Con la promesa sin precedentes que encierra la infraestructura de radar EISCAT3D respaldada por la UE para la investigación de los fenómenos espaciales cercanos a la Tierra, la precisión y eficiencia del sistema es primordial. El proyecto EISCAT3D_PfP recientemente cerrado demostró con éxito la viabilidad de la iniciativa, lanzándolo a la fase de implementación.

EISCAT3D proporciona una nueva y poderosa infraestructura de investigación, utilizando observaciones de radar para explorar cómo la atmósfera de la Tierra está acoplada al espacio alrededor del planeta, además de brindar un apoyo más amplio a las ciencias del sistema solar y la radioastronomía. Usando tecnología informática versátil, también ayudará a nuevas áreas de investigación, tales como mediciones de micrometeoros e imágenes de asteroides.

La fase de implementación del proyecto recientemente completada, apodado EISCAT3D_PfP, ha establecido el enfoque necesario para que EISCAT3D realice sus mediciones tridimensionales de la porción ionizada de la parte superior de la atmósfera.

La ubicación de la herramienta EISCAT3D se encuentra en una región donde el acoplamiento entre la atmósfera y el espacio es más directo y dinámico, la zona auroral nocturna en el Ártico feno-escandinavo. Como explica el coordinador del proyecto, el Dr. Craig Heinselman, "Cuando miramos la aurora o la medimos con instrumentos ópticos, estamos viendo los efectos de partículas cargadas guiadas en parte por el campo magnético de la Tierra, ya que depositan grandes cantidades de energía e impulso en la parte superior de la atmósfera neutra. Si bien esto es impresionante de ver, es sólo una parte de la historia porque la energía también se utiliza para ionizar la atmósfera ".

EISCAT3D permitirá a los científicos ver los resultados de esta ionización atmosférica y utilizar los iones y electrones como trazadores que indican los procesos que la impulsan. como campos eléctricos. Se espera que seguir los fenómenos a medida que se desarrollan conduzca a una mejor comprensión de hacia dónde va la energía, cómo interactúa con el sistema más grande y qué impacto tiene.

El proyecto ha sido diseñado con radares de matriz en fase. Alterar la electrónica del radar tanto para la transmisión como para la recepción, hace que cambien de dirección muy rápidamente. Si es requerido, su diseño le permite mirar en una dirección diferente cada 1/1000 de segundo. Esto contrasta con los radares en forma de plato más típicos, que solo pueden mirar en diferentes direcciones mediante el uso de grandes y potentes motores eléctricos para mover sus pesadas antenas.

Adicionalmente, dos de las antenas EISCAT3D serán de solo recepción, lo que significa que, además de seguir el rápido movimiento del haz del transmisor, podrán mirar en 100 direcciones diferentes al mismo tiempo. Esto les permite ver simultáneamente las señales transmitidas en todas las altitudes, no solo a una altitud única como es el caso de algunos sistemas operativos actuales.

Un desafío importante que el proyecto EISCAT3D_PfP pudo superar fue poder desarrollar un sistema con suficiente capacidad informática para cumplir con el informe de diseño. Como recuerda el Dr. Heinselman, "Cuando se realizó el estudio de diseño, simplemente no era asequible proporcionar 100 haces estrechos simultáneos en recepción, por lo que el diseño inicial solo admitía siete. Afortunadamente, Avances particularmente en la tecnología de arreglos de puertas programables en campo, hizo que las 100 vigas fueran prácticas y asequibles ".

Dada la precisión de las medidas necesarias, Otro desafío fue el de construir un sistema cuyos relojes de computadora internos no generaran ruido que pudiera abrumar las señales que busca medir. Una tarea extremadamente compleja dado que las señales de recepción del radar, cuando se combina, son aproximadamente 20 órdenes de magnitud (0,000000000000000001%) más pequeños que la señal transmitida. El logro de este objetivo del proyecto requirió no solo un diseño cuidadoso, sino también pruebas exhaustivas por parte del equipo del proyecto.

EISCAT3D_PfP ahora ha demostrado la viabilidad de los objetivos del proyecto EISCAT3D y lo lanzó a la fase de implementación. Se prevé que los sistemas de EISCAT3D estarán disponibles para los científicos a finales de 2021.

Mirando hacia el futuro, el Dr. Heinselman dice:"Como EISCAT3D es un instrumento científico para la investigación, es difícil decir definitivamente a dónde conducirá el trabajo, pero un área muy prometedora es la de los fundamentos científicos que predicen los efectos del clima espacial. Estos efectos tienen, y sin duda seguirá teniendo, un impacto creciente en una sociedad cada vez más dependiente de las tecnologías espaciales ".