NASA financiert onderzoek naar robotisch geassembleerde metamaterialen voor ruimteradar

NASA heeft een nieuw conceptonderzoek geselecteerd dat de situational awareness in de ruimte zou kunnen revolutioneren door gebruik te maken van robotisch geassembleerde elektromagnetische metamaterialen om grote, herconfigureerbare antennes in een baan om de aarde te bouwen. Het project, geleid door David Smith van Duke University, heeft als doel de beperkingen van grondgebaseerde radarsystemen te overwinnen die objecten voorbij een lage baan om de aarde, zoals in cislunaire ruimte, niet effectief kunnen volgen.

Huidige grondgebaseerde radararrays, zoals de geüpgradede Space Fence, kunnen objecten zo klein als vier inch monitoren, maar zijn beperkt tot een lage baan om de aarde vanwege de enorme afstanden. Voor coherente radar groeit de benodigde arraygrootte evenredig met de doelafstand, waardoor grondgebaseerde systemen onpraktisch zijn voor cislunaire surveillance. Ruimtegebaseerde radarsystemen bieden een oplossing, maar vereisen extreem grote openingen—voorbij de 100-meterlimiet van huidige uitschuifbare structuren die in een enkele lanceerkap moeten passen.

Het voorgestelde systeem combineert robotassemblagetechnologie van NASA's ARMADAS-project met volumetrische metamaterialen die kunnen worden geherconfigureerd voor bundelsturing zonder mechanische beweging. Deze modulaire, op eenheidscellen gebaseerde aanpak maakt bijna willekeurige schaalvergroting mogelijk, waardoor openingen groot genoeg zijn voor detectie op lange afstand. De studie zal de haalbaarheid aantonen bij S-bandfrequenties, met behulp van een dipoolmodel dat op kleinere schaal is gevalideerd en full-wave numerieke methoden voor elementontwerp.

Als het succesvol is, kan de technologie ook aardobservatie en diepe-ruimtecommunicatie ten goede komen, omdat grotere openingen de resolutie en gevoeligheid verbeteren voor veel NASA-missies. Het project werd in 2026 geselecteerd onder het NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)-programma, met als doel ontwerpstrategieën te bevorderen voor omnidirectionele bundelvorming en herconfigureerbare eenheidscellen die compatibel zijn met robotassemblage.