Mit dem Start des Jupiter Icy Moons Explorers der ESA (kurz JUICE) am 14.04.2023, ist auch IHP-Technologie aus Frankfurt (Oder) auf die mehr als eine Milliarde Kilometer lange Reise zum Jupiter gegangen. Zwei am IHP entwickelte Schaltkreise gehören zu den Kernkomponenten des Chirp-Transform-Spektrometers, entwickelt vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS), das durch die Analyse von Spektren beispielsweise die Zusammensetzung der Stratosphäre des Jupiters bestimmen kann. Das Messgerät ist eins der zahlreichen Instrumente mit denen detaillierte Beobachtungen des Jupiters und seiner drei großen Monde Ganymed, Callisto und Europa durchgeführt werden sollen.
Für Weltraumanwendungen ist neben der Strahlungsfestigkeit die Reduktion von Größe, Gewicht und Stromverbrauch der einzelnen Komponenten wichtig. Winzige, integrierte Schaltkreise helfen, das vom MPS entwickelte Spektrometer im Vergleich zum Vorgängermodell zu verbessern. Das IHP hat einen Chirp-Generator-Schaltkreis in der hauseigenen 0,13-µm-SiGe-BiCMOS-Technologie entworfen und gefertigt. Dieser erzeugt ein Chirp-Signal, welches für die Funktionalität des Spektrometers notwendig ist. Die Digitalisierung, Berechnung und Speicherung der spektralen Leistungswerte übernimmt ein weiterer Chip: Der zwei-kanalige Analog-Digital-Wandler wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Elektrische und Optische Nachrichtentechnik der Universität Stuttgart entworfen. „Unsere Arbeit der vergangenen Jahre leistet einen wichtigen Beitrag für das Spektrometer und somit für die Zielerreichung der gesamten JUICE-Mission“, sagt IHP-Projektleiter Dr. Philip Ostrovskyy. Die Wissenschaftler der Abteilungen Schaltkreisdesign und System Architekturen arbeiteten zusammen mit den Experten der Technologieabteilung des IHP. „Ein solcher Schaltkreis ist immer ein Gemeinschaftswerk, innerhalb des IHP genauso wie mit Partnern und Auftraggebern“, erklärt der Experte.
Der Wissenschaftlich-Technische Geschäftsführer des IHP, Prof. Dr. Gerhard Kahmen, stellt die Bedeutung der Entwicklung heraus: „Die Schaltkreise und ihre Verwendung in einem wichtigen Messinstrument für eine interplanetare Weltraummission sind ein hervorragendes Ergebnis unseres Institutes. Sie tragen signifikant zur Etablierung des IHP als Partner für strahlungsfeste Technologien bei.“ Denn: Nicht zum ersten Mal wird IHP-Technologie im Weltraum eingesetzt. Das Frankfurter Forschungsinstitut entwickelt seit Jahren strahlungsresistente Schaltkreise und bietet diese im Rahmen des MPW-Services an.
Weitere Informationen zur JUICE-Mission der ESA: JUICE-Mission (externer Link!)
Bild 1: Die IHP Chips sind Teil eines Spektrometers, das zu den diversen Messinstrumenten von JUICE gehört und den Jupiter sowie seine Monde untersuchen soll. (Quelle: ESA | ATG Medialab))
Bild 2: Zum Testen: Der 6mm x 6mm große Chirp-Generator-Chip wurde am IHP entworfen und gefertigt. Für den Strahlungstest wurde er in ein Gehäuse montiert. (Quelle: IHP)
Über das IHP:
Das IHP ist ein Institut der Leibniz-Gemeinschaft und betreibt Forschung und Entwicklung zu siliziumbasierten Systemen, Höchstfrequenz-Schaltungen und -Technologien ein-schließlich neuer Materialien. Es erarbeitet innovative Lösungen für Anwendungsbereiche wie die drahtlose und Breitbandkommunikation, Sicherheit, Medizintechnik, Industrie 4.0, Mobilität und Raumfahrt. Das IHP beschäftigt ca. 350 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Es verfügt über eine Pilotlinie für technologische Entwicklungen und die Präparation von Hochgeschwindigkeits-Schaltkreisen mit 0,13/0,25 µm-SiGe-BiCMOS-Technologien, die sich in einem 1500 m² großen Reinraum DIN EN ISO 14644-1 3 befindet.