En otoño de 2024, la NASA desarrolló y probó una antena impresa en 3D para demostrar una capacidad de bajo coste para comunicar datos científicos a la Tierra.

La antena, probada en vuelo usando un globo meteorológico atmosférico, podría abrir la puerta para usar la impresión 3D como una solución de desarrollo rentable para el número cada vez mayor de misiones de ciencia y exploración.

 

© NASA/Peter Moschetti

 

Para esta demostración tecnológica, los ingenieros de la Near Space Network de la NASA diseñaron y construyeron una antena impresa en 3D, la probaron con los satélites de retransmisión de la red y luego la hicieron volar 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 múltiples capas de material unas sobre otras, normalmente en forma de líquido, polvo o filamento. La mayor parte de la antena impresa en 3D utiliza un material polimérico de baja resistencia eléctrica, sintonizable y relleno de cerámica.

 

Utilizando una impresora suministrada por Fortify, el equipo tuvo un control total sobre varias de las propiedades electromagnéticas y mecánicas que los procesos de impresión 3D estándar no tienen. Una vez que la NASA adquirió la impresora, esta tecnología permitió al equipo diseñar e imprimir una antena para el globo en cuestión de horas. Los equipos imprimieron la parte conductora de la antena con una de las diferentes impresoras de tinta conductora utilizadas durante el experimento.

 

Para esta demostración tecnológica, 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 utiliza habitualmente en radio y telecomunicaciones. La antena tiene dos «polos» que crean un diagrama de radiación similar al de un donut.

 

Pruebas

La antena, fruto de la colaboración entre ingenieros del Programa de Globos Científicos de la NASA y del programa de Comunicaciones Espaciales y Navegación (SCaN) de la agencia, se creó para mostrar las capacidades del diseño y la fabricación de bajo coste.

 

Tras su fabricación, la antena se ensambló y probó en el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt, Maryland, en la cámara anecoica electromagnética del centro.

 

La cámara anecoica es la sala más silenciosa de Goddard, un espacio blindado diseñado y construido para resistir las ondas electromagnéticas intrusivas y suprimir su emisión al exterior. Esta cámara elimina los ecos y reflejos de las ondas electromagnéticas para simular el relativo «silencio» del espacio.

 

Para preparar las pruebas, Alex Moricette, becario de la NASA, 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 similar al espacial y asegurarse de que funcionaba según lo previsto.

 

Una vez terminada, los ingenieros de antenas de la NASA llevaron a cabo las pruebas de campo finales en la Columbia Scientific Balloon Facility de la NASA en Palestine, Texas, antes del despegue.

 

El equipo coordinó enlaces con la flota de repetidores de la Near Space Network para comprobar la capacidad de la antena impresa en 3D para enviar y recibir datos.

 

El equipo controló el rendimiento enviando señales hacia y desde la antena impresa en 3D y el sistema de comunicaciones previsto para el globo, una antena de satélite estándar. Ambas antenas se probaron en distintos ángulos y elevaciones. Al comparar la antena impresa en 3D con la antena estándar, establecieron una línea de base para un rendimiento óptimo.

 

Durante el vuelo, el globo meteorológico y la antena impresa en 3D que lo albergaba fueron sometidos a pruebas de supervivencia ambiental a 100.000 pies de altura y se recuperaron de forma segura.

 

Durante décadas, el Programa de Globos Científicos de la NASA, gestionado por la Instalación de Vuelo Wallops de la NASA en Virginia, ha utilizado globos para transportar cargas científicas a la atmósfera. Los globos meteorológicos llevan instrumentos que miden la presión atmosférica, la temperatura, la humedad, la velocidad y la dirección del viento. La información obtenida se transmite a una estación terrestre para su uso en la misión.

 

La demostración reveló los resultados previstos por el equipo: que con la rápida creación de prototipos y las capacidades de producción de la tecnología de impresión 3D, la NASA puede crear antenas de comunicación de alto rendimiento adaptadas a las especificaciones de la misión más rápido que nunca.

 

La aplicación de estos modernos avances tecnológicos es vital para la NASA, no sólo para reducir los costes de las plataformas heredadas, sino también para posibilitar futuras misiones.

 

La Red de Espacio Cercano está financiada por la oficina del programa SCaN (Comunicaciones y Navegación Espaciales) de la NASA en su sede central de Washington. La red se gestiona desde el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt, Maryland.

 

Fuente: https://www.nasa.gov/

Autora: Kendall Murphy

 

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