Felfújható antennák
(Rovat: Lássuk és halljuk egymást, Új eszközök és anyagok , Különös találmányok - 2011.03.30 07:15.)

Az űrtevékenység megbízható és hatékony távközlési módszereket igényel. Az űrben kipróbált technológiák egy idő után más, földi alkalmazásokban is felbukkannak. Ilyenek a felfújható antennák is.

A NASA 1960-ban bocsátotta fel az első, igaz még kezdetleges felfújható űreszközt: ekkor indult az Echo műholdsorozat. A kis tömeg és kis kezdeti térfogat, a könnyű kinyitás a Föld körüli pályán, a viszonylagos olcsóság mind a felfújható szerkezetek űrbeli alkalmazása mellett szóló érvek. Az Echo-1 is „összecsomagolva” indult, majd már a pályáján keringve fúvódott fel a kb. 10 mikrométer vastagságú, vékony alumíniumréteggel bevont gömbfelület.

Az Echo műholdak közül a legelsőnek a startja nem sikerült (1960. május 13.). Az az űreszköz, amit ma Echo-1 néven tartunk számon, ugyanabban az évben, augusztus 12-én állt alacsony Föld körüli pályára. (Az 1964. január 25-én indult Echo-2 fejlettebb technológiával, és még nagyobb gömbbel repült.) A kísérlet fő célja a passzív űrbeli távközlés kipróbálása volt. A Föld egy pontjáról a tükröző felületre érkező rádióhullámok más irányba verődtek vissza, vagyis maga az űreszköz aktívan nem sugározta a jeleket. (A gyakorlatban a műholdaknak több hasznát vették más kutatási területeken, mivel a nagy méretük és a napfényt is tükröző felületük miatt igen fényesek voltak, így geodéziai célú optikai megfigyelésekre voltak alkalmasak. Másrészt a nagy keresztmetszet/tömeg arány miatt ideálisnak bizonyultak a nem gravitációs eredetű pályamódosító hatások, például a felsőlégköri fékeződés vizsgálatára.)

Az Echo-1 30,5 m átmérőjű gömbje, még a felbocsátás előtt, a földi próbák során. (Kép: NASA)

Visszatérve a felfújható szerkezetek űrbeli történetéhez, ahogy az elkövetkező években egyre nagyobb teljesítményű hordozórakétákat állítottak szolgálatba, úgy fordult el az érdeklődés a „tömegtakarékos” megoldástól. Később, az 1980-as és 90-es évektől kezdve a költségcsökkentés lehetősége újra érdekessé tette a felfújható antennák technológiáját. Az Endeavour űrrepülőgép STS-77 jelű repülése során 1996-ban például a Spartan-207 műholddal egy kb. 14 m-es átmérőjű, paraboloid felületű kísérleti antennát fújtak fel.

1997-ben a NASA technológia-átadási programja keretében egy kaliforniai cég megkezdte az eljárás földi alkalmazásainak kifejlesztését. Ebből először olyan, poliimid alapanyagú felfújható naptükrök lettek, amelyeket sikerrel alkalmaztak energiatermelésre. Hamarosan kiderült, hogy az alaptechnológia ugyanúgy alkalmazható lenne nagyméretű földi kommunikációs antennák előállítására is. A működési elv ugyanaz: amíg a naptükör a Nap sugarait gyűjti össze, addig a távközlésre használt antennafelületek a rádiósugárzást fókuszálják. Ez utóbbiakat természetesen nem a Napra, hanem egy megfelelő távközlési mesterséges holdra kell irányítani.

A 2004-ben alapított GATR Technologies vállalat (Huntsville, Alabama) vitte tovább a gyorsan telepíthető, felfújható földi műholdas adó- és vevőállomás fejlesztését, részben az eljárás iránt érdeklődést mutató amerikai védelmi minisztériumtól elnyert támogatás segítségével. A bevizsgálásokat követően műszeregyüttes 2008-ban szerezte meg a működtetéséhez szükséges hatósági engedélyeket.

A teljes műholdas távközlési földi állomást mindössze 45 perc alatt működésbe lehet hozni, leszerelése pedig csupán 15 percet vesz igénybe. A reflektáló felület a gömb belsejében kapott helyet. Leeresztéskor a rugalmas anyag egy hálózsákhoz hasonló módon hajtogathavató össze. Külön táskában helyezhetők el az elektronikus berendezések. Mindkét táska alig 40 kg-ot nyom, vagyis akár egy repülőgépre is feladhatók poggyászként.

Az utóbbi években számos innovációs díjat besöprő felfújható műholdas kommunikációs állomásból eddig hatvanat adtak el, s a megrendelések száma egyre nő. A mindössze 20 alkalmazottal dolgozó cég szerepel az USA 500 leggyorsabban növekvő vállalkozásának listáján.

Az állomás segítségével a felhasználó ki tudja aknázni a műholdas távközlési szolgáltatások adta lehetőségeket, például internetes adatátvitelt, videokonferenciákat, televíziós vételt – mindezt akár a civilizációtól távol eső területeken is. A telepítéskor először a berendezést cövekekkel és kábelekkel rögzíteni kell a talajhoz. A kívánt irányba állítást követően az antennarendszer felfújható. Az óriási strandlabdára emlékeztető burkolat a rádiósugárzás számára átlátszó. A reflektáló rugalmas antennafelület középen helyezkedik el. A felső félgömbben a levegő nyomásának növelésével, majd állandó értéken tartásával állítják elő a megfelelő paraboloid alakját.

(Képek: GATR Technologies)

A rendszert a katonákon kívül a katasztrófaelhárítás munkatársai is kitűnően hasznosíthatják. A gyorsan és könnyen telepíthető állomás jól vizsgázott a dél-kaliforniai erdőtüzek, vagy a Kartina-hurrikán pusztítása idején. Tavaly januárban a haiti földrengés után a helyszínre érkező orvosok és segélymunkások távközlési igényeit is ilyen felfújható antennarendszerrel elégítették ki.

A fejlesztés jelenlegi irányai a két szélsőséget célozzák. Egyrészt egy még kisebb méretű, szélessávú műholdas internetkapcsolathoz való hozzáférést nyújtó, önellátó „hátizsákos” változat, másrészt egy a jelenleginél kétszer nagyobb, s így még érzékenyebb antenna megalkotását.