Una red europea de formación hace avanzar la tecnología para aplicaciones de los satélites
Los componentes y sistemas de radiofrecuencia de las cargas útiles de los satélites son esenciales para cumplir los objetivos de las misiones y ayudar a los equipos de tierra y los sistemas de telecomunicaciones. Por tanto, se necesitan nuevas tecnologías y técnicas para responder a las nuevas aplicaciones y retos tecnológicos de los satélites.
Favorecer el talento en tecnología espacial
El proyecto TESLA, financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie, ha estado a la vanguardia de este empeño, abordando cuestiones tecnológicas clave para futuras aplicaciones de los satélites. «Hemos reunido a destacados grupos de investigación científica y organizaciones industriales de toda Europa con experiencia complementaria en tecnología de radiofrecuencia, diseño electromagnético, materiales avanzados y tecnologías de fabricación», señala el coordinador del proyecto, Jiasheng Hong. En TESLA se ha formado a quince investigadores noveles que también se han matriculado para realizar su doctorado en ocho instituciones académicas. Estos investigadores, junto con personal universitario, científico e industrial, analizaron tecnologías nuevas y habilitadoras para cargas útiles flexibles por satélite, sistemas de grandes constelaciones, comunicaciones de alta velocidad, teledetección y plataformas de grandes satélites. Además de la formación técnica, los investigadores han participado en actividades de formación y divulgación empresarial y de innovación, a fin de potenciar la economía espacial europea y catalizar unos efectos económicos y sociales más amplios.
Superar los límites de la tecnología de los satélites
En TESLA se han logrado avances significativos respecto al estado de la técnica en muchos ámbitos. Hong señala varios avances, como la integración en un chip de subsistemas ortogonales posibilitada por el giro de banda ancha a 220-325 GHz, según se informa en este artículo. Otros logros dignos de mención son el desarrollo de un filtro miniaturizado de banda ultraancha extremadamente compacto basado en la tecnología de resonador cuasilunar integrado en sustrato. Este filtro se presentó en el IEEE MTT-S International Microwave Filter Workshop de 2021. Los investigadores también estudiaron dispositivos sintonizables, al tiempo que se mantenía un rendimiento selectivo en frecuencia de alta Q. Se ha logrado fabricar un «frontend» de antena reconfigurable para radares que utiliza un novedoso circuito de conmutación. Además, los diseños de transiciones de guía de ondas reconfigurables y unidades de conjuntos de antenas ofrecieron prestaciones de banda ancha y funciones flexibles en un sistema de formación de haces para aplicaciones de comunicaciones por satélite.
Estudio de nuevos materiales y técnicas de fabricación
Se utilizó un material cerámico como resonador eficaz en filtros adecuados para la tecnología de los satélites. Los investigadores también emplearon materiales cerámicos a base de compuestos de aluminio y nitruro, centrándose en sus propiedades y métodos de sinterización. El equipo de TESLA también ha superado los límites de las técnicas de fabricación, al lograr componentes pasivos no planos con características mejoradas. Se fabricaron varios prototipos de estructuras de filtrado de paso bajo utilizando técnicas de fabricación por adición de metales. Varios componentes, como los diplexores de guía de ondas, demostraron amplios rangos de sintonía utilizando sintonizadores novedosos a base de materiales dieléctricos. Los avances en «hardware» milimétrico para la próxima generación de comunicaciones por satélite se recogen en más de diez artículos científicos. Además, en el proyecto se desarrollaron componentes micromecanizados de silicio de alto rendimiento para aplicaciones de los satélites en la gama de frecuencias de terahercios. Se han elaborado varios conceptos de filtros metamateriales o metasuperficiales para mejorar la reconfigurabilidad de los componentes y el rechazo fuera de banda. Por último, se desarrollaron herramientas de optimización de la topología para producir componentes miniaturizados de alta potencia mediante técnicas de fabricación por adición.
El legado de TESLA y sus efectos duraderos
«En conjunto, en TESLA se ha contribuido significativamente a la economía espacial europea desarrollando la flexibilidad de la carga útil, la tecnología del internet de las cosas espacial, las comunicaciones de alta velocidad, la teledetección y la tecnología de alta potencia», afirma Hong. A lo largo de sus cuatro años y medio de duración, en el proyecto se han forjado fuertes vínculos entre socios universitarios y científicos y socios industriales y otros proyectos relacionados con el espacio. El equipo de TESLA ha conseguido importantes logros, como la solicitud de tres patentes, una de las cuales se ha vendido a Airbus. Además, se han publicado sesenta artículos en revistas y ponencias en congresos, y hay más resultados de investigación en camino.
Palabras clave
TESLA, espacio, comunicaciones por satélite, antena, fabricación por adición