歐空局“Hera”任務介紹：微型雷達將探測小行星的心臟
歐空局的Juventas 立方體衛星將容納最小的空間雷達JuRa，用於赫拉（Hera）任務，旨在對小行星Dimorphos 內部進行成像。該雷達由IPAG 和EmTroniX 開發，借鑒了歐空局之前的”羅塞塔”任務的技術。
赫拉”將於2024年發射，它將前往迪迪莫斯（Didymos）一對近地小行星，以測試行星防禦、了解更多有關小行星的信息並展示新技術。赫拉號將攜帶兩顆立方體衛星，與小行星近距離接觸。這幅藝術家印像圖顯示了Juventas 立方體衛星執行其主要任務之一–利用無線電波研究較小的小行星Dimorphos 的內部結構。圖片來源：歐空局/科學辦公室
在太空中飛行的最小雷達已交付歐空局，將集成在微型Juventas 立方體衛星上，這是歐空局赫拉行星防禦任務的一部分。該雷達將首次對小行星進行雷達成像，深入探測Dimorphos表面下的情況。Dimorphos是一個大金字塔大小的天體，其軌道去年因美國宇航局DART航天器的撞擊而發生偏移。
這個10 厘米的盒子將創造歷史，成為在太空中飛行的最小雷達儀器，也是第一個探測小行星內部的雷達。2022年9月26日晚，Dimorphos小行星與美國國家航空航天局的DART任務相撞，導致其軌道偏離，並向太空發射了一個10000千米的巨大羽流。圖片來源：JuRA 團隊/UGA
儀器的主要研究者、法國格勒諾布爾阿爾卑斯大學格勒諾布爾行星與天體物理研究所（IPAG）的阿蘭-赫瑞克（Alain Hérique）評論說：”這次交付標誌著一個明確的里程碑。最近幾週，我們一直在努力工作，以完成雷達的移交工作。但這遠不是我們工作的終點。IPAG 和我們的項目合作夥伴將跟踪集成過程，特別是與立方體衛星其他部分的連接，以優化成品儀器的性能，併校准其性能，以確保我們在太空中能夠最好地解釋我們的科學數據。展望未來，我們還將製定我們的操作程序，嘗試我們將如何實際操作儀器，包括硬件在環測試，我們將通過赫拉及其在地面上的立方體衛星來指揮雷達。”
赫拉、它的立方體衛星和它們的岩石目標目的地。圖片來源：歐空局/科學辦公室
儀器的功能與合作
Juventas立方體衛星上的緊湊型雷達將首次對小行星內部進行雷達探測。Juventas將在直徑780米的Didymos小行星的直徑160米的Dimorphos小月體內窺探100米深處。
2021年11月，在歐空局赫茲試驗室測試Juventas立方體衛星雷達系統。作為歐空局前往迪迪莫斯（Didymos）小行星系統的赫拉（Hera）任務的一部分，這顆由6 個單元組成的立方體衛星將部署四根1.5 米長的天線。這比航天器本體要長得多，因此雷達測試採用了Juventas 的結構模型，以幫助研究它可能對天線信號產生的影響。測試小組正在使用赫茲測量天線周圍的整個球形輻射模式以及總輻射功率。圖片來源：ESA-P. de Maagt
立方體衛星（CubeSats）是由標準化的10 厘米盒子組成的微型衛星。Juventas是一顆”6單元”立方體衛星，尺寸為10x20x30厘米，而Juventas雷達儀器（簡稱JuRa）的尺寸為9.5×9.5×9.5厘米寬，可以裝在單個立方體衛星單元內，同時還有四根1.5米長的雷達天線–這些天線將像金屬捲尺一樣展開，由波蘭的Astronika公司製造。
JuRa 的雷達電子設備由盧森堡的EmTroniX 公司負責，該公司最初開發汽車電子設備，後來擴展到為”新太空”任務設計和生產有效載荷和航空電子設備。
Hera 公司的JuRA 微型雷達正在盧森堡EmTroniX 公司進行封裝。JuRA將搭載在歐空局Hera小行星任務的Juventas立方體衛星上。圖片來源：EmTroniX
EmTroniX 公司聯合創始人兼首席執行官塞德里克-洛朗（Cedric Lorant）表示：”向客戶交付產品的感覺很好，但當一切都完全集成和測試完畢後，感覺會更好。一旦JuRa與Juventas立方體衛星的其他部分集成在一起，並且我們進行了剩餘的調整，比如將其重新刷新到最新的固件，那麼我們將評估該儀器在其工作環境中的表現。”
羅塞塔號”菲萊”著陸器上的CIVA相機拍攝了一張67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星的”自拍照”。這張照片拍攝於2014年9月7日，距離彗星約50千米，拍攝了羅塞塔飛船的側面和羅塞塔14米長的太陽翼之一，背景是67P/CG。兩張曝光時間不同的圖像被合併在一起，以呈現出這種高對比度情況下的微弱細節。圖片來源：ESA/Rosetta/Philae/CIVA
遺產和期望
JuRa計劃在兩個月的工作壽命中至少運行45個小時，它採用了一些最新的電子元件，但在交付給歐空局之前，它們必須經過艱苦的輻射測試，因為地球軌道以外的空間充滿了帶電粒子，會降低電子元件的性能。
這架無人機將一個Juventas 立方體衛星模型拖到高空，對設計用於對小行星內部進行首次雷達探測的天線進行實際測試。圖片來源：德累斯頓工業大學
JuRa 雷達的設計是IPAG 與德累斯頓工業大學射頻和光子工程教席合作開發的，它源自歐空局Rosetta 任務中的前一個太空雷達，該任務探測了67P/Churyumov-Gerasimenko 彗星的深處。
IPAG 還為其他太空任務開發過雷達系統，包括美國國家航空航天局的火星勘測軌道器和歐空局的Juice。