Спутниковые антенны будущего

Крупные корпорации интернета готовятся к грандиозной битве за абонентов из стран третьего мира. Google затевает проект Loon — сеть аэростатов с ретрансляторами, летающих на высоте 20 километров и раздающих интернет на территории Африки и пустынных районов других континентов. Facebook создаёт партнёрство internet.org, к которому присоединяются Samsung, Ericsson, MediaTek, Nokia, Opera и Qualcomm — с той же самой целью. В прессе появляется информация о том, что Facebook собирается приобрести за 60 миллионов долларов компанию Titan Aerospace — разработчика электрических беспилотников на солнечных батареях, которые, по заверениям компании, способны летать без посадки пять лет, и, в отличие от аэростатов, не зависят от ветров. Но уже через месяц Titan Aerospace за неназванную сумму успевает выкупить Google. Наконец, сегодня проходит слух о том, что Google собирается запустить на низкую околоземную орбиту сотни маленьких стокилограммовых спутников, всё с той же целью: покрыть широкополосным интернетом самые отдалённые уголки Земли.

Учитывая высоту в 20 км, на которой будут летать беспилотники и аэростаты, не говоря уже о нескольких сотнях километров для спутников, возникает вопрос — какие антенны будут нужны, чтобы обеспечить высокую скорость и стабильность соединения, и при этом стоить недорого — речь ведь идёт прежде всего о странах третьего мира. Одним из поставщиков антенн может стать компания Kymeta, которая, кстати, уже сотрудничает с микроспутниковым стартапом O3b Networks, тем самым, ключевые сотрудники которого по информации Wall Street Journal с недавних пор работают в спутниковом проекте Google. Плоские антенны Kymeta размером и весом с ноутбук основаны на новой технологии с использованием метаматериалов. Несмотря на отсутствие движущихся частей, антенны могут узко сфокусироваться на источник сигнала и следить за ним в реальном времени. По своим возможностям они напоминают применяющиеся в радарах фазированные антенные решётки (ФАР).

ФАР состоит из множества маленьких излучателей, в которых согласованно изменяются относительные фазы сигналов. Это позволяет очень гибко и быстро менять диаграмму направленности антенны. При этом сама антенна неподвижна и имеет плоскую форму. Изначально ФАР использовались в стационарных радарах военного назначения — они были очень громоздкими и дорогими. Затем их научились делать достаточно компактными, чтобы ставить в боевые самолёты. Очень наглядно можно увидеть эффект фокусированного излучения с плоской поверхности на примере акустических фазированных решёток из ультразвуковых излучателей:



Настоящие ФАР пока что остаются слишком дорогими и сложными устройствами для массового рынка. Kymeta удалось добиться схожей функциональности с помощью метаматериалов — композитных материалов, свойства которых зависят не столько от химического состава и молекулярной структуры, сколько от макроскопической структуры. С их помощью можно получить, например, отрицательный коэффициент преломления. Перспективно применение метаматериалов для оптической, акустической или радиомаскировки. Антенны Kymeta должны выйти на рынок в 2015 году, и их стоимость будет в пределах нескольких сотен долларов. При массовом производстве и активном совершенствовании технологии цена может упасть ещё ниже.



Пока что Kymeta позиционирует свои антенны, как устройства для обеспечения связью самолётов, яхт и автомобилей — они могут удерживать спутник в поле зрения при движении транспортного средства, а также быстро переключаться между разными спутниками. Эти способности идеально подойдут и для слежения за аэростатами, беспилотниками или спутниками «планетарного интернета». Технология может заинтересовать и военных. Так, характерное «вздутие»на носу беспилотников Predator и Reaper — ни что иное, как обтекатель, скрывающий спутниковую тарелку на шарнирном подвесе, которая служит для связи беспилотника с центром управления. Если вместо громоздкой подвижной конструкции будет лёгкая плоская панель, то лётные качества самолёта могут стать заметно лучше.



Компания Kymeta была основана в 2012 году, но уже успела получить несколько престижных наград. Один из инвесторов, вложивших в компанию 50 миллионов долларов в прошлом году — Билл Гейтс. Теперь похоже, что Kymeta будет тесно сотрудничать с Google — у неё есть все шансы совершить революцию в мире антенн.



Источник: habrahabr.ru/post/224973/