NASAは3Dプリントを使用して衛星通信アンテナのコスト効率を高めています

2025 年 1 月 24 日、Antarctic Bear は、NASA が科学データを地球に送信するための低コストで効率的な方法を実証するために 3D プリントアンテナを開発し、テストに成功したことを知りました。この新しい技術により、科学および探査ミッションに費用対効果の高いソリューションを使用する可能性が開かれます。

3Dプリントアンテナ

NASA は 3D プリント技術を使用して、わずか数時間で気球アンテナを設計し、印刷することができました。実験中、研究チームはFortifyが提供するプリンターと導電性インクを使用してアンテナの導電部分を印刷し、標準的な3D印刷プロセスでは実現できないいくつかの電磁気的および機械的特性を完全に制御することができました。

エンジニアたちは、気象観測気球に搭載して飛行試験を行うために、3D プリントされた磁電双極子アンテナを設計し、構築しました。このダイポールアンテナには 2 つの「極」とドーナツ型の放射パターンがあります。アンテナの主要部分は、低抵抗で調整可能なセラミック充填ポリマー材料で作られています。

△NASAの3Dプリントアンテナがテストされる
テストフェーズ

製造後、3D プリントされたアンテナは組み立てられ、メリーランド州グリーンベルトのゴダード宇宙飛行センターの電磁無響室でテストされました。

無響室はゴダードで最も静かな部屋の一つで、外部の電磁波の干渉を防ぎ、内部の電磁波の漏洩を抑える遮蔽空間です。この部屋は電磁波の反響と反射を排除し、宇宙の比較的「静かな」環境をシミュレートします。

テストの準備として、NASA のインターンであるアレックス・モリセットが無響室のマストにアンテナを設置します。アンテナ開発チームは、無響室を使用して宇宙のような環境での性能をテストします。その後、NASAのアンテナ技術者らは、テキサス州パレスチナにあるNASAのコロンビア科学気球施設で打ち上げ前の最終的な現場テストを実施した。

チームは、Near Space Network の中継艦隊と連携して、3D プリントされたアンテナのデータ送受信能力をテストしました。

彼らは、3D プリントされたアンテナと気球の計画された通信システム (標準的な衛星放送受信アンテナを使用) との間で信号を送受信することでパフォーマンスを監視しました。両方のアンテナは異なる角度と高さでテストされました。 3D プリントされたアンテナを標準アンテナと比較することで、最適なパフォーマンスのベンチマークが確立されました。

△別のプロジェクトでは、リサイクル可能な3Dプリントアンテナ
テスト結果

飛行中、3Dプリントアンテナを搭載した気象観測気球は高度10万フィートでの環境生存性がテストされ、無事に回収されました。

数十年にわたり、NASAのバージニア州ワロップス飛行センターが管理するNASAの科学気球プログラムは、気球を使用して科学的成果物を大気圏に打ち上げてきた。これらの気象観測気球には、大気圧、温度、湿度、風速、風向を測定するための計器が搭載されています。収集された情報は、ミッションで使用するために地上局に送り返されます。

テストでは、チームが期待した結果が達成されました。3D プリント技術の迅速なプロトタイピングと製造機能を使用することで、NASA はミッション仕様を満たす高性能通信アンテナをこれまでよりも速く製造することができました。 NASA にとって、これらの最新技術の進歩を実装することは、従来のプラットフォームのコストを削減し、将来のミッションを可能にするために不可欠です。

近距離宇宙ネットワークは、ワシントンの NASA 本部にある SCaN (宇宙通信および航法) プログラムオフィスによって資金提供され、メリーランド州グリーンベルトにある NASA ゴダード宇宙飛行センターによって運営されています。

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