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System-on-Chip Millimeter-wave Radiometers for Space-based Detection of Solar Flares

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Radiómetros de alta resolución para medir la actividad de las erupciones solares

Las erupciones solares, explosiones gigantescas de radiación, pueden afectar a la atmósfera y, potencialmente, dejar fuera de servicio sistemas eléctricos, de comunicaciones y de navegación. Un radiómetro de microondas miniaturizado de nuevo diseño destinado una plataforma situada en el espacio debería ofrecer a los astrónomos información sin precedentes sobre uno de los fenómenos más violentos del sistema solar.

Investigación fundamental

Los telescopios actuales en tierra para la observación de las erupciones solares pueden predecir este fenómeno de modo que podemos protegernos mejor de sus efectos. Sin embargo, para facilitar un conocimiento más profundo del Sol en todas las escalas espaciales y complementar la investigación solar en tierra, se necesitan receptores más sensibles, especialmente en las longitudes de onda submilimétricas. Aunque la integración de radiómetros en un chip de silicio se ha estudiado desde 2008, hasta el momento nunca se había sugerido la implementación de estos radiómetros miniaturizados en la banda Ka para la observación de erupciones solares. Las misiones con microsatélites, nanosatélites y picosatélites de bajo coste pueden mejorar drásticamente el conocimiento sobre la actividad del Sol en el rango de las microondas. En el marco del proyecto FLARES (System-on-chip millimeter-wave radiometers for space-based detection of solar flares), financiado por la Unión Europea, un grupo de investigadores desarrolló correctamente radiómetros para su utilización en el espacio capaces de medir radiación de microondas de muy bajo nivel. Los nuevos receptores están implementados en un chip de silicio y detectan de forma fiable erupciones solares de baja intensidad, unas cien veces menor intensidad que las que se detectan con la tecnología actual. La parte de ondas milimétricas de la banda Ka está estrechamente vinculada a numerosos eventos desencadenados por las erupciones solares, como la correlación entre las emisiones de rayos gamma y actividad de erupciones a 37 GHz. El radiómetro para uso en el espacio de FLARES permite reducir de forma importante el peso, el tamaño y el consumo de energía. Todos estos factores son igual de importantes en aplicaciones en el espacio, especialmente para misiones con microsatélites, nanosatélites o picosatélites en baja órbita terrestre. Los circuitos de calibración, la estabilización térmica y los convertidores de analógico a digital se integraron juntos en la circuitería del receptor. El radiómetro de microondas, que también se puede utilizar para detectar erupciones solares en otras bandas de frecuencias, representa una mejora importante en comparación con los instrumentos en tierra para observar erupciones solares. También supone una base ideal de cara a la creación en un futuro de sistemas de observación solar uni y bidimensionales si se combina en forma de matrices de sistemas de radiómetro en chip en el plano focal.

Palabras clave

Radiómetro, llamarada solar, microonda, FLARES, sistema en chip

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