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3D列印上太空 衛星天線直接印

日本電機兼航太設備大廠三菱電機(Mitsubishi Electric),公開最新的3D列印技術,裝在衛星上的3D列印機,能在太空中列印碟型天線,讓通訊衛星的天線不用從地面搬上太空,大幅改善衛星設計,節省火箭酬載空間,且這種3D列印機可裝在10~30公分小型衛星上,實驗證明可列印出具實用性的天線。

應用大量通訊衛星輔助甚至代替地面基地台,被視為5G推廣及6G實用的關鍵技術,而為節省衛星生產發射成本,以利大量部署,趨勢是簡化與縮小衛星,以便一次發射多枚衛星,但這會碰上天線尺寸與電波波長的物理限制,不能無限縮小。

而三菱的小型衛星用3D列印機,使用特殊的紫外線硬化樹脂,朝太陽方向列印便能自動固化,且這種樹脂能承受攝氏400度高溫,不怕固化同時被太陽光蒸發;而在地球上的測試中,直徑16.5公分的13.5GHz通訊天線,增益比超過20dB的實用門檻,達23.5dB,已達可用水準。

基本上,波長越短的電波,需要越精密的天線,目前三菱電機在地面上模擬太空環境的測試,已能製成Ku波段的13.5GHz頻率用天線,對於波長更長、尺寸更大的天線,3D列印天線的可用性應該也不成問題。

在太空中列印3D天線的優點,首先是天線不佔用火箭貨艙空間,也不需要保護天線的結構,對方形或長方形的衛星來說,需要空間減半並不誇張;而因天線不需承受發射過程的加速應力,無風無雨的太空也不需要過於考慮結構強度,因此節省的重量可能高於3D列印機與材料重量,可望減低衛星總重。

目前三菱電機尚未公布天線預期使用壽命,但至少對定位為可消耗性的小型衛星而言,因太空中無風無雨,應足以撐過使用週期。

現在三菱電機已開始對外推銷,與研究機構或太空相關業者合作,進行進一步研討,除確定技術可靠性外,同時進行事業可行性研發,不僅能用在通訊衛星,還能用在雷達等遙測領域,成為平價輕型電波衛星的重要技術。

需攜帶天線的衛星,佔用空間受限於天線的問題,三菱電機以3D列印技術克服。此為三菱電機的衛星3D列印碟型天線展示影片。YouTube截取畫面


【本文由Fii新加坡商鴻運科股份有限公司台灣分公司贊助,DIGITIMES獨立報導】


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