飛入太空：固態(tài)功率放大器助力太空探索

在西弗吉尼亞州無線電靜默的山丘上，聳立著一顆耀眼的、凝望星空的巨星：綠岸望遠(yuǎn)鏡，又名 GBT。GBT 是世界上最大的完全可操縱射電望遠(yuǎn)鏡，過去 5 年有 900 多位科學(xué)家使用過它。為什么？因?yàn)?GBT 極其準(zhǔn)確，且功能多樣。美國國家射電天文臺(NRAO)表示，這套接收器的頻率覆蓋范圍為 100 MHz 到 100 GHz，其處理器可發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的納秒時差。它還能夠訪問 85% 的本地天體。其表面（2.3 英畝的區(qū)域）非常平滑，噪聲級別為 260 微米（5 根頭發(fā)）。您可以在真正的無線電靜默環(huán)境下進(jìn)行觀察。它位于綠岸天文臺無線電靜默區(qū)，可以探測到可能會被人造信號掩蓋的微弱射頻信號。該天文臺與國家森林接壤，而阿利根尼山脈則保護(hù)它免受一些無線電的干擾。

到目前為止，GBT 幫助科學(xué)家獲得的知識已是天文數(shù)字。其每年的觀測時間約為 6500 個小時，觀測結(jié)果用于化學(xué)、物理、雷達(dá)接收和天文學(xué)等領(lǐng)域。最值得注意的是，通過研究脈沖星的大質(zhì)量和短旋轉(zhuǎn)周期得出的一些發(fā)現(xiàn)有助于證明愛因斯坦的廣義相對論。脈沖星是一種中子星，它是某一超級巨大的恒星爆炸后形成的密核。2006 年，GBT 探測到了迄今為止發(fā)現(xiàn)到的最大中子星。

太空探索的又一次飛躍

科學(xué)發(fā)現(xiàn)往往會推動技術(shù)進(jìn)步，反之亦然，可以說是實(shí)現(xiàn)了科學(xué)和技術(shù)的交叉融合。在 GBT 的例子中，射頻技術(shù)的進(jìn)步有助于挑戰(zhàn)太空探索的極限。

實(shí)時案例：美國國家射電天文臺 (NRAO) 與 Raytheon Intelligence & Space (RI&S) 目前正在合作開展一個項(xiàng)目，期望通過提高行星雷達(dá)的能力，能夠更早、更精確地分析目標(biāo)近地天體 (NEO)。NRAO 利用 RI&S 雷達(dá)，從位于西弗吉尼亞州的美國國家科學(xué)基金會綠岸射電天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了首次觀測傳輸。此次測試通過安裝在綠岸射電天文望遠(yuǎn)鏡上的發(fā)射機(jī)得到了阿波羅 15 號登月地點(diǎn)的詳細(xì)圖像。這款射頻發(fā)射器的核心就是Spatium技術(shù)，這款 700 瓦的 13-16GHz SSPA 為實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)里程碑提供了必要功率。到目前為止，傳統(tǒng)的雷達(dá)還不能像 Spatium 那樣識別和表征小型 NEO。

這是 1971 年阿波羅 15 號著陸區(qū)域的 RI&S 雷達(dá)圖像。這張照片顯示的是直徑只有 5 米的天體。 圖片來源：NRAO/GBO/Raytheon/NSF/AUI

美國國家射電天文臺主任兼 Associated Universities, Inc. (AUI) 射電天文學(xué)副總裁 Tony Beasley 表示：“我們與 Raytheon 的首次雷達(dá)研究以意想不到的方式表征了月球，預(yù)計(jì)此次即將進(jìn)行的研究將會表征近地天體。我們在此次以及其他研究和技術(shù)合作中取得的每一個里程碑，都將為下一代射電望遠(yuǎn)鏡和觀測研究提供助力，不斷改進(jìn)我們的研究工作?！?/p>

這項(xiàng)新功能可為探索太陽系中的其他行星和天體鋪平道路，無需發(fā)射額外的太空探測器或衛(wèi)星。自 20 世紀(jì) 50 年代以來，我們從地球向太空發(fā)射了許多強(qiáng)雷達(dá)信號，這些信號又從太陽系的天體上反射回來。將綠岸射電天文望遠(yuǎn)鏡和 Spatium 用作發(fā)射機(jī)，可提高科學(xué)家使用雷達(dá)并通過地面儀器探索太陽系的能力。

Qorvo 在太空

太空對 Qorvo 技術(shù)來說并不陌生。25 年來 Qorvo 還與其合作伙伴合作推進(jìn)行星探索，并向太空“發(fā)射”了 100 多萬個組件。以下列出了幾個示例：

說到火星探測器，Qorvo 技術(shù)的作用可以追溯到 2012 年好奇號登陸火星之時。NASA 噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室 (JPL) 的官員確認(rèn)，2020 年，火星毅力號的關(guān)鍵著陸雷達(dá)系統(tǒng)集成了 Qorvo 公司的產(chǎn)品，該產(chǎn)品是幫助探測車著陸的“天空起重機(jī)”的一個組件。

2006 年 1 月 19 日，NASA 借助木星引力將新地平線號成功發(fā)射至冥王星，之后將宇宙飛船帶到冥王星近 30 億英里以外的地方，以探索柯伊伯帶的冰凍天體。新地平線號利用 Qorvo 技術(shù)將采集到的圖像返回至地球。

NASA 勇氣號和機(jī)遇號探測車都配備了Qorvo GaAs放大器。這兩部探測車于 2004 年抵達(dá)火星，憑借卓越設(shè)計(jì)與星際裝置的結(jié)合，勇氣號持續(xù)運(yùn)行并與地球保持通信直至 2010 年。它的姐妹探測車機(jī)遇號在 2018 年之前一直運(yùn)行良好，并向全球科學(xué)家發(fā)送了大量數(shù)據(jù)。

Qorvo 產(chǎn)品在 1997 年登陸土星的卡西尼-惠更號宇宙飛船中起到了一定作用。卡西尼-惠更斯號探測器包含關(guān)鍵設(shè)備，旨在使其在土星衛(wèi)星泰坦表面執(zhí)行任務(wù)期間，與太空飛船進(jìn)行通信。Qorvo 的砷化鎵 (GaAs) 技術(shù)是將研究結(jié)果發(fā)回地球的關(guān)鍵所在。

審核編輯黃昊宇