Keď vojak na bojovom poli stratí spojenie so satelitom, môže ho to stáť život. Keď ho stratí celá divízia, môže to zmeniť výsledok operácie.

Zabezpečenie spoľahlivej satelitnej komunikácie v prostredí elektronickej vojny patrí medzi najnáročnejšie technické výzvy súčasnej vojenskej techniky.

Vedci z Lincolnovho laboratória pri Massachusettskom technologickom inštitúte (MIT) odpovedajú na tento problém prototypom, ktorý nazvali HoNi BAJR. Ide o novú triedu satelitných antén, ktorá sľubuje výkon porovnateľný s najlepšími súčasnými systémami. Rozdiel je v tom, že nový prototyp má len zlomok ich hmotnosti, veľkosti a spotreby energie.

Prečo je rušenie taký vážny problém

Moderné vojenské satelity sa čoraz viac nasadzujú na nízke obežné dráhy. Vznikajú tzv. proliferované LEO (pLEO) konštelácie, kde tisíce menších satelitov pokrývajú zemský povrch hustejšie a lacnejšie ako niekoľko veľkých geostacionárnych satelitov.

Starlink je civilný príklad toho, ako vyzerá takáto konštelácia.

Menšie satelity majú však vážne obmedzenie: ich veľkosť, hmotnosť, spotreba energie a cena musia byť čo najnižšie. Avšak tradičné anténové systémy, ktoré sú odolné proti rušeniu, sú objemné, energeticky náročné a drahé.

Nepriatelia vedia, ako rušenie funguje a čoraz lepšie ho aj využívajú. Schopnosť detegovať, sledovať a rušiť satelitné signály dnes vlastní viacero štátnych aj neštátnych hráčov.

Ako funguje odrazová anténa

Konvenčné fázové antény fungujú tak, že každý prvok poľa obsahuje zosilňovač, ktorý aktívne vysiela alebo prijíma signál. To im dáva výkon, ale zároveň to z nich robí energeticky náročné a ťažké prístroje.

Nová anténa funguje inak. Jej povrch je zložený z individuálne ovládateľných odrazových prvkov. Keď na ne dopadne signál, každý prvok ho odrazí s presne nastaveným fázovým posunom a výsledný odrazený signál sa sformuje do požadovaného smeru.

Žiadne zosilňovače pri každom prvku, žiadna zložitá beamformingová sieť. Signál sa kombinuje voľne v priestore a zachytáva ho samostatná napájacia anténa.

Výsledkom je spotreba energie, ktorá je nižšia o zhruba 95 % v porovnaní s konvenčnými systémami. Anténa je kompaktnejšia a ľahšia a jej škálovateľnosť je výrazne jednoduchšia. Pri zmene veľkosti poľa nie je potrebné navrhovať celú beamformingovú sieť odznova.

Prototyp HoNi BAJR obsahuje 256 odrazových prvkov a je nadimenzovaný tak, aby sa zmestil na typickú platformu malého satelitu.

Mohlo by vás zaujímať

Tlačové správy

7. marca 2022

Sviežosť, akú si zaslúžite. Urobte si z návštevy toalety wellness.

Čo ukázali testy

Tím vedcov otestoval prototyp v bezodrazovej komore, kde meracie vybavenie odráža signál od veľkého reflektora, čím sa simulujú vonkajšie podmienky.

Testy potvrdili schopnosť antény prijímať signály zo širokého uhla, čo je pre satelity na nízkej obežnej dráhe kľúčové, pretože uhol voči zemskému povrchu sa rýchlo mení.

Systém taktiež preukázal schopnosť rozdeliť lúč a súčasne obsluhovať viacerých užívateľov bez výraznej straty signálu.

Vedci sa pokúsili riešiť aj rušenie špeciálnou technikou: namiesto potláčania jednotlivých bodov rušenia sa pokúsili sformovať bočné laloky lúča tak, aby pokryli širšie oblasti interferencie.

Výsledky boli sľubné, ale nie konzistentné. Bočné laloky sú totiž citlivé na malé zmeny signálu, čo sťažuje ich presné tvarovanie.

Mohlo by vás zaujímať

Technológie

4. júla 2026

Prečo je v lietadle vždy zima? Aby sme neodpadli

Kalibrácia ako hlavná výzva

Najnáročnejším problémom zostáva kalibrácia. Na rozdiel od konvenčných fázových antén, s ktorými sa pracuje desaťročia, sú skenovacie antény v tejto aplikácii novým terénom.

Presné meranie a kompenzácia skreslení signálu naprieč celou plochou antény si vyžaduje nové metodiky, ktoré tím vedcov stále vyvíja.

„Navrhnúť hardvér je vždy výzva,“ povedal Michael Craton, člen technického tímu. „Ale zistiť, ako zaradiť technológiu do kompletného funkčného systému, ktorý spĺňa potreby misie, to je tá najťažšia časť.“

Prečo teraz?

Vývoj HoNi BAJR nie je izolovaný projekt. Je súčasťou širšieho úsilia amerického Pentagonu reagovať na rastúce hrozby v kozmickom priestore – od čínskych a ruských spôsobov elektronického rušenia až po proliferáciu lacnej technológie. Tá znižuje vstupnú bariéru pre menšie štáty aj neštátne skupiny.

Záujem o nízkonákladové, škálovateľné satelitné komunikácie rastie aj v komerčnom sektore. Technológia reflektarray by mohla nájsť uplatnenie aj mimo vojenských aplikácií, napríklad pri zmierňovaní preťaženia mobilných sietí. Tým sa zaoberá paralelný projekt PhAB, ktorý využíva rovnaký hardvér.

HoNi BAJR je zatiaľ prototyp. Ale ak vedci zvládnu kalibráciu, môže to zmeniť pravidlá hry v komunikácii na nízkej obežnej dráhe.

Text: Zázračná planéta

Foto: Shutterstock