Для ефективних космічних досліджень та космічного зв’язку потрібні великі антени. Але доставляти у космос важку та велику антену складно і дорого. У NASA знайшли, як вирішити це протиріччя, отримавши велику і при цьому легку антену. А створити таку антену допоміг шоколадний пудинг.
Приблизно 30 років тому молодий інженер на ім’я Крістофер Уокер був увечері вдома, готуючи шоколадний пудинг, коли отримав, як виявилося, випадковий дзвінок від своєї матері.
Прийнявши дзвінок, він вимкнув плиту й натягнув на каструлю пластикову плівку, щоб пудинг залишався свіжим. Поки він повернувся, повітря в горщику охолонуло, тому плівка набула увігнутої форми.
Цей викривлений пластик наштовхнув інженера на ідею, яка може зробити революцію в космічній комунікації та дослідженнях.
Ця ідея стала Large Balloon Reflector (LBR) – надувною антеною, яка важить лише частку від маси сучасних антен, що розгортаються. Тепер за допомогою програми NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), що фінансується Управлінням місії космічних технологій агентства, яка підтримує далекоглядні інновації з різних джерел, бачення Волкера втілюється в життя.
Концепція перетворює частину внутрішньої поверхні надутої сфери на параболічну антену. Частина, що становить приблизно третину внутрішньої поверхні повітряної кулі, алюмінізована, що надає їй відбивні властивості.
Параболічні антени використовують свою увігнуту форму для захоплення та концентрації електромагнітного випромінювання в одній точці, в якій розташований приймач. Чим більший діаметр або апертура антени, тим ефективніша вона для захоплення радіохвиль і передачі радіосигналів на великі відстані.
Традиційні великі рефлекторні антени є важкими, громіздкими та їх важко укласти, що призводить до обмежень на запуск і ризикованих схем розгортання в космосі.
Конструкція LBR вирішує обидві проблеми. Виготовлена із тонкої плівки, вона надувається, як пляжний м’яч, забезпечуючи стабільну форму параболічної тарілки без потреби в громіздких і складних розкладних пристроях. У складеному форматі вона займає крихітний об’єм.
Завдяки фінансуванню NIAC і гранту Лабораторії військово-морських досліджень США Вокер зміг розробити та продемонструвати технології для LBR діаметром 10 метрі), який був доставлений у стратосферу гігантською повітряною кулею. Для порівняння: діаметр апертури величезного космічного телескопа Джеймса Вебба NASA не перевищує 6,5 метра.
Наступним кроком для перевірки технології надувної антени є демонстрація високошвидкісного зв’язку на низькій навколоземній орбіті на борту супутника CubeSat розміром із взуттєву коробку під назвою CatSat. Він був обраний для польоту в 2019 році в рамках ініціативи NASA CubeSat Launch Initiative. Це спільні зусилля за участю NASA, Freefall Aerospace, Університету Арізони та Rincon Research Corporation у Тусоні, штат Арізона.
Після досягнення низької навколоземної орбіти система розгортання надувної антени CatSat розгортається зі свого контейнера, надувається до діаметра близько півметра і починає передавати назад фотографії Землі високої чіткості. Планується, що місія буде запущена разом з кількома іншими CubeSat на ракеті Alpha компанії Firefly Aerospace в рамках місії Educational Launch of Nanosatellites (ELaNa) 43.
