Antenna al plasma: il laser può cambiarne forma e orientamento
La dimostrazione è stata realizzata alla North Carolina State University da Prya Darshni e colleghi. Regolando il fascio laser, i ricercatori possono controllare la lunghezza e la direzione dell’antenna.
Un’antenna che sembra una spada laser potrebbe cambiare forma e orientamento semplicemente regolando la luce che la genera. Un gruppo di ricercatori ha dimostrato che una colonna di plasma prodotta da un laser può trasmettere onde radio. In futuro, questa soluzione potrebbe aiutare i veicoli spaziali a ritarare e puntare le antenne senza ricorrere a complessi meccanismi di dispiegamento.
Un’antenna regolabile con il laser
La lunghezza di un’antenna contribuisce a stabilire quali frequenze può trasmettere e ricevere, ma modificarla può essere complicato nelle apparecchiature destinate all’esplorazione spaziale. La nuova tecnica offre una possibile alternativa, perché consente di intervenire sulle caratteristiche dell’antenna agendo sul laser.
«Una delle domande a cui volevamo rispondere con questo lavoro era se fosse possibile creare antenne al plasma usando i laser, così da poter generare antenne della lunghezza necessaria», afferma Prya Darshni, autrice corrispondente dello studio e dottoranda alla North Carolina State University. «E ora abbiamo dimostrato che è possibile».
Con una determinata potenza e un fascio di specifico diametro, il laser ionizza una sottile colonna d’aria, trasformandola in plasma, un gas composto da particelle elettricamente cariche. Il filamento così ottenuto costituisce l’antenna. «Controllando i parametri del laser, si possono controllare le caratteristiche del filamento di plasma, compresa la sua lunghezza», spiega Darshni.
La possibilità di regolare la lunghezza può essere utile quando serve un’antenna capace di coprire diverse frequenze. Si può inoltre modificarne l’orientamento cambiando la direzione del fascio laser. «In alcune applicazioni è importante poter controllare l’angolo dell’antenna, per orientare le scansioni radar o migliorare la potenza del segnale che si vuole captare», dice Darshni. «La tecnica che abbiamo dimostrato consentirebbe agli utenti di controllare l’angolo dell’antenna a filamento di plasma orientando il fascio, semplicemente cambiando la direzione del laser».
Come trasmette il segnale radio
Per trasmettere un segnale radio attraverso il filamento, i ricercatori hanno realizzato un sistema di alimentazione senza contatto, basato su un anello metallico. Il laser passa attraverso l’apertura dell’anello, che resta disposto attorno al plasma. L’anello funziona da condensatore: riceve un segnale da un generatore a radiofrequenza e crea un campo elettromagnetico. Questo interagisce con il plasma, che trasmette onde radio alla frequenza appropriata, senza che l’anello tocchi il filamento.
«L’antenna a fascio di plasma sembra una spada laser ed è sintonizzabile: ciò significa che dovrebbe poter trasmettere su un’ampia gamma di frequenze», afferma Darshni. La squadra non ha ancora verificato se possa ricevere segnali radio, ma la ricercatrice osserva: «Non c’è motivo di pensare che non possa essere usata anche come ricevitore».
Le possibili applicazioni nello spazio
Tra le possibili applicazioni a lungo termine ci sono i satelliti e altre tecnologie per l’esplorazione spaziale, per le quali sono importanti sia il carico utile sia la capacità di operare su molte frequenze. «È un nuovo concetto entusiasmante, che permette di disporre di un’antenna personalizzata senza complessi meccanismi di dispiegamento», afferma Paul Franzon, coautore dello studio e Cirrus Logic Distinguished Professor di ingegneria elettrica e informatica alla NC State.
L’uso nello spazio, tuttavia, dipenderebbe dalla presenza di aria sufficiente perché il laser possa generare il filamento. «Nell’orbita terrestre bassa c’è aria a sufficienza per formare il plasma», sostiene Franzon.
Per Darshni, il risultato rappresenta un primo traguardo: «Questo è il primo passo, ma è un passo importante: è la prima volta che qualcuno dimostra che le antenne a filamento di plasma possono funzionare. Ora che abbiamo dimostrato che è possibile, possiamo iniziare a migliorarne le prestazioni».
Lo studio scientifico
Lo studio, intitolato «Laser-Induced-Plasma-Filament Antenna Transmitting 30 MHz VHF», è firmato da Prya Darshni, Arthur Dogariu e Paul D. Franzon ed è stato pubblicato il 1° settembre 2026 sull’IEEE Journal of Microwaves. DOI: 10.1109/JMW.2026.3722433.
