Спутники связи используют высокочастотные радиоволны для передачи данных, причем антенны действуют как двусторонний интерфейс, преобразующий электрический ток, подаваемый передатчиком, в радиоволны, и наоборот, когда они соединены с приемником. Поэтому антенны являются жизненно важным оборудованием, без которого спутники и наземные приемники были бы практически бесполезны.
Однако, несмотря на достижения в современной конструкции и характеристиках спутников, антенная технология остается ограничивающим фактором для телекоммуникаций следующего поколения, таких как 6G. Инженеры пытаются миниатюризировать антенны для наноспутников без ущерба для их стоимости или производительности.
Например, наноспутники, такие как CubeSats, могут иметь размер всего 10 см3 куба, но изготовление антенны связи, достаточно малой для хранения внутри нее во время запуска и полета, является дорогостоящим и технологически сложным. "Многие высокопроизводительные антенны для систем CubeSat, как сообщается, являются развертываемыми, складными или надувными."объясняет доктор. Сангкил Ким из Пусанского национального университета в Южной Корее.
Недавно д-р. Ким и его коллеги из Пусанского национального университета и Университета Алабамы, США, разработали новую развертываемую антенну для спутников CubeSat, используемых на низкой околоземной орбите (НОО).
Интересно, что их дизайн был вдохновлен математикой «оригами», японским искусством складывания бумаги – в частности, областью, называемой пространственным картированием, – что позволило им выбрать лучшую геометрию для складной, развертываемой антенны. Имея дизайн на бумаге, они приступили к изготовлению антенны и ее испытанию.
С замечательными размерами 32.5 мм3 в сложенном виде и весе всего 5 граммов, прототип антенны плотно помещается в CubeSat.
Исследователи использовали недорогой материал, чтобы сделать основную часть антенны, используя специальные соединения, чтобы сложить квадратные доски в куб, который можно легко хранить во время запуска и полета. После выхода на орбиту антенну можно развернуть за пределами CubeSat, чтобы она была готова к приему и передаче данных.
Проф. Ким и его команда пошли еще дальше и установили разные режимы развертывания в зависимости от того, нужны ли спутники для связи друг с другом или с Землей. «Объем, диаграммы направленности и поляризации антенны можно изменить в соответствии с требуемым режимом работы», – сказал доктор. Ким объясняет.
Эта конфигурация позволила исследователям оптимизировать характеристики антенны для каждого типа связи.
Получив такие многообещающие результаты, ученые надеются, что их конструкция вдохновит будущие развертываемые разработки для технологии наноспутниковых антенн и проложит путь для систем связи следующего поколения, таких как 6G.
Их прототип не только снизит стоимость будущих наноспутников и улучшит их общие характеристики, но также может быть расширен до более крупных спутников на геостационарной орбите и других коммуникационных платформ на Земле.