Radioaaltoja lähettävä plasmasädeantenni laserilla

(7.10.2026) ”Plasmasädeantenni näyttää valosapelilta ja on viritettävä, mikä tarkoittaa, että meidän pitäisi pystyä lähettämään laajalla taajuusalueella”, sanoo Prya Darshni, työstä kertovan aikakauslehtiartikkelin vastaava kirjoittaja ja tohtoriopiskelija North Carolina State Universityssa. ”Ja vaikka emme ole osoittaneet sen kykyä toimia radiosignaaleja vastaanottavana antennina, ei ole mitään syytä uskoa, etteikö se toimisi myös vastaanottimena.”

”Tämä on jännittävä uusi konsepti, joka mahdollistaa räätälöidyn antennin valmistamisen ilman monimutkaisia mekaanisia käyttöönottomekanismeja”, sanoo Paul Franzon, artikkelin toinen kirjoittaja ja sähkö- ja tietokonetekniikan professori.

Antennin pituus on tärkeä, koska se ohjaa radioaaltojen lähetys- ja vastaanottotaajuuksia. Antennin pituuden muuttaminen halutun taajuusalueen saavuttamiseksi voi kuitenkin olla haastavaa joissakin sovelluksissa, kuten avaruustutkimusteknologioissa.

”Yksi kysymyksistä, joita halusimme tässä työssä tutkia, oli, olisiko mahdollista luoda plasma-antenneja lasereilla, joiden avulla voisimme luoda minkä tahansa pituisia antenneja”, Darshni sanoo. ”Ja olemme nyt osoittaneet, että se on mahdollista.”

Ampumalla tietyn tehon ja halkaisijan omaavaa lasersädettä tutkijat pystyvät ionisoimaan ohuen ilmasuihkun, jolloin syntyy määritelty plasmasäde, jota kutsutaan plasmafilamentiksi.

Mutta jotta plasma-antennista tulisi käytännöllinen työkalu tutkijat loivat ja myös kontaktittoman antennisyötön, joka koostuu kondensaattorina toimivasta metallirenkaasta. Laser kulkee renkaan läpi ja luo plasmafilamentin, jota kondensaattori ympäröi. Luomalla sähkömagneettisen kentän kondensaattorin kanssa tutkijat voivat olla vuorovaikutuksessa plasmasäteen kanssa koskematta siihen.

”Laserparametreja säätämällä voidaan hallita plasmafilamentin ominaisuuksia – mukaan lukien sen pituutta”, Darshni sanoo. ”Tämä on arvokasta sovelluksissa, joissa tarvitaan antenni, joka pystyy pyyhkäisemään kaikki taajuudet. Mutta on myös toinen etu.”

”On myös sovelluksia, joissa on tärkeää pystyä hallitsemaan antennin kulmaa, jotta tutkapyyhkäisyjen suunta voidaan kohdistaa tai parantaa vastaanotettavan signaalin voimakkuutta. Tässä esittelemämme tekniikka mahdollistaisi plasmafilamenttiantennin kulman hallitsemisen säteen ohjauksen avulla – yksinkertaisesti muuttamalla laserin suuntaa,” toteaa ”, Darshni.

Pitkällä aikavälillä teknologialla on lupauksia monissa sovelluksissa. Satelliitit ja avaruustutkimusteknologiat ovat yksi mahdollinen kiinnostuksen kohde, koska hyötykuorma ja kyky skannata laajalla taajuusalueella ovat molemmat tärkeitä näkökohtia.

”Maan matalalla kiertoradalla on riittävästi ilmaa plasman muodostumiseen. Tämä on ensimmäinen askel, mutta se on iso askel – se on ensimmäinen kerta, kun kukaan on osoittanut plasmafilamenttiantennien toimivan. Nyt kun olemme osoittaneet, että se on mahdollista, voimme alkaa parantaa sen suorituskykyä,” Franzon täydentää.

Aiheesta aiemmin: