Lansarea unui satelit este costisitoare - costând zeci de milioane de dolari - și cercetătorii caută în permanență modalități de reducere a costurilor. Greutatea este un factor semnificativ care contribuie la costul lansării, deoarece o greutate mai mare necesită o putere de ridicare mai mare, ceea ce necesită o rachetă mai mare și mai scumpă. Și utilizarea rachetelor scumpe reduce oportunitățile de a trimite experimente și instrumente cheie, cum ar fi sateliții meteo, în spațiu. O soluție pentru a reduce costul este de a reduce greutatea totală a satelitului prin construirea de componente mai ușoare, dar a face acest lucru fără a compromite funcția este o provocare. La Laboratorul MIT Lincoln, o echipă de cercetători a preluat o parte din această provocare prin dezvoltarea unui panou de antene mai ușor și mai compact decât tehnologiile existente.

"Dacă densitatea proiectului este mai mică, atunci costul de lansare va fi mai mic, deoarece greutatea totală a sarcinii utile va fi mai mică", a declarat Pierre Dufilie, cercetător la Grupul de tehnologie RF al laboratorului. „Și dacă volumul pe unitate de suprafață este mai mic, atunci puteți monta o matrice mai mare pe aceeași sarcină utilă.”

Matricea ușoară a echipei este o antenă activă direcționată electronic (AESA), care este utilizată pentru legăturile de comunicații prin satelit și pentru teledetecție. Un AESA este favorizat în misiunile spațiale, deoarece operatorii le pot folosi pentru a direcționa și orienta fasciculele de unde radio în direcții diferite fără a muta antena în sine.

noile

Pentru a-și construi matricea, echipa Laboratorului a dezvoltat o nouă tehnică de reducere a greutății pentru crearea unei antene microstrip stivuite. Pentru această tehnică, materialul din stratul radiator al antenei - care este realizat în cea mai mare parte din spumă cu plăci cu circuite imprimate dispuse deasupra - este tăiat în stadiul de fabricație. Decupajele sunt în formă de cruce și reduc masa antenei cu 35%.

"Decupajele au fost plasate între elementele radiante astfel încât cantitatea maximă de material să fie îndepărtată de pe placa de circuit imprimată inferioară fără a afecta în mod semnificativ potrivirea activă de intrare pentru matricea de antene pe întreaga gamă de scanare", a spus Dufilie. "Simulările au verificat că potrivirea activă a impedanței de intrare nu va fi afectată în mod semnificativ de decupaje. Scoaterea materialului acestei plăci de circuite imprimate în zonele decupajelor lasă goluri în placă, care nu contribuie la greutatea totală."

În cele din urmă, această tehnică creează o matrice care este de cinci ori mai compactă și de șase ori mai puțin densă decât modelele de panouri actuale.

Echipa de cercetare a testat noua matrice prin simulare computerizată utilizând software-ul electromagnetic 3D cu undă completă și a construit, de asemenea, un panou prototip. Rezultatele lor au arătat că găurile în formă de cruce din matrice nu au cauzat niciun efect semnificativ asupra performanței frecvenței radio.

Dufilie a explicat că proiectarea și crearea acestei noi matrice a fost ca și cum ai privi un puzzle complicat: „Când proiectezi ceva pentru spațiu, ești limitat în materiale și abordări și ai un buget de putere foarte strict”, deoarece doar o cantitate limitată de greutatea unei nave spațiale poate fi utilizată pentru baterii. „Aveți toate aceste preocupări diferite, așa că trebuie să le priviți din toate acele unghiuri diferite”.

Acum, echipa caută modalități de a reduce în continuare greutatea și parteneriatele matricei pentru a testa în continuare panourile pentru a le pregăti pentru aplicații spațiale.

Această cercetare este sponsorizată de subsecretarul la apărare pentru cercetare și inginerie și este administrată prin intermediul biroului de tehnologie al laboratorului.