Ученые из США продемонстрировали антенну, которая передает радиоволны с помощью плазменного луча, созданного лазером. В отличие от обычных антенн, она не требует металлического стержня: проводящую структуру формируют прямо в воздухе.
Чтобы создать такую антенну, ученые направляют лазерный луч в воздух и ионизируют узкую область газа. В результате возникает плазменная нить — участок с заряженными частицами, способными взаимодействовать с электромагнитным полем. Внешне она напоминает световой меч из «Звездных войн».
Но одного плазменного луча недостаточно: исследователям нужно было передать ему радиосигнал. Для этого они разработали бесконтактную систему питания на основе металлического кольца, работающего как конденсатор. Радиочастотный генератор создает в нем электромагнитное поле, которое воздействует на плазму и заставляет ее излучать радиоволны. При этом металлические элементы не соприкасаются непосредственно с плазменной нитью.
В эксперименте команда передала сигнал частотой 30 МГц. Приемная антенна находилась примерно в пяти сантиметрах от плазменной. Когда лазер создавал плазменную нить, уровень принятого сигнала оказался в 2,5 раза выше, чем при выключенном лазере. Это подтвердило, что плазменная структура действительно работала как передающая антенна.
Одно из преимуществ разработки — возможность менять параметры антенны с помощью лазера. Регулируя его характеристики, исследователи могут управлять длиной плазменной нити, а меняя направление луча — потенциально изменять ориентацию антенны. В обычных системах для подобных задач могут потребоваться механические конструкции.
В будущем технологию рассматривают для спутников и космических аппаратов. Она могла бы уменьшить потребность в тяжелых антеннах и сложных механизмах их развертывания. Однако пока исследователи продемонстрировали только передачу сигнала на одной частоте и на небольшом расстоянии. Прием радиоволн самой плазменной антенной, управление направлением и работа в космосе еще требуют проверки.
Авторы называют эксперимент первым шагом к созданию перестраиваемых плазменных антенн, но до практического применения технологии предстоит решить еще немало инженерных задач.
Читайте также:
«Геоскан» планирует запустить собственную ракету-носитель около 2031 года
Передачу энергии лазерами между спутниками впервые испытают в космосе