NASA testuje ultralekkie anteny, które przyniosą korzyści dla przyszłej przestrzeni powietrznej USA
Inżynierowie NASA wykorzystują jeden z najlżejszych materiałów stałych na świecie do budowy anteny, która mogłaby być wbudowana w strukturę samolotu, tworząc bardziej aerodynamiczne i niezawodne rozwiązanie komunikacyjne dla dronów oraz innych przyszłych opcji transportu powietrznego.
Opracowana przez NASA antena z aerogelu o ultra niskiej wadze została zaprojektowana w celu umożliwienia komunikacji satelitarnej w miejscach, gdzie moc i przestrzeń są ograniczone. Aerogel składa się z elastycznych wysokowydajnych tworzyw sztucznych znanych jako polimery. Projekt charakteryzuje się wysoką zawartością powietrza (95%) i oferuje połączenie niskiej wagi i wytrzymałości. Naukowcy mogą dostosować jej właściwości, aby osiągnąć elastyczność folii spożywczej lub sztywność szkła akrylowego.
"Usuwając ciecz z żelu, pozostaje niezwykle porowata struktura," powiedziała Stephanie Vivod, inżynier chemik w NASA Glenn Research Center w Cleveland. "Jeśli kiedykolwiek robiłeś Jell-O, przeprowadziłeś reakcję chemiczną podobną do pierwszego kroku w produkcji aerogelu."
NASA umieściła warstwę aerogelu między małą płytką obwodową a zestawem cienkich okrągłych komórek miedzianych, a następnie zakończyła projekt rodzajem filmu znanego z właściwości izolacji elektrycznej. Ta innowacja jest znana w NASA oraz w środowisku lotniczym jako aktywna antena fazowana z aerogelu.
Oprócz zmniejszenia oporu, dostosowując się do kształtu samolotu, anteny z aerogelu oszczędzają wagę i przestrzeń, a także mają zdolność dostosowywania swoich poszczególnych elementów zestawu, aby zmniejszyć zakłócenia sygnału. Są również mniej inwazyjne wizualnie w porównaniu do innych typów anten, takich jak kolce czy ostrza. Gotowy produkt wygląda jak plastron miodu, ale leży płasko na powierzchni samolotu.
Latem 2024 roku naukowcy testowali sztywną wersję anteny na samolocie Britten-Norman Defender w trakcie demonstracji w locie z U.S. Navy na Naval Air Station Patuxent River w Maryland.
Następnie, w zeszłym październiku, naukowcy w NASA Glenn i firma zajmująca się komunikacją satelitarną Eutelsat America Corp. z Houston rozpoczęli testy lądowe wersji anteny zamontowanej na platformie. Zespół pomyślnie połączył się z satelitą Eutelsat na orbicie geostacjonarnej, który przekazał sygnał do czaszy satelitarnej na budynku w Glenn. Inne demonstracje systemu w Glenn łączyły się z konstelacją satelitów komunikacyjnych operowanych na niskiej orbicie przez firmę zajmującą się przesyłaniem danych Kepler. Naukowcy NASA zaprojektują, zbudują i przetestują elastyczną wersję anteny jeszcze w tym roku.
"To jest znaczące, ponieważ możemy używać tej samej anteny do łączenia się z dwoma bardzo różnymi systemami satelitarnymi," powiedział badacz z Glenn Bryan Schoenholz. Satelity na niskiej orbicie ziemskiej są stosunkowo blisko - na 1200 mil od powierzchni - i krążą szybko wokół planety. Satelity geostacjonarne są znacznie dalej - w odległości ponad 22000 mil od powierzchni - ale krążą z prędkościami odpowiadającymi obrotowi Ziemi, więc wydają się pozostawać w stałej pozycji nad równikiem.
Testy satelitarne były kluczowe dla analizy potencjalnych zastosowań koncepcji anteny z aerogelu w rzeczywistych aplikacjach. Kiedy nowoczesne samoloty komunikują się ze stacjami na ziemi, te sygnały często są przekazywane przez przekaźniki satelitarne, które mogą wiązać się z opóźnieniami i utratą komunikacji. Technologia stworzona przez NASA zapewni, że te połączenia satelitarne nie będą zakłócane podczas lotu, ponieważ wiązka anteny z aerogelu to skoncentrowany przepływ fal radiowych, który można precyzyjnie kierować elektronicznie, aby utrzymać połączenie.
W miarę pojawiania się nowych rodzajów opcji transportu powietrznego na rynku oraz w amerykańskiej przestrzeni powietrznej - od małych, pilotowanych samolotów dzisiaj po autonomiczne taksówki powietrzne i drony dostawcze jutra - te rodzaje stabilnych połączeń staną się coraz ważniejsze. Dlatego misja NASA dotyczącą zaawansowanej mobilności powietrznej i program koncepcji transformacyjnych w aeronautyce wspierają badania nad antenami z aerogelu, które mogą zwiększyć wysiłki przemysłu w celu bezpiecznego rozszerzenia powstającego rynku dla tych systemów transportowych.
"Jeśli autonomiczny lot taksówki powietrznej lub dronu traci połączenie komunikacyjne, mamy bardzo niebezpieczną sytuację," powiedział Schoenholz. "Nie możemy pozwolić sobie na 'przerwaną rozmowę' tam w górze, ponieważ to połączenie jest krytyczne dla bezpieczeństwa lotu."
Schoenholz, Vivod i inni pracują nad aktywnością NASA dotyczącą technologii rozmieszczania anten i optymalizacji w ramach projektu Transformational Tools and Technologies. Celem tej aktywności jest rozwój technologii, które zmniejszają ryzyko zakłóceń radiofalowych od taksówek powietrznych, dronów, komercyjnych samolotów pasażerskich i innych statków powietrznych w coraz bardziej zatłoczonej przestrzeni powietrznej.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
