レーザーで空気からプラズマアンテナ、電波の送信に成功

プリヤ・ダルシニ氏が率いるチームは、このプラズマに高周波エネルギーを届ける課題にも取り組んだ。通常の導線では繊細なプラズマ構造を乱す恐れがあるため、レーザー光を囲む金属リングを採用した。容量結合により、非接触で高周波発生器からプラズマ中の電子に作用させる仕組みだ。ビームのパラメーターを変えることで、アンテナの長さや向きを調整できるという。

実験の限界

実験では30MHz(波長約10メートル)を使用し、レーザーでプラズマを作らない場合と比べて受信信号は2.5倍強かった。ただし受信アンテナは送信側からわずか約5センチの位置に置かれており、近傍界での測定にとどまる。数キロ先との通信を示したものではない。このアンテナによる信号の受信も実証されていないが、研究者は原理的な障害はないとみている。

宇宙での利用も課題が残る。共著者のポール・フランゾン氏によると、低軌道にはプラズマを作れるだけの希薄な気体がある。一方で密度は地上よりはるかに低く、電離やプラズマの維持の条件は変わる。さらにレーザーや電源、制御系の電力が必要で、放射効率とエネルギーコストが不明なままでは、衛星の軽量化につながるか判断できない。

今後は、より長距離での信号伝送、複数の周波数帯での動作、少ない電力での安定した放射の実証が求められる。成果はIEEE Journal of Microwavesに掲載された。