Лазерний плазмовий промінь працює як налаштовувана радіоантена

18 жовтня 2026 р. 13:22

18 жовтня 2026 р. 13:22

Команда дослідників продемонструвала техніку, за якої лазер створює плазмовий промінь, здатний працювати як радіоантена. Цей промінь зовні нагадує світловий меч і вже передав радіосигнал, відкриваючи можливість для майбутніх космічних апаратів змінювати налаштування та напрямок антен просто за рахунок регулювання лазера. Про роботу розповідає видання SciTechDaily .

У традиційних антен довжина є критичним параметром: саме вона значною мірою визначає, на яких частотах система може передавати й приймати сигнали. На космічних апаратах змінювати цю довжину складно, адже це вимагає механічних конструкцій, що розкладаються або рухаються. Новий підхід пропонує замінити металевий елемент стовпчиком плазми, який створюється лазером безпосередньо в повітрі.

Як лазер формує плазмову «світлову шаблю»

За певної потужності та діаметра променя лазер іонізує тонкий стовп повітря, перетворюючи його на плазму — газ з електрично зарядженими частинками. Такий витягнутий канал називають плазмовим філаментом.

Керуючи параметрами лазера, можна змінювати характеристики цього філаменту, зокрема його довжину. Це дає змогу створювати антену потрібного розміру буквально «зі світла». Для застосувань, де важливо охопити широкий діапазон частот, така гнучкість особливо цінна.

Є ще одна перевага: напрямок антени. У багатьох системах важливо точно задавати кут, під яким «дивиться» антена, щоб спрямовувати радарні імпульси або посилювати прийом сигналу з певного боку. У випадку плазмового філаменту це можна зробити за допомогою керування напрямком лазерного променя — так званого beam steering, тобто простого «повертання» лазера.

Безконтактна подача радіосигналу

Щоб змусити плазмовий філамент випромінювати радіохвилі, дослідники розробили безконтактну систему живлення антени. Вони використали металеве кільце, через отвір якого проходить лазер. У результаті кільце опиняється навколо плазмового стовпчика.

Кільце працює як конденсатор: воно отримує сигнал від генератора радіочастот і створює електромагнітне поле. Це поле взаємодіє з плазмою всередині, змушуючи її випромінювати радіохвилі на заданій частоті — при цьому між кільцем і плазмовим філаментом немає фізичного контакту.

За словами авторів, така плазмова антена виглядає як світловий меч і є налаштовуваною: теоретично вона може працювати в широкому діапазоні частот. Поки що команда показала можливість передавання сигналу; приймання радіохвиль ще не продемонстровано, але дослідники не бачать причин, чому філамент не зміг би працювати й як приймальна антена.

Перспективи для космосу та обмеження

Однією з головних сфер застосування автори називають супутники та інші засоби космічних досліджень, де критичними є і маса корисного навантаження, і здатність працювати на багатьох частотах. Плазмова антена, яку можна «вмикати» потрібної довжини без складних механізмів розгортання, виглядає привабливою альтернативою.

Водночас є важливе обмеження: для формування плазмового філаменту потрібне повітря або інше газове середовище. У повному вакуумі така антена не працюватиме. Однак у низькій навколоземній орбіті повітря ще достатньо, щоб лазер міг створювати плазму, тож саме там технологія може знайти перші космічні застосування.

Автори підкреслюють, що це лише перший, але дуже важливий крок: уперше показано, що антени на основі лазерно-індукованих плазмових філаментів дійсно можуть передавати радіосигнали. Наступні етапи роботи мають бути спрямовані на покращення характеристик такої антени та розширення діапазону її практичного використання.

Технології