Una antena metálica clásica posee un tamaño y una forma determinados. Estas dimensiones influyen directamente en las frecuencias que puede emitir o recibir. Modificarlas durante su uso requiere generalmente piezas mecánicas o varias antenas. Unos investigadores han probado otra solución: sustituir el metal por aire transformado temporalmente en plasma.
El prototipo de antena de filamento de plasma producido por un láser. El haz de luz atraviesa un anillo metálico que inyecta la señal de radio sin contacto directo.
Crédito: Prya Darshni / NC State University.
El principio comienza con un pulso láser suficientemente intenso. A su paso, arranca electrones de las moléculas del aire y crea un filamento de plasma. Este canal muy fino contiene entonces partículas cargadas capaces de interactuar con una señal de radio. Visualmente, el dispositivo adopta la apariencia de un estrecho haz de luz.
Quedaba un problema: ¿cómo enviar una señal eléctrica a una antena que no es sólida? Un contacto metálico directo perturbaría el filamento. Por ello, los investigadores colocaron un anillo metálico alrededor de la trayectoria del láser. Este anillo produce un campo electromagnético que transmite la energía de radio al plasma sin tocarlo.
Durante el experimento, el filamento emitió una señal a 30 MHz. Un receptor situado a unos 5 cm midió una señal 2,5 veces más fuerte cuando el plasma estaba presente, en comparación con el dispositivo que funcionaba con el láser bloqueado. Esta diferencia confirma que el propio filamento radiaba ondas de radio.
El interés proviene sobre todo de la posibilidad de modificar la antena sin mover una estructura metálica. Al cambiar los parámetros del láser, los investigadores pueden actuar sobre la longitud del filamento. Ahora bien, la longitud de una antena determina en parte las frecuencias de funcionamiento. Orientar el haz también permitiría cambiar rápidamente la dirección de la antena.
Una propiedad así podría resultar útil cuando una antena debe barrer varias frecuencias o cambiar de orientación. Los investigadores citan, en particular, los aviones y algunos sistemas de radar. Una antena producida bajo demanda podría evitar el despliegue de largas estructuras mecánicas.
Sin embargo, el dispositivo sigue siendo una demostración experimental. Los investigadores han demostrado la emisión a 30 MHz, pero todavía no la recepción de una señal por parte de esta antena. Consideran que el mismo principio debería funcionar en el otro sentido, algo que deberá comprobarse experimentalmente.
El equipo busca ahora mejorar el rendimiento y explorar otras frecuencias. También contempla su uso en órbita terrestre baja, donde la atmósfera residual podría proporcionar suficiente materia para crear el plasma. El alcance, la eficiencia energética y el comportamiento del sistema en esas condiciones aún deben medirse.