Война в эфире проиграна: MIT создал антенну, которая делает глушение спутников бессмысленным

Пентагон ищет более лёгкий способ защитить военную спутниковую связь от глушения. Инженеры MIT Lincoln Laboratory разработали прототип антенны HoNi BAJR для низкоорбитальных спутниковых группировок, где на орбите работают не несколько крупных аппаратов, а много небольших спутников. Такая архитектура требует компактного оборудования, которое не съедает запас энергии на борту.

Военные спутники всё чаще используют адаптивные антенные решётки. Они могут быстро менять направление сигнала, усиливать связь с нужным абонентом и подавлять помеху, если противник пытается заглушить канал. Проблема в том, что обычные фазированные антенные решётки сложны, дороги и потребляют много энергии: в них сигналом управляют множество активных элементов, усилителей и управляющих цепей.

MIT Lincoln Laboratory предлагает другой вариант. HoNi BAJR расшифровывается как Hosted Nimble Beamforming Anti-Jam Reflectarray. По смыслу это отражательная антенная решётка с быстрым формированием луча и защитой от помех. Вместо того чтобы ставить усилители на каждый элемент, инженеры используют управляемую отражающую поверхность. Радиосигнал падает на неё, отражается, меняет фазу на отдельных участках и уходит к отдельной питающей антенне уже с нужной формой луча.

Такой принцип похож на зеркало, которое не просто отражает сигнал, а меняет его направление и форму. За счёт управляемых элементов антенна может наводить луч на нужного пользователя, делить его между несколькими абонентами и ослаблять сигнал, приходящий со стороны источника помех. По оценке лаборатории, reflectarray снижает энергопотребление примерно на 95% по сравнению с традиционными антенными решётками.

Для малых спутников разница критична. На низкой орбите аппарат ограничен размером, массой, площадью солнечных панелей и запасом энергии. Если защиту от глушения можно получить без тяжёлой и прожорливой фазированной решётки, военные смогут ставить такие антенны на более компактные спутники и разворачивать крупные группировки дешевле.

Главная задача HoNi BAJR - сохранить связь во время активного глушения. Обычно адаптивная антенная система борется с помехой через провалы в диаграмме направленности. Проще говоря, антенна старается хуже принимать сигнал с того направления, где находится источник помех, и одновременно удерживать полезный канал. Такой подход особенно важен для тактической спутниковой связи, где абоненты могут работать в зоне боевых действий.

Прототип проверяли на испытательной площадке RF Systems Testing Facility. Инженеры показали, что антенна может сканировать широкий сектор и принимать сигналы с большой угловой области. Также подтвердили работу с несколькими лучами: система делила сигнал между несколькими пользователями с небольшими потерями. Для спутниковой группировки это важно, потому что один аппарат должен обслуживать не одну фиксированную точку, а несколько абонентов или зон покрытия.

Команда также попыталась подавлять не одну точечную помеху, а более широкую область. Для этого инженеры меняли боковые лепестки диаграммы направленности. Боковые лепестки - это дополнительные направления, куда антенна непреднамеренно излучает или откуда принимает часть энергии. Если ими управлять точнее, можно ослабить помехи не только из одного направления, но и из целого сектора.

Пока с этим есть трудности. Первые испытания дали смешанный результат: небольшие отклонения сигнала мешали точно управлять боковыми лепестками. Исследователи считают, что проблему можно уменьшить более точной калибровкой. Для отражательных решёток военного спутникового класса такой опыт пока ограничен, поэтому инженерам ещё нужно научиться точно измерять и компенсировать искажения по всей поверхности антенны.

Калибровка остаётся главным техническим барьером. От неё зависит, насколько точно система направит луч, насколько глубоко подавит помеху и насколько стабильно будет работать после запуска на орбиту. Обычные фазированные решётки давно изучены и применяются в разных системах, а сканирующие reflectarray-антенны для защищённой спутниковой связи только проходят путь от лабораторного прототипа к возможному применению.

По оценке MIT Lincoln Laboratory, технология лучше всего подходит для случаев, когда спутник работает по заранее спланированным лучам, ограничен по энергии и сталкивается с постоянными, но не слишком быстро меняющимися помехами. Следующие этапы связаны с улучшением формирования луча, калибровкой и поиском конкретных военных задач, где лёгкая антенна даст преимущество перед более тяжёлыми классическими системами.