie (RFID)-chips. Het doel is altijd hetzelfde:op afstand gegevens ophalen die door een meetinstrument zijn verzonden (van de snelheid van een voertuig, de interne functies van het lichaam, de locatie van een object of individu, enzovoort.).

Voor deze deskundigheid als onderdeel van de ExoMars-missie, de European Space Agency (ESA) nam (via Antwerp Space) contact op met UCLouvain. Het doel van de missie is om de rotatie van Mars te bestuderen om meer te weten te komen over de samenstelling van de kern en om te bepalen of de planeet ooit bewoonbaar was/zal worden. Hoe? Door middel van het LaRa-instrument, die via radiogolven met de aarde zal communiceren. Vandaar het belang van antennes:ze ontvangen en zenden radiogolven uit. Door het Doppler-effect te meten - het verschil tussen de frequenties van de golven die onderweg worden uitgezonden (Aarde-Mars) en die op de terugkeer (Mars-Aarde) - zullen de antennes het mogelijk maken om de beweging van Mars en dus de samenstelling van zijn kern. Daarom is LaRa uitgerust met 100% UCLouvain-antennes:een ontvangstantenne en twee zendantennes (waarvan één een back-up).

Productievereisten:

• Veerkracht:de atmosfeer van de aarde beschermt ons tegen de zonnestralen en beperkt temperatuurschommelingen tussen dag en nacht, wat onze planeet bewoonbaar maakt. Mars heeft geen atmosfeer. Temperaturen variëren van 80° C gedurende de dag (wanneer de zon het meest intens is) tot -125° C 's nachts. Om nog maar te zwijgen van trillingen die worden gegenereerd door stofstormen.
• Lichtgewicht en geminiaturiseerd:het LaRa-instrument zal worden uitgerust met meerdere componenten, elk voor een specifiek gebruik als onderdeel van de ExoMars-onderzoeksmissie. Het totale gewicht wordt verdeeld over de componenten, die daarom zo klein en licht mogelijk moet zijn.

Het grootste wapenfeit van het UCLouvain-team:van concept tot prototype, het creëerde de antenne in slechts drie maanden.

De voordelen van het ontwerp van UCLouvain:

• Een innovatief fabricageproces:antennes met een ongekende vorm werden gecreëerd door te frezen uit een enkel blok aluminium - geen laswerk betekent een verhoogde weerstand tegen trillingen en temperatuurschommelingen, naast het feit dat het extreem licht van gewicht is. De ontvangstantennes wegen maximaal 132 g, de uitzendende antennes 162g maximaal. En ze passen in de palm van de hand. De originaliteit van het ontwerp won de ESA.
• Uitzonderlijke gevoeligheid:de antennes zijn in staat om een ​​radiosignaal vanuit elke richting op te vangen, en richt het op de elektronica van de transponder - een gebied van minder dan 1 cm² in het midden van de antenne - voor het sterkst mogelijke signaal.

Wat nu? Op het gebied van satellietcommunicatie worden toepassingen ontwikkeld. En er bestaan ​​veel industriële samenwerkingen op gebieden buiten de ruimte en zo gevarieerd als medische beeldvorming, radiofrequentiesensoren, radar en telecommunicatie.