Des scientifiques de la North Carolina State University ont mis au point une antenne radio à plasma générée par laser qui ressemble à un sabre laser et permet de transmettre des ondes radio dans la bande VHF à 30 mégahertz.
Une équipe de chercheurs a démontré qu’il est possible de créer un nouveau type d’antenne radio en remplaçant la structure métallique conventionnelle par un faisceau laser. La technologie ionise l’air pour former un filament de plasma capable de transmettre des signaux radio à distance, selon des travaux publiés dans l’IEEE Journal of Microwaves.
Transformer un faisceau laser en filament de plasma
L’approche commence lorsqu’un laser traverse l’air. En contrôlant la puissance et le diamètre du faisceau, les chercheurs éliminent des électrons des atomes et des molécules afin de produire du plasma, souvent qualifié de quatrième état de la matière. Ce filament de plasma mince et concentré sert de fondation à l’antenne, car ses particules chargées électriquement interagissent avec les champs électromagnétiques d’une manière que l’air ordinaire ne permet pas.
Pour acheminer un signal électrique vers le plasma sans contact physique, l’équipe a conçu une alimentation d’antenne spécifique. Le système utilise un métal en forme d’anneau qui fonctionne comme un capacitor, selon les données de l’expérience, permettant de stocker de l’énergie dans un champ électrique sans toucher directement le plasma.
Une transmission réussie à 30 mégahertz
Le laser traverse le centre de l’anneau conducteur pour produire le filament de plasma. Lorsqu’un générateur de radiofréquence envoie un signal dans ce dispositif, le champ électromagnétique qui en résulte pousse le filament à émettre des ondes radio à la fréquence fournie. Grâce à cette méthode, les chercheurs ont réussi à transmettre des ondes à 30 mégahertz, ce qui se situe dans la bande des très hautes fréquences, connue sous le nom de VHF.
Prya Darshni, doctorante à la North Carolina State University, a déclaré : « L’antenne à faisceau plasma ressemble à un sabre laser et est accordable, ce qui signifie que nous devrions être capables de transmettre sur une large gamme de fréquences. »
Des applications potentielles pour les satellites et l’exploration spatiale
L’un des principaux avantages de ce dispositif réside dans sa dimension ajustable. En modifiant les paramètres du laser, les opérateurs peuvent changer la longueur et les caractéristiques du filament de plasma à la demande. Les concepteurs de satellites et d’engins spatiaux font face à des contraintes strictes de poids et de taille, et nécessitent souvent des mécanismes de déploiement complexes pour ranger et étendre les structures d’antennes rigides.
Une antenne pilotée par laser pourrait s’affranchir de ces structures mécaniques fixes. En orbite terrestre basse, l’air est suffisant pour former un plasma
, a expliqué Franzon au sujet de l’atmosphère terrestre. Les chercheurs considèrent cette démonstration comme une première étape importante de validation de concept, tout en soulignant que la capacité à recevoir des signaux et le comportement de l’antenne en conditions spatiales réelles devront encore faire l’objet de tests approfondis.
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