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

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Radiometri ad alta risoluzione per i brillamenti solari

I brillamenti solari, ossia gigantesche esplosioni di radiazioni, possono disturbare l’atmosfera e potenzialmente interrompere l’attività dei sistemi di comunicazione, navigazione ed elettrici. Un radiometro a microonde miniaturizzato di recente sviluppo, utilizzato su una piattaforma spaziale, dovrebbe offrire agli astronomi una comprensione senza precedenti riguardo a uno dei fenomeni più violenti del sistema solare.

Ricerca di base

Gli attuali telescopi a terra per le osservazioni dei brillamenti solari possono predire tali eruzioni affinché sia possibile mettersi in guardia contro i loro effetti. Tuttavia, per permettere una maggiore comprensione del Sole su tutte le scale spaziali e integrare la ricerca solare a terra, sono necessari dei ricevitori più sensibili, soprattutto nelle lunghezze d’onda sub-millimetriche. Sebbene l’integrazione di radiometri in un chip di silicio sia oggetto di studio dal 2008, l’attuazione di tali radiometri miniaturizzati nella banda Ka, per l’osservazione dei brillamenti solari, non è mai stata proposta. Le missioni a basso costo con satelliti di dimensioni micro, nano e pico possono offrire notevoli miglioramenti in quanto alla comprensione quantitativa dell’attività del Sole nella gamma delle microonde. Nell’ambito del progetto FLARES (System-on-chip millimeter-wave radiometers for space-based detection of solar flares), finanziato dall’UE, i ricercatori hanno sviluppato con successo dei radiometri spaziali in grado di misurare una radiazione a microonde di livello estremamente basso. Realizzati su chip di silicio, i ricevitori di nuova concezione sono in grado di rilevare brillamenti solari di bassa intensità, circa 100 volte inferiore rispetto all’intensità dei brillamenti rilevati dall’attuale tecnologia allo stato dell’arte. La porzione di onda millimetrica nella banda Ka è strettamente legata a molti eventi attivati dai brillamenti, come per esempio la correlazione tra le emissioni di raggi gamma e l’attività di eruzione a 37 GHz. Il radiometro spaziale del progetto FLARES consente riduzioni significative in termini di peso, dimensioni e consumi, le quali sono ugualmente importanti per applicazioni spaziali e soprattutto per missioni satellitari in orbita terrestre bassa di micro, nano o pico dimensioni. Un circuito di calibrazione, una stabilizzazione termica e dei convertitori analogico-digitali sono stati integrati nel ricevitore. Il radiometro a microonde, che può essere utilizzato anche per la rilevazione di brillamenti solari in altre bande di frequenza, rappresenta un miglioramento significativo rispetto agli strumenti allo stato dell’arte basati a terra, per l’osservazione delle eruzioni solari. Tale strumento può inoltre fornire una buona base per ulteriori sviluppi nelle osservazioni solari 1D e 2D, quando combinato in matrici sul piano focale relative a radiometri caratterizzati da sistema su chip.

Parole chiave

Radiometro, brillamento solare, microonde, FLARES, sistema su chip

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