Une antenne métallique classique possède une taille et une forme déterminées. Ces dimensions influencent directement les fréquences qu’elle peut émettre ou recevoir. Les modifier en cours d’utilisation demande donc généralement des pièces mécaniques ou plusieurs antennes. Des chercheurs ont testé une autre solution : remplacer le métal par de l’air transformé temporairement en plasma.
Le prototype d’antenne à filament de plasma produit par un laser. Le faisceau lumineux traverse un anneau métallique qui injecte le signal radio sans contact direct.
Crédit : Prya Darshni / NC State University.
Le principe commence avec une impulsion laser suffisamment intense. Sur son trajet, elle arrache des électrons aux molécules de l’air et crée un filament de plasma. Ce canal très fin contient alors des particules chargées capables d’interagir avec un signal radio. Visuellement, le dispositif prend l’apparence d’un faisceau lumineux étroit.
Restait un problème : comment envoyer un signal électrique dans une antenne qui n’est pas solide ? Un contact métallique direct perturberait le filament. Les chercheurs ont donc placé un anneau métallique autour du trajet du laser. Cet anneau produit un champ électromagnétique qui transmet l’énergie radio au plasma sans le toucher.
Lors de l’expérience, le filament a émis un signal à 30 MHz. Un récepteur placé à environ 5 cm a mesuré un signal 2,5 fois plus fort lorsque le plasma était présent, par rapport au dispositif fonctionnant avec le laser bloqué. Cette différence confirme que le filament lui-même rayonnait bien des ondes radio.
L’intérêt vient surtout de la possibilité de modifier l’antenne sans déplacer une structure métallique. En changeant les paramètres du laser, les chercheurs peuvent agir sur la longueur du filament. Or la longueur d’une antenne détermine en partie les fréquences de fonctionnement. Orienter le faisceau permettrait aussi de changer rapidement la direction de l’antenne.
Une telle propriété pourrait être utile lorsqu’une antenne doit balayer plusieurs fréquences ou changer d’orientation. Les chercheurs citent notamment les avions et certains systèmes radar. Une antenne produite à la demande pourrait éviter le déploiement de longues structures mécaniques.
Le dispositif reste toutefois une démonstration expérimentale. Les chercheurs ont montré l’émission à 30 MHz, mais pas encore la réception d’un signal par cette antenne. Ils estiment que le même principe devrait fonctionner dans l’autre sens, ce qui devra être vérifié expérimentalement.
L’équipe cherche maintenant à améliorer les performances et à explorer d’autres fréquences. Elle envisage aussi l’usage en orbite terrestre basse, où l’atmosphère résiduelle pourrait fournir assez de matière pour créer le plasma. La portée, l’efficacité énergétique et le comportement du système dans ces conditions restent à mesurer.