Микроволновка, пенициллин, суперклей, спички, рентген, виагра — что общего у них может быть? Если вы знаете историю великих изобретений, то без труда ответите, что все эти вещи появились благодаря случайности. А вот вам другая история: о том, как шоколадный пудинг помог появиться на свет Большому Шару‑Отражателю.

Около 30 лет назад молодой инженер по имени Кристофер Уокер решил вечерком приготовить шоколадный пудинг. В разгар творческого процесса ему неожиданно позвонила мать. Уокер отключил плиту и ответил на звонок. Чтобы пудинг не заветрился, инженер натянул на кастрюлю полиэтиленовую плёнку.

К тому времени, как он вернулся, остывающий воздух в кастрюле придал полиэтилену вогнутую форму, и в этом деформированном куске плёнки он увидел нечто: увеличенное отражение лампочки верхнего света. Это натолкнуло Уокера на идею, способную произвести революцию в космическом зондировании и связи.

Идея легла в основу Большого Шара‑Отражателя (Large Balloon Reflector или LBR) — надувного устройства, позволяющего создавать широкие апертуры для сбора сигнала. При этом вес устройства в разы меньше, чем у современных развертываемых антенн. Теперь, спустя три десятка лет, при содействии программы NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), замысел Уокера воплощается в жизнь.

В соответствии с этой концепцией часть внутренней поверхности надутого шара превращается в параболическую антенну. Участок, составляющий около трети внутренней поверхности шара, покрыт алюминием, что придаёт ему отражающие свойства.

Благодаря финансированию NIAC и гранту Военно-морской исследовательской лаборатории США Уокеру удалось разработать и продемонстрировать технологии для LBR диаметром 10 м, который был поднят в стратосферу на гигантском воздушном шаре. Для сравнения, диаметр апертуры Джеймса Уэбба (огромного космического телескопа НАСА) составляет более 6,5 м.

Поначалу Уокер (ныне профессор астрономии и оптической инженерии в Университете Аризоны в Тусоне) боялся делиться своей идеей с коллегами, поскольку она звучала слишком безумно. Для этого нужна была программа в рамках NASA, которая бы всерьёз рассматривала радикальные идеи, и таковой оказалась NIAC.

Параболические антенны используют свою вогнутую форму для улавливания и концентрации электромагнитного излучения. Чем больше диаметр антенны, или апертура, тем эффективнее она улавливает световые или радиоволны и передаёт радиосигналы на большие расстояния.

Почему LBR лучше текущих вариантов

В астрономии огромное преимущество даёт размещение телескопов именно над земной атмосферой, потому что обычно она искажает или ухудшает сигналы, поступающие из космоса. Проблема в том, что традиционные большие рефлекторные антенны слишком тяжёлые и громоздкие, что приводит к ограничениям при запуске и рискованным схемам развёртывания в космосе.

Конструкция LBR решает обе проблемы. Благодаря тому, что устройство изготовлено из тонкой пленки, оно надувается, как пляжный мяч, и стабильно поддерживает форму параболической тарелки. При этом не требуется громоздкого и сложного оборудования для развёртывания.  

В 2018 году компания Freefall Aerospace, основанная Уокером для разработки и продвижения технологии, продемонстрировала возможности LBR на борту стратосферного аэростата NASA размером со стадион, который поднял модель в масштабе 1 м на высоту 48 463 м.

А что дальше

Следующим этапом развития технологии будет демонстрация высокоскоростной связи на низкой околоземной орбите на 6-блочном аппарате CubeSat размером с обувную коробку под названием CatSat. Он был выбран для полёта в 2019 году в рамках инициативы НАСА по запуску CubeSat. Это совместная работа НАСА, компании Freefall Aerospace, Аризонского университета и Rincon Research Corporation из Тусона (штат Аризона).

После выхода на низкую околоземную орбиту надувная антенна CatSat будет развёрнута из контейнера, надуется до диаметра около полутора метров и начнёт передавать фотографии Земли в высоком разрешении. Этот спутник планируется запустить вместе с несколькими другими CubeSat на ракете Alpha компании Firefly Aerospace в рамках программы «Образовательный запуск наноспутников» (ELaNa) 43.

Рассматривается и более амбициозная концепция лунной миссии. В Центре космических полётов имени Годдарда НАСА в Гринбелте (штат Мэриленд) надувная антенна будет использоваться в тандеме с новым прибором под названием Terahertz Spectrometer for In‑Situ Resource Utilization — миниатюрным мощным лазером, точно откалиброванным для обнаружения воды — одного из важнейших ресурсов исследования.

Вот такие планы, а начиналось всё с обычного пудинга… 

Что ещё интересного есть в блоге Cloud4Y

→ Симпсоны-ТВ: руководство по сборке

→ NAS за шапку сухарей

→ Взлом Hyundai Tucson, часть 1, часть 2

→ Собираем машину для стринг-арта

→ 50 самых интересных клавиатур из частной коллекции