Uma antena metálica clássica possui tamanho e formato determinados. Essas dimensões influenciam diretamente as frequências que ela pode emitir ou receber. Alterá-las durante o uso geralmente exige peças mecânicas ou várias antenas. Pesquisadores testaram outra solução: substituir o metal por ar temporariamente transformado em plasma.
O protótipo de antena com filamento de plasma produzido por um laser. O feixe de luz atravessa um anel metálico que injeta o sinal de rádio sem contato direto.
Crédito: Prya Darshni / NC State University.
O princípio começa com um pulso de laser suficientemente intenso. Em seu trajeto, ele arranca elétrons das moléculas de ar e cria um filamento de plasma. Esse canal muito fino contém então partículas carregadas capazes de interagir com um sinal de rádio. Visualmente, o dispositivo assume a aparência de um feixe estreito de luz.
Restava um problema: como enviar um sinal elétrico para uma antena que não é sólida? Um contato metálico direto perturbaria o filamento. Por isso, os pesquisadores colocaram um anel metálico ao redor do trajeto do laser. Esse anel produz um campo eletromagnético que transmite a energia de rádio ao plasma sem tocá-lo.
Durante o experimento, o filamento emitiu um sinal a 30 MHz. Um receptor colocado a cerca de 5 cm mediu um sinal 2,5 vezes mais forte quando o plasma estava presente, em comparação com o dispositivo funcionando com o laser bloqueado. Essa diferença confirma que o próprio filamento irradiava ondas de rádio.
O interesse vem sobretudo da possibilidade de modificar a antena sem mover uma estrutura metálica. Alterando os parâmetros do laser, os pesquisadores podem agir sobre o comprimento do filamento. Ora, o comprimento de uma antena determina em parte as frequências de funcionamento. Orientar o feixe também permitiria mudar rapidamente a direção da antena.
Essa propriedade poderia ser útil quando uma antena precisa percorrer várias frequências ou mudar de orientação. Os pesquisadores mencionam especialmente aviões e alguns sistemas de radar. Uma antena produzida sob demanda poderia evitar a instalação de longas estruturas mecânicas.
O dispositivo, contudo, continua sendo uma demonstração experimental. Os pesquisadores mostraram a emissão a 30 MHz, mas ainda não a recepção de um sinal por essa antena. Eles estimam que o mesmo princípio deveria funcionar no sentido inverso, algo que ainda precisará ser verificado experimentalmente.
A equipe agora busca melhorar o desempenho e explorar outras frequências. Também considera o uso em órbita terrestre baixa, onde a atmosfera residual poderia fornecer matéria suficiente para criar o plasma. O alcance, a eficiência energética e o comportamento do sistema nessas condições ainda precisam ser medidos.