阅读时间：3分钟 机器人组装的电磁超材料用于长距离空间态势感知 大卫·史密斯，杜克大学 随着太空飞行器和卫星数量的增加，推动了更强大空间态势感知（SSA）技术的发展。虽然美国空间监控网络（SSN）能够监测大小约为四英寸的物体，例如通过最新的空间围栏升级，但相关要求限制了对低地轨道（LEO）物体的地面追踪，这需要使用千米规模的雷达阵列。超出LEO范围，月球间交通和涉及的极大距离使得地面阵列不切实际。这一限制是相干雷达系统的基本特性：对于给定的探测性能，所需的阵列大小与目标距离成正比。因此，实际上减少探测距离变得更简单，而不是扩展阵列大小，而这仅能通过转向基于空间的SSA平台来实现。虽然空间部署的雷达系统在探测能力方面提供了独特的优势，但与月球监视相关的巨大距离仍然需要极大的孔径来实现足够的性能。这基于现代可部署结构的限制，至今不能持续实现超过100米的尺寸。该限制的原因在于，最先进的可部署天线，包括膜状、网状和充气结构，要求整个结构必须容纳在单个发射舱内。相反，太空组装的前景则暗示了可扩展结构的潜力，这些结构不受发射限制，因此可以满足长距离SSA的挑战性需求。我们提议一个空间雷达系统，将机器人组装的机械稳定结构的已验证性能与可重新配置的体积分电磁超材料相结合。前者技术能够以模块化和精确的方式构建任意体积结构，而后者则提供了一个复杂且易于兼容的设计平台，以实现长距离SSA的挑战性需求。这两种方法均利用单元格驱动的模块化设计程序，实现了机械和电磁强健天线平台的几乎任意扩展。这种可靠组装和控制体积天线结构的能力提供了新而强大的能力，包括在不需要缓慢机械转动天线的情况下，在宽视场（FOV）内进行引导。所提议的工作将展示可重新配置的体积分S波段超材料在实现各种波束转向能力方面的可行性和可扩展性。这项工作将包括超材料设计策略的进步，以实现全方向电磁波束形成，并初步评估/设计与机器人组装兼容的可重新配置单元格。超材料设计程序的发展将利用之前在小规模上验证过的数值有效偶极子模型，而超材料元素设计将通过已建立的全波数值方法进行。系统设计概念将根据自动可重新配置任务自适应数字组装系统（ARMADAS）项目成功演示的结果，纳入实际限制。尽管该项目将针对SSA应用，但所涉及的设计考虑同样适用于需要大物理孔径的任务，例如用于地球观测的低频辐射计和深空通信。由于所有波束转向、雷达和观测任务的性能（分辨率、灵敏度）随着孔径大小的增加而提高，因此实现提供减少CSWaP的替代电磁策略可以为广泛的NASA项目提供优势。