Origami-Antenne für Nanosatelliten gebaut
Innovatives Design verspricht Optimierung für verschiedene Kommunikationsaufgaben
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Faltkunst: Hightech-Lösung ist dieser nachempfunden (Foto: rkit, pixabay.com) |
Busan (pte003/15.02.2021/06:10)
Forscher an der Universität Busan https://pusan.ac.kr/eng und der University of Alabama haben ein von Origami inspirierte, sehr flexibel einsetzbare Antenne für Nanosatelliten entwickelt. Wie ähnliche Ansätze lässt sich diese kompakt zusammengefaltet beispielsweise mit einem CubeSat in den Weltraum schießen. Doch soll das neue Konzept auch damit punkten, dass sich die Antenne leicht für unterschiedliche Kommunikationsaufgaben rekonfigurieren lässt.
Falten ist Trumpf
Klein- und Kleinstsatelliten sind immer mehr im kommen, beispielsweise CubeSats. Diese dürfen in der kompaktesten Ausführung für den Start kaum größer als ein Würfel von zehn Zentimetern Seitenlänge sein. Das macht es schwer, sie mit leistungsfähigem Kommunikationsmodulen auszustatten. „Viele Hochleistungs-Antennen für CubeSat-Systeme sind öffenbar, faltbar oder aufblasbar", sagt Sangkil Kim, Professor am Fachbereich Elektrotechnik in Busan.
Er und seine Kollegen haben sich bei der eigenen Entwicklung speziell von jenen mathematischen Prinzipien leiten lassen, die hinter der japanischen Papierfaltkunst Origami stecken. Das half, eine optimale Geometrie für eine faltbare Dipol-Antennenanordnung zu entwickeln, die keine fünf Gramm wiegt. Sie besteht aus quadratischen Elementen, die sich für den Start sehr flach – auf insgesamt nur drei Millimeter Dicke – zusammenlegen lassen. Im Weltraum entfalten sich diese Elemente dann zur Antenne.
Flexible Kommunikation
Ein Vorteil der C-Band-Antenne ist, dass sie dabei verschiedene Formen, ideal entweder für die Kommunikation mit der Erde oder von Satelliten untereinander, annehmen kann. "Volumen, Strahlungsmuster und Polarisationen der Antenne können entsprechend dem erforderlichen Betriebsmodus rekonfiguriert werden", erklärt Kim. So lässt sich die Leistung für die jeweilige Anwendung optimieren.
Die Forscher gehen davon aus dass ihr Prototyp helfen wird, die Kosten von Nanosatelliten für den niedrigen Erdorbit zu senken und gleichzeitig deren Leistung zu verbessern. Das Antennendesign könne zudem für größere Satelliten in geostationärer Umlaufbahn hochskaliert werden und auch für terrestrische Kommunikationslösungen zum Einsatz kommen.
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