Der US-amerikanische Goddard Electromagnetic Echo Sounder hilft der NASA dabei, die Qualität von Antennen an Satelliten und Raumfahrzeugen zu testen, damit Missionen Daten zur Erde zurücksenden können.
Konische Strukturen dienen zur Unterdrückung von Schallwellen in der GEMAC-Kammer. Foto: NASA
An jedem beliebigen Tag kommuniziert das Netzwerk der NASA möglicherweise mit mehr als 100 Missionen im Weltraum. Ob es darum geht, Kontakt mit Astronauten im Orbit aufrechtzuerhalten oder den Weltraum zu beobachten, Dutzende von Satelliten und Raumfahrzeugen haben eines gemeinsam: Sie benötigen Antennen. Ohne Antennen zur Kommunikation mit der Erde wären die Missionen der NASA laut Phys.org nicht möglich. Um sicherzustellen, dass die Antennen den Herausforderungen der Raumfahrt gerecht werden, sind rigorose Tests am Boden in simulierten Weltraumumgebungen erforderlich. Die Goddard Electromagnetic Anechoic Chamber (GEMAC) im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, dient seit mehr als 50 Jahren als Testgelände für Antennen.
Reihen kobaltblauer Kegel in Goddards Antennenraum erinnern an die Schallschutzkammern in Aufnahmestudios. Dieser Raum ähnelt in mancher Hinsicht, doch anstatt Schallwellen zu neutralisieren, blockiert die Anlage Funksignale und eliminiert Funkwellenreflexionen innerhalb des Raumes.
Genau wie bei der Vorbereitung von Songs für ein Musikalbum können Umgebungsgeräusche, die ein Mikrofon aufnimmt, eine einwandfreie Aufnahme ruinieren. Dasselbe gilt für Radiowellen, wenn Ingenieure die Antenne eines Raumfahrzeugs testen wollen. Die Funkumgebung auf der Erde ist laut. AM- und FM-Sendungen, Fernsehsignale, Mobiltelefone und sogar Mikrowellenherde erzeugen Radiofrequenzen (RF). Um die relativ ruhige HF-Umgebung des Weltraums zu simulieren, müssen Ingenieure die Antenne während des Tests von allen anderen Radiowellen auf der Erde isolieren.
Diese Aufgabe übernehmen die konischen Säulen, die Boden und Wände des Raumes säumen. Diese Säulen aus Polyurethanschaum wirken als Mikrowellenabsorber. Sie blockieren Lärm und Störungen von außen. In der „Ruhezone“ des Raumes sorgen sie für die reflexionsarme Umgebung, die die Antenne im Weltraum vorfinden würde.
Mithilfe der Funksperrumgebung können die Ingenieure von Goddard die Sende- und Empfangsqualität der Antennen genau messen. Wenn das Antennensignal während des Fluges nicht in die vorgesehene Richtung gerichtet ist, können Missionsdaten verloren gehen oder sogar das gesamte Raumfahrzeug, wenn eine wichtige Anweisung übersehen wird.
Ohne GEMAC wäre der Antennenentwicklungs- und Testprozess vergleichbar mit einem Buchhalter, dem sein Computer weggenommen wurde, sagt Goddard-Ingenieur Ken Hersey. Da die NASA-Missionen und die damit verbundenen Antennen im Laufe der Zeit zunahmen, mussten die Ingenieure von Goddard GEMAC modernisieren, um Schritt zu halten. Hersey war der leitende Konstrukteur der letzten Generalüberholung im Jahr 1997, die den Frequenzbereich erweiterte, den die Antenne für Tests abdecken konnte. Der Raum dient auch der Kalibrierung wissenschaftlicher Instrumente wie Radar- und Mikrowellenstrahlungssensoren.
Kürzlich zertifizierte GEMAC sowohl die Antenne des Roman-Weltraumteleskops als auch die Mission Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem (PACE). Nach dem Start werden ihre bahnbrechenden Beobachtungen zu Erkenntnissen über Dunkle Materie und Dunkle Energie (ROMAN) sowie über Luftqualität, Ozeangesundheit und Klimawandel auf der Erde (PACE) führen.
An Khang (Laut Phys.org )
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