Juli 2023

State-of-the-art antenna to serve one of the most ambitious science missions ever

HPS, leading provider of advanced antenna- and reflector-technologies, applauds the ESA – European Space Agency and to the mission prime ThalesAleniaSpace (Italy) to the launch of space mission EUCLID (within European Space Agency’s Cosmic Vision Programme) on Saturday, 01.07.2023, which aims to unravel the mysteries of the dark universe and gain insights into the nature of „dark matter“ and „dark energy“. On Sunday, 09.07.2023 it has been confirmed that the „K-band signal has been received from EUCLID“ by the ground station on Earth.

Euclid is now the biggest transmitter of data (in terms of data rate of about 74 Mbps) from trans-lunar space: Read here the article from ESA

EUCLID´s “Antenna Reflector Assembly (ARA)” developed by HPS, together with its subcontractor Invent represents a significant advancement in space communication technology. Its innovative design and advanced features make it an ideal choice for the mission, enabling high-speed data transmission and reception from the spacecraft to Earth and back, bridging the distance of 1,5 Mio km. A deep “Thank You” for the trust into our team to our Customer Chain TAS (SP) – TAS (IT) – ESA, backed by our German Space Agency DLR.

Key features of the HPS ARA:

1. Enhanced Signal Reception: The CFRP-based reflector’s high-gain capabilities, also under high temperature grades far away in L2-orbit, ensure optimal reception of the weak signals from the EUCLID spacecraft, enabling precise data collection on Earth from distant corners of the universe.
2. High-Speed Data Transmission: Equipped with the reflector‘s state-of-the-art transmission CFRP material technology, the HPS-antenna facilitates rapid data transfer in K-band, allowing for real-time analysis and quick response to mission requirements.
3. Robustness and Reliability: Designed to withstand the harsh conditions during launch and in space, the reflector assembly is built with durable materials.
4. Compact and Lightweight: HPS` antenna design prioritizes accommodation efficiency without compromising its performance. Its compact size and lightweight construction optimize interface loads to the spacecraft and payload capacity.

„We are thrilled to contribute significantly to the EUCLID mission with our advanced reflector assembly,“ says Ernst K. Pfeiffer, CEO of HPS. „Our cutting-edge CFRP-technology, developed for more than 15 years, can now play a crucial role in facilitating seamless communication between the spacecraft and ground stations, allowing the investigation of dark material by huge amount of data downloaded to Earth.“

Bild von ESA – European Space Agency

Dezember 2017

HPS Germany receives STM-acceptance for first model of the central antenna unit

Dezember 2015

Antenna Reflector Assembly For Mankind´s Mission to See Whether Nothing is As It Seems

When in the first quarter of the year 2020 a Soyuz launcher lifts off heading for space from the European spaceport in French Guiana it will carry a very precious payload: EUCLID, the satellite on the hunt for dark energy which is supposed to be the force behind the acceleration of the universe´s expansion. An invisible force, nevertheless dominating the universe to the extent of about 70 percent – as it seems, while matter we can see makes up for only about five percent of everything that we want to know.

Thales Alenia Space has been selected as ESA´s prime contractor for the spececraft, while Airbus Defence and Space provides the payload module. Due to the outstanding characteristics of high performance structures made by HPS in terms of RF-reflectivity, minimized mass as well as thermo-elastic distortions HPS was selected by TAS (Spain) on December 4th to provide the high gain antenna reflector structure, from which all high resolution pictures of that mission will be transmitted to Earth. The engineering center of the German space-SME in Munich will design, develop and test the product, will overlook the production of structures at INVENT GmbH, Braunschweig, of the multilayer-insulation (MLI) at its specialized subsidiary HPS lda. in Portugal, and of metal parts at SERENUM from the new ESA member-state Czech Republic.

Based on robust and intelligent technologies EUCLID will be stationed for six years at the Lagrange Point L2, 1,500,000 kilometers away from earth, on a mission to make us see beyond the seemingly.

Dezember 2017

HPS Deutschland liefert erstes Modell der zentralen Antenneneinheit

Albert Einstein soll gesagt haben, nur zwei Dinge seien unendlich: Die menschliche Dummheit und das Universum. Beim Universum sei er sich aber nicht ganz sicher, weil die Gravitation als zentrale Kraft eher den Zusammenhalt denn die Ausdehnung begünstigt. Mittlerweile sind sich die Wissenschaftler weitgehend einig, dass es in der Tat noch eine dritte und viel größere Kraft als die Gravitation geben muss, welche dieser entgegenwirkt und die unendliche Ausdehnung des Universums erst möglich macht. Demnach beherrscht ein bisher nur in theoretischen Ansätzen nachweisbares Energiefeld die Mechanismen der Ausdehnung mit einem Anteil von 68 Prozent: Dunkle Energie. Sie wirkt, so die einhellige Überzeugung, der Kontraktionskraft der Materie im All entgegen und sorgt so dafür, dass sich das Universum unendlich ausdehnt. Bislang Unsichtbares von noch größerem Ausmaß beherrscht in diesem Universum die Welt der Materie: Rund achtzig Prozent der Materie im Universum bestehen aus einem Stoff, den bisher noch niemand gesehen hat – aus Dunkler Materie. Insgesamt soll sie knapp 27 Prozent der Energiedichte im Weltall ausmachen, während die baryonische Materie, aus der alles uns Bekannte besteht, nur fünf Prozent beisteuert.

Beiden Phänomenen auf den Grund zu gehen, ist das Ziel des Weltraumteleskops EUCLID der europäischen Raumfahrtagentur ESA.

ThalesAleniaSpace Italien (TAS-I) wurde am 27. Juni 2013 als Hauptauftragnehmer für Euclid ausgewählt und koordiniert den Bau des Euclid Raumflugkörpers, der ab 2020 in 1,5 Millionen Kilometern von der Erde entfernt sechs Jahre lang die Sonne umkreisen und von dort Dunkle Materie von bis zu zwei Milliarden Galaxien in 3D kartieren wird.

Euclid wird zwei Instrumente verwenden. Eines arbeitet im sichtbaren und eines im nahen Infrarotbereich des Spektrums.

Euclid wird die Messergebnisse und gespeicherte telemetrische Daten im K-Band (26 GHz) über eine bewegliche Antenne mit einem Durchmesser von nur 70 cm an die Bodenstation senden. Vier Stunden pro Tag wird Euclid im K-Band senden, um maximal 850 GB zu übertragen. Telemetrie wird nicht nur im K-Band, sondern auch im X-Band übertragen, auch wird Euclid über das X-Band gesteuert.

Mit Entwurf, Analyse, Fertigung, Integration und Tests der K-Band Antennenstruktur beauftragte die TAS-I-Tochter TAS Spanien den europäischen Antennenspezialisten HPS Deutschland, ein Unternehmen mit 12-jähriger Entwicklungs- und Fertigungserfahrung auf dem Gebiet hochgenauer Antennen für Raumfluggeräte und Satelliten.

Denn die Zuverlässigkeit der EUCLID-ARA (Antenna Reflector Assembly) ist eine der zentralen Erfolgsvoraussetzungen der ganzen Mission, an welcher fast eintausend Wissenschaftler von 100 Instituten in einem Konsortium aus dreizehn europäischen Ländern und den USA zusammenarbeiten. Alle Bilder beider Bordinstrumente werden allein über diese Antenne zur Erde gefunkt.

Das Antennendesign von HPS für EUCLID basiert auf dem Einsatz von spezieller, hoch-leitfähiger High-Tech Kohlefaser-Technologie (CFK), damit die Antenne leichtgewichtig, extrem genau und unempfindlich gegenüber den hohen Temperaturschwankungen sechs Jahre lang zuverlässig ihren Dienst in 1,5 Millionen Kilometern Entfernung verrichten kann.

HPS hat durch eine aufwendige Verifikationskampagne den Entwurf und die Technologie ihres Reflektors untersucht. Nach Thermalzyklieren und Vibrationstest hat die Antenne die geforderte Genauigkeit eingehalten, die für die Datenübertragung nötig ist. Teils wurden die Anforderungen sogar übertroffen. Zur Verdeutlichung der Präzision: Die gerade noch zulässige Toleranz der Fertigung für Form-Abweichungen von der Soll-Geometrie liegt mit 50 µm beim Durchmessers eines menschlichen Haares. Die zulässige Ausricht-Toleranz bei Verformung durch die Temperaturgewalten des Weltraums im Bereich von -45 bis +135 Grad Celsius liegt dabei noch unter zehn Tausendstel Winkel-Grad (dies entspricht zum Beispiel der Betrachtung zweier Punkte von der Erde aus, wenn diese sich im Abstand von etwa 70 km voneinander entfernt auf der Mondoberfläche befinden).

Besonders wertvoll ist die HPS-Antennentechnologie für Satellitenmissionen zudem durch ein extrem gutes Verhältnis von Masse (4.5 kg) zu Steifigkeit (> 150 Hz Eigenfrequenz). Bereits im Mai 2017 hat HPS das erste Modell des K-Band Antenna Reflector Assembly für Tests auf höherer Integrationsebene ausgeliefert, jetzt im Dezember 2017, kam die formale Bestätigung der „STM-Acceptance“. Zwei weitere Modelle folgen in 2018, eines davon wird das Original für die Mission.

HPS ist eine der wenigen Firmen in Europa, die hochgenaue Antennenreflektoren entwickeln und liefern können. Derzeit befindet sich u.a. noch ein weiterer Reflektor mit 2,4 Metern Durchmesser für das Q/V-Band in der Fertigung, und das Qualifikationsmodell einer Ka-Band Antenne von HPS für die deutsche Heinrich Hertz Mission wurde soeben erfolgreich getestet. Das Gesamtportfolio reicht von 0,5- bis 2,5m Antennen. HPS stellt mit diesem Spezial-Knowhow den Anschluss deutscher Technik an die Weltspitze sicher.

September 2019

HPS liefert Flugmodell des Antennen-Reflektor-Assembly´s (ARA) an TAS-I in Rom

Euclid, die ambitionierte ESA-Mission ab 2022 zur Kartographierung des Dunklen Universums und seiner Entwicklung seit 10 Milliarden Jahren hat einen bedeutenden Schritt nach vorn getan: HPS lieferte jetzt das ARA-Flugmodell an den Hauptauftragnehmer ThalesAleniaSpace (TAS) in Rom und den Kommunikations-Subauftragnehmer TAS in Madrid; alle Tests (Thermal-Vakuum, Bake-out, Modal Survey, Optische Eigenschaften und Hauptreflektor-Kontur, Erdung und Fit Check MLI/SLI) wurden erfolgreich im vorgesehenen Zeitfenster absolviert.

Euclids ARA ist eine der Schlüsselkomponenten der Mission, da sie für den Transfer aller wissenschaftlichen Daten und damit den präzedenzlosen Einblick in den Ursprung des Universums verantwortlich ist. Zur Erreichung der enormen Stärke und Leistung vom Start bis zum Betrieb auf Langrange-Punkt L2 in 1,5 Millionen Kilometern Entfernung von der Erde wurden extrem leichtgewichtige wie stabile Materialien für den 4,5-Kilo Reflektor verwendet. Höchste Präzision im Mikrometer-Bereich für optimale Signalübertragung wurde durch sorgfältige Positionierung aller einzelnen Elemente sichergestellt. Das Konsortium unter Führung von HPS GmbH, München, realisierte die Einbeziehung verschiedener Partner aus ganz Europa und dankt seinen Partnern für die herausragenden Leistungen: Invent GmbH, Deutschland, für seine Komposit-Technologie, SERENUM a.s. in der Tschechischen Republik für metallische Elemente, FHP Ltd. in Portugal für die Isolation (MLI), und ONERA in Frankreich für die Tests der Radiofrequenz-Charakterisierung. Schon 2017 lieferte HPS das erste Struktur-Thermal-Modell, 2018 das Engineering Qualifikations-Modell für Tests und Qualifikationen auf Satelliten-Level.

Ende August 2019 folgte nun das Flugmodell. Explizit sprachen die Kunden „Hochachtung für die HPS-Leistungen im definierten Zeitrahmen trotz aller mit den Sommerferien verbundenen Restriktionen sowie für die ausgezeichneten Ergebnisse“ aus.