El otoño pasado, la NASA desarrolló y probó una antena impresa en 3D para demostrar la capacidad de bajo costo de comunicar datos científicos a la Tierra. La antena, probada en vuelo utilizando un globo meteorológico, podría abrir la puerta al uso de la impresión 3D como una solución de desarrollo rentable para el creciente número de misiones científicas y de exploración.
Para esta demostración tecnológica, ingenieros de NASA Near Space Network diseñó y construyó una antena impresa en 3Dlo probaron con los satélites de retransmisión de la red y luego lo volaron en un globo meteorológico. El proceso de impresión 3D, también conocido como fabricación aditiva, crea un objeto físico a partir de un modelo digital añadiendo varias capas de material una encima de otra, normalmente en forma de líquido, polvo o filamento. La mayoría de las antenas impresas en 3D utilizan un material polimérico relleno de cerámica, que es sintonizable y tiene baja resistencia eléctrica.
Gracias a una impresora proporcionada por Fortify, el equipo tuvo control total sobre muchas de las propiedades electromagnéticas y mecánicas que los procesos de impresión 3D estándar no tienen. Una vez que la NASA compró la impresora, Esta tecnología permitió al equipo diseñar e imprimir una antena para el globo en tan solo unas horas. Los equipos imprimieron la parte conductora de la antena con una de varias impresoras de tinta conductora utilizadas durante el experimento.
Para esta demostración de tecnología, el equipo de la red diseñó y construyó una antena dipolo magnetoeléctrica impresa en 3D y la hizo volar en un globo meteorológico. Una antena dipolo se usa comúnmente en radio y telecomunicaciones. La antena tiene dos «polos», que crean un patrón de radiación similar a la forma de un donut.
Ensayo
La antena, nacida de la colaboración entre ingenieros del Programa de Globos Científicos de la NASA y el programa de Navegación y Comunicaciones Espaciales (SCaN), fue creado para mostrar capacidades de diseño y fabricación de bajo costo. Después de su producción, la antena fue ensamblada y probada en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, en la cámara anecoica electromagnética del centro.
La cámara anecoica es la habitación más silenciosa de Goddard: un espacio blindado diseñado y construido para resistir ondas electromagnéticas intrusivas y suprimir su emisión al mundo exterior. esta cámara Elimina ecos y reflejos de ondas electromagnéticas. para simular la relativa “tranquilidad” del espacio.
Para prepararse para la prueba, el pasante de la NASA Alex Moricette instaló la antena en el mástil de la cámara anecoica. El equipo de desarrollo de la antena utilizó la cámara para probar su rendimiento en un entorno espacial y asegurarse de que funcionara según lo previsto. Una vez terminada, los ingenieros de antenas de la NASA realizaron pruebas de campo finales en la Instalación de Globos Científicos de Columbia de la NASA en Palestina, Texas, antes del despegue.
El equipo coordinó conexiones con la flota de relés de Near Space Network para probar la capacidad de la antena impresa en 3D para enviar y recibir datos. El equipo supervisó el rendimiento enviando señales hacia y desde la antena impresa en 3D y el sistema de comunicaciones previsto para el globo, una antena satelital estándar. Ambas antenas fueron probadas en diferentes ángulos y elevaciones.. Al comparar la antena impresa en 3D con la antena estándar, establecieron una base para un rendimiento óptimo.
En el aire
Durante el vuelo, el globo meteorológico y la antena impresa en 3D se alojan en el interior. han sido probados para la supervivencia ambiental a 100,000 pies y fueron recuperados sanos y salvos.
Durante décadas, el Programa de Globos Científicos de la NASA, operado por las instalaciones de vuelo Wallops de la NASA en Virginia, ha utilizado globos para lanzar cargas científicas a la atmósfera. Los globos meteorológicos llevan instrumentos que miden la presión atmosférica, la temperatura, la humedad, la velocidad y dirección del viento. La información recopilada se transmite a una estación terrestre para su uso en la misión.
La demostración reveló los resultados que el equipo esperaba: que con las rápidas capacidades de fabricación y creación de prototipos de la tecnología de impresión 3D, La NASA puede crear antenas de comunicaciones de alto rendimiento. adaptado a las características específicas de la misión más rápido que nunca.
La implementación de estos avances tecnológicos modernos es vital para la NASA, no sólo para reducir los costos de las plataformas heredadas sino también para permitir misiones futuras.