Спутники связи используют высокочастотные радиоволны для передачи данных, при этом антенны действуют как двусторонний интерфейс, преобразуя электрический ток, подаваемый передатчиком, в радиоволны, и наоборот, когда они соединены с приемником. Таким образом, антенны являются жизненно важными элементами оборудования, без которых спутники и наземные приемники были бы практически бесполезны. Однако, несмотря на достижения в проектировании и производительности современных спутников, антенная технология остается ограничивающим фактором для телекоммуникаций следующего поколения, таких как 6G. Инженеры изо всех сил пытаются миниатюризировать антенны для наноспутников без ущерба для их стоимости или производительности. Например, наноспутники, такие как CubeSats, могут иметь размер всего 10 см3, но изготовление антенны связи, достаточно маленькой, чтобы ее можно было хранить внутри нее во время запуска и полета, является дорогостоящим и технологически сложным процессом. "Многие высокопроизводительные антенны, заявленные для систем CubeSat, являются развертываемыми, складными или надувными", - объясняет доктор Сангкил Ким из Национального университета Пусан в Южной Корее.

Недавно доктор Ким и его коллеги из Национального университета Пусана и Университета Алабамы, США, разработали новую развертываемую антенну для CubeSats, используемых на низкой околоземной орбите (LEO). Интересно, что их дизайн был вдохновлен математикой "оригами", японского искусства складывания бумаги - в частности, областью, называемой пространственным картографированием, - которая позволила им выбрать наилучшую геометрию для складной развертываемой антенны. Имея проект на бумаге, они приступили к изготовлению антенны и ее тестированию.

Обладая замечательными размерами 32,5 мм3 в сложенном виде и весом всего 5 граммов, прототип антенны плотно помещается в CubeSat. Исследователи использовали недорогой материал для изготовления основной части антенны, используя специальные соединения для складывания квадратных досок в куб, который можно легко хранить во время запуска и полета. Оказавшись на орбите, антенна может быть развернута за пределами CubeSat, готовая к приему и передаче данных.

Профессор Ким и его команда пошли еще дальше и настроили различные режимы развертывания, в зависимости от того, нужно ли спутникам поддерживать связь друг с другом или с Землей. "Объем, диаграммы направленности и поляризации антенны можно перенастраивать в соответствии с требуемым режимом работы", - объясняет доктор Ким. Такая конфигурация позволила исследователям оптимизировать производительность антенны для каждого типа связи.

С такими многообещающими результатами ученые надеются, что их разработка вдохновит на будущие разработки наноспутниковых антенных технологий и проложит путь для систем связи следующего поколения, таких как 6G. Их прототип не только снизит стоимость будущих наноспутников и улучшит их общую производительность, но также может быть расширен до более крупных спутников на геостационарной орбите и других коммуникационных платформ на Земле.