Антенные фермы на космических кораблях имеют какой-то смысл или это чисто эстетика?

Вы когда-нибудь смотрели на военно-морской корабль? Существует множество различных антенн, каждая из которых предназначена для разных целей. Несколько систем, как правило, не предназначены для совместной работы с одной и той же антенной, поэтому вам потребуется отдельная антенна для каждой имеющейся у вас системы связи. На этом изображении указаны радары, но у вас также будет спутниковая связь, GPS, управление трафиком, DirectTV и многое другое.

Вашему космическому кораблю определенно потребуется несколько различных антенн, так как он будет иметь ряд сложных систем связи. Должны ли они все быть в одном месте для фермы? Не обязательно, и особенно в космосе, вам может понадобиться некоторое направленное разнообразие. Но если у вас нет хорошего обтекателя, чтобы скрыть все и сделать его красивым, вам определенно понадобится пара областей, чтобы разместить кучу антенн вместе.

У нас есть реальные примеры перепутанных антенн: антенны, разработанные Эволюционными Алгоритмами.

Целая корабельная антенная решетка будет иметь конструкцию, которая не соответствует никаким эстетическим соображениям, поскольку она буквально функционирует над формой.

Они будут сложными, чтобы компенсировать металл в конструкции корабля, отрегулировать внутреннюю фазировку, иметь резервирование от повреждения некоторых деталей и т. д.

Вы можете получить вдохновение от реальных космических кораблей, таких как Ulysses и Gravity Probe B.

Вы заметите, что:

• У них несколько антенн.
• Антенны расположены ортогонально , то есть направлены в разные стороны.

Наличие большого количества антенн, направленных в одном направлении, может быть хорошей идеей, если есть необходимость в большом количестве резервирования, хотя я не могу придумать какой-либо такой причины навскидку.

В качестве альтернативы может иметь смысл расположить набор таких радиаторов — тепловых или иных. Но это может выходить за рамки вашего вопроса.

Хотя они, вероятно, не будут выглядеть как угрожающие беспорядки, как на вашем примере, антенные решетки определенно могут иметь функциональное назначение. Антенны с фазированной решеткой используются во многих современных системах; проверьте боевую систему Aegis для особенно сложного примера.

Конечно, научно-фантастические космические корабли могут иметь свои собственные причины во вселенной (для гиперпространственной связи нужны странно выглядящие массивы и т. д.)

Это не только имеет смысл, но, вероятно, должно быть больше антенн (хотя они могут быть не видны)

Давайте кратко рассмотрим, что такое антенна. Он выполняет одну основную функцию: наилучшим образом сбалансировать импеданс (подумайте о сопротивлении, если вы не инженер) между схемой, производящей/принимающей энергию сигнала, и свободным пространством.

(чрезмерно) Упрощенное объяснение: если вы фотон радиочастотной энергии (да, это фотоны... и волны...) и путешествуете по красивой печатной плате, мчась со скоростью, скажем, 70% скорости света. Следуя красивым золотым или медным дорожкам, вы счастливы. Сопротивления особого нет. Но вдруг кто-то дает вам энергетик х10000 (усилитель мощности) и выбрасывает в космос ровно со скоростью света. Во время этого перехода вы испытаете сильный шок. Антенна является своего рода плавным переходным процессом для вас, чтобы вы могли привыкнуть к изменениям.

Но вернемся к делу: зачем космическому кораблю так много?

Ответ довольно прост. Корабль должен общаться . И находясь в космосе, нет единого направления относительно корпуса корабля, с которым ему необходимо связаться . Вполне вероятно, что кораблю нужно будет общаться одновременно во многих разных направлениях, используя разные частоты.

Это означает, что любая антенна, построенная на космическом корабле, скорее всего, будет использоваться как часть антенной решетки. Используя причудливую цифровую обработку, «луч» антенны может управляться электрически, в то время как антенны остаются в фиксированной ориентации. Хотя это слишком широкое утверждение, чем больше у вас антенн, направленных в разные стороны, тем в большем количестве направлений вы можете сфокусировать радиочастотную энергию без необходимости поворачивать антенну. Кроме того, чем больше у вас антенн, тем больше ваш общий коэффициент усиления, что на расстоянии даже световых минут может быть очень важным в космосе.

Кроме того, некоторые из антенн могут быть использованы для оружия направленной энергии, что само собой разумеется, может потребовать значительного увеличения размера из-за задействованной плотности мощности. А кораблям нужны радары и другие датчики, как пассивные, так и активные, которые будут смотреть во всех направлениях вокруг корабля, и это еще одна причина иметь больше антенн.

Большинство из них на самом деле не являются антеннами с питанием - они представляют собой отражатели без питания и паразитные элементы для управления диаграммой направленности и фокусировки передачи (например, антенна Яги-Уда , обычно используемая для приема телевизионных сигналов) .

Хотя в «ферме» есть несколько антенн, они либо настроены на разные диаграммы направленности, либо на эффективную передачу/прием на разных частотах, поскольку основной резонанс тонкого линейного проводника возникает на частоте, длина волны в свободном пространстве которой вдвое больше. длина провода

Также - только некоторые из них предназначены для связи. Другие предназначены для различных видов сканирующего оборудования, такого как радар .

Я ценю, что они являются антеннами для чего-то или многих вещей, однако, поскольку это чистая научная фантастика, на самом деле неизвестно, что делает каждая из них, это просто обычно объясняется как массив антенн...

Возможное объяснение

Я собираюсь сделать немного handwavium, чтобы объяснить это, которое подойдет для такого дизайна. Я не утверждаю, что ниже приведен реальный дизайн Sulaco!

Возможно, более крупный шип внизу на самом деле является стволом массивной противокорабельной пушки или рельсовой пушки, окружающие его шипы представляют собой массивные радиаторы, которые также защищали ствол орудия от легкого попадания.

Над этим находится некоторая форма передатчика-приемника с несколькими резервами.

На самых краях могут быть шипы, в которых на самом деле размещаются системы точечной защиты и средства противодействия, но размер корабля означает, что мы не можем видеть детали, объясняющие это.

А дальше самые дальние передние секции - системы обнаружения маневров. вы хотели бы иметь возможность точно измерить, как далеко ствол большой пушки находится от обломков.

Я признаю, что это определенно просто добавление шипов, чтобы это выглядело круто, а затем добавление некоторых довольно общих причин наличия этих шипов, но это возможное рассуждение.

Возможно, это связано с тем, что корабли модернизируются постепенно, а не строятся как единое целое.

Причина, по которой все они направлены в одном направлении, заключается в том, что они должны быть обращены назад, иначе они будут повреждены межзвездной пылью.