Denna nya "vattendroppe"-antennlinsdesign för att rikta radiovågssignaler har utvecklats av ett par antenningenjörer från ESA och Sveriges Kungliga Tekniska Högskolan, KTH.

På samma sätt som optiska linser fokuserar ljus, vågledarlinser tjänar till att styra elektromagnetisk radiovågsenergi i en given riktning - till exempel att skicka ut en radar eller en kommunikationssignal - och minimera energiförlust i processen.

Traditionella vågledarlinser har ett komplext elektriskt känsligt dielektriskt material för att begränsa elektromagnetiska signaler efter önskemål, men denna vattendroppsvågledarlins – när dess toppplatta väl har lagts på – kommer enbart till sin krökta form som riktar signaler genom den.

Uppfinnarna av denna nya linsdesign, som fick en ESA Technical Improvement Award i februari 2017, gillar att kalla det vattendroppslinsen eftersom dess form liknar krusningarna som produceras av en vattendroppe vid ytan av en vätska.

Bristen på dielektrik i denna formbaserade design är en fördel, speciellt för rymden – där de skulle riskera att avge oönskade ångor i orbitalt vakuum.

"Linsens extremt enkla struktur ska göra det enkelt och billigt att tillverka, öppna vägar för en mängd olika potentiella material som metalliserad plast, " förklarar ESA:s antenningenjör Nelson Fonseca.

"Denna prototyp har designats för 30 GHz-mikrovågsområdet, men enkelheten i dess formbaserade design betyder också att den borde kunna användas för ett brett frekvensområde - ju högre frekvens, ju mindre struktur, underlätta dess integration. "

Idén kom från en brainstormingsession under en konferens, förklarar KTH antenningenjör Oscar Quevedo-Teruel:"Vi tog "Rinehart-Luneburg linsen, "även kallad den geodetiska linsen, som vår utgångspunkt. Detta är en cylindrisk vågledarlins utvecklad i slutet av 1940-talet, mestadels för radarapplikationer.

"Vi ville ha samma prestanda, samtidigt som den minskar dess storlek och höjd. Så idén vi hade var att behålla den funktionella krökningen av den ursprungliga designen genom att vika in den på sig själv, minska sin profil med en faktor fyra i det specifika fallet med den tillverkade prototypen."

Denna första prototyp av en vattendroppslins testades på KTH-anläggningar, Oscar tillägger, att mäta dess strålningsmönster, effektivitet och vinst:"Även om en konventionell Luneburg -lins kan drabbas av förhöjda dielektriska förluster, speciellt när den används vid högre frekvenser, Denna design visar marginell signalförlust tack vare sin helt metalliska design."

Förutom rymdapplikationer, såsom jordobservation och satellitkommunikation på små satelliter, denna antenn har också uppmärksammats av icke-rymdföretag. Ericsson-företaget överväger att använda den kompakta designen för femte generationens mobiltelefonnät. Konceptet skulle även kunna användas för vägledningsradar i nästa generations självkörande bilar.