YO3HJV: Antena gonflabila pentru CUBESAT

08 septembrie 2013

Antena gonflabila pentru CUBESAT

O echipa de cercetatori de la MIT (Massachussets Institute for Technologies), condusa de Alessandra Babuscia anunta dezvoltarea unui nou proiect de antena pentru microsateliti cunoscuti sub numele de CubeSat.
Datorita dimensiunilor mici, microsatelitii folosesc in prezent antene dipol sau monopol. Datorita dimensiunilor, aceste antene au castig relativ mic ceea ce restrictioneaza largimea de banda utilizabila pentru transmisia informatiilor catre statiile la sol; o antena cu castig mai mare ar permite cresterea acestei largimi de banda.

Professor Sara Seager KB1WTW – Image credit MIT

Echipa MIT, condusa de Alessandra Babuscia este parte a unui grup de cercetare compus din radioamatori din care fac parte Profesorul Sara Seager KB1WTW, Mary Knapp KB1WUA, Benjamin Corbin, Mark Van de Loo - absolventi MIT, si Rebecca Jensen-Clem de la California Institute of Technology.
Noul design conceput de echipa poate creste semnificativ distanta de comunicatie al acestor sateliti, permitandu-le chiar instalarea pe orbite mai inalte. Echipa a construit si testat antena care ocupa un spatiu restrans in satelit si se poate umfla odata ce acesta a ajuns pe orbita.
Echipa sustine ca distanta la care se poate comunica cu ajutorul acestei noi antene creste cu pana la 7 ori fata de distanta acoperita cu antenele CubeSat traditionale.

Alessandra Babuscia – Image Credit MIT

“Cu aceasta antena vor fi posibile comunicatii chiar de pe Luna” sustine Alessandra Babuscia, care conduce acasta cercetare in cadrul studiilor postdoctorale la MIT. "Aceasta antena este cea mai ieftina si mai economica solutie la problema comunicatiilor" mai afirma cercetatoarea.

Pudra "magica"
O antena gonflabila nu este, de fapt, o idee noua. De fapt, experimente anterioare au demonstrat validitatea principiului pe sateliti mai mari. Sistemul insa necesita o serie de dispozitive specifice (valve de presiune, rezervoare de gaz) care ar ocupa un spatiu pretios in microsatelitii CubeSat. Babuscia ridica si o alta problema de ordin practic: un satelit cu dispozitive presurizate la bordul rachetei purtatoare poate pune probleme pentru securitatea incarcaturii, mai ales ca microsatelitii sunt, de regula, incarcatura secundara. Ei pot exploda, cu consecinte dezastruoase pentru echipaj si incarcatura principala.
Din acest motiv, s-a cautat o alta metoda pentru umflarea acestor antene.

Mary Knapp KB1WUA – Image credit Interplanetary Small Satellite Conference

Echipa de cercetare a gasit o alta metoda constand in sublimarea la presiune zero a unei pulberi . Aceasta inseamna ca o pulbere, expusa presiunii din spatiul cosmic se va transforma, din stare solida, direct in gaz.

Testarea ideei
Babuscia si colegii sai au construit doua astfel de antene, folosind Mylar: una in forma conica si a doua in forma cilindrica. Au determinat configuratia optima la pliere si au reusit sa inghesui aceasta antena intr-un spatiu de 10cmc.
Au testat apoi modul in care antena se umfla, intr-o camera vidata iar testul a avut rezultate pozitive.

Rebecca Jensen-Clem – Image credit Interplanetary Small Satellite Conference

Echipa a testat apoi caracteristicile electromagnetice ale acestei antene. In simularile celor doua geometrii, s-a constatat ca antena de forma cilindrica se comporta mai bine decat cea conica.
Desi, cu potential major, antena din Mylar subtire poate fi vulnerabila la fragmentele meteoritice sau chiar la deseurile care pot fi intalnite pe orbitele joase; una din solutiile pentru a compensa micile perforatii ar fi o rezerva suplimentara de pulbere care sa compenseze pierderile de presiune din antena.

MIT student with a CubeSat – Image credit MIT

Kar-Ming Cheung, inginer la Laboratorul de Propulsie Reactiva de la NASA (JPL), specializat in comunicatiile spatiale a afirmat ca o antena directionala a fost, pana acum, in afara discutiei referitoare microsateliti si ca "aceasta idee este foarte promitatoare".