Uzay araçları ve uyduların sayısı hızla artarken, uzay durumsal farkındalığı (SSA) için daha güçlü teknolojilere duyulan ihtiyaç da artıyor. ABD Uzay Gözetleme Ağı (SSN), Space Fence'in en son yükseltmesi sayesinde yaklaşık dört inç büyüklüğündeki nesneleri izleyebiliyor. Ancak bu sistem, kilometrelerce uzunluktaki radar dizileri kullanarak yalnızca alçak dünya yörüngesindeki (LEO) nesneleri yer tabanlı olarak takip edebiliyor.
LEO'nun ötesinde, Ay ötesi trafik ve aşırı mesafeler, yer tabanlı dizileri pratik olmaktan çıkarıyor. Bu sınırlama, uyumlu radar sistemlerinin temel bir özelliğinden kaynaklanıyor: Belirli bir algılama performansı için gereken dizi boyutu, hedef mesafeyle doğru orantılı olarak büyüyor. Bu nedenle, dizi boyutlarını büyütmek yerine algılama mesafesini kısaltmak daha mantıklı hale geliyor ve bu da ancak uzay tabanlı bir SSA platformuna geçişle mümkün oluyor.
Uzayda konuşlandırılan radar sistemleri algılama yetenekleri açısından belirgin avantajlar sunsa da, Ay ötesi gözetleme için gereken büyük mesafeler, yeterli performans için son derece büyük açıklıklar gerektiriyor. Bu da modern konuşlandırılabilir yapıların sınırlamaları nedeniyle önemli pratik zorluklar ortaya çıkarıyor. Günümüzde membran, ağ ve şişirilebilir mimariler dahil olmak üzere en son teknoloji konuşlandırılabilir antenler, tüm yapının tek bir fırlatma kapsülüne sığmasını gerektiriyor ve bu da 100 metrenin üzerinde boyutlara ulaşmayı engelliyor. Buna karşılık, uzayda montaj fikri, fırlatma kısıtlamalarıyla sınırlı olmayan ve bu sayede uzun menzilli SSA'nın zorlu gereksinimlerini karşılayabilen ölçeklenebilir yapılar vaat ediyor.
Ekip, robotik olarak monte edilmiş mekanik olarak kararlı yapıların kanıtlanmış performansını, yeniden yapılandırılabilir hacimsel elektromanyetik metamalzemelerle birleştiren bir uzay radar sistemi öneriyor. İlk teknoloji, modüler ve hassas bir şekilde keyfi hacimsel yapıların inşasını sağlarken, ikincisi uzun menzilli SSA'nın zorlu gereksinimlerini karşılamak için sofistike ve kolayca uyumlu bir tasarım platformu sunuyor. Her iki yaklaşım da, mekanik ve elektromanyetik olarak sağlam anten platformları için neredeyse sınırsız ölçeklendirmeye olanak tanıyan birim hücre odaklı, modüler bir tasarım prosedürü kullanıyor. Hacimsel anten yapılarının bu şekilde güvenilir bir şekilde monte edilmesi ve kontrol edilmesi, antenin yavaş mekanik dönüşüne gerek kalmadan geniş görüş alanları (FOV) üzerinde yönlendirme gibi yeni ve güçlü yeteneklere erişim sağlıyor.
Önerilen çalışma, çeşitli hüzme yönlendirme yetenekleri elde etmek için yeniden yapılandırılabilir, hacimsel bir S-band metamalzemenin fizibilitesini ve ölçeklenebilirliğini gösterecek. Bu çaba, çok yönlü elektromanyetik hüzme oluşturma için metamalzeme tasarım stratejilerinin geliştirilmesini ve robotik montajla uyumlu, yeniden yapılandırılabilir bir birim hücrenin ilk değerlendirmesini/tasarımını içerecek. Metamalzeme tasarım prosedürünün geliştirilmesi, daha önce daha küçük ölçeklerde doğrulanmış sayısal olarak verimli bir dipol modelinden yararlanırken, metamalzeme elemanı tasarımı yerleşik tam dalga sayısal yöntemlerle ilerleyecek. Sistem tasarım konseptleri, Otomatik Yeniden Yapılandırılabilir Görev Uyarlanabilir Dijital Montaj Sistemleri (ARMADAS) projesi tarafından robot montajının başarılı gösterimlerine göre pratik kısıtlamaları içerecek.
Proje öncelikle SSA uygulamalarını hedeflese de, ilgili tasarım hususları, dünya gözlemi için düşük frekanslı radyometri ve derin uzay iletişimi gibi büyük fiziksel açıklıklar gerektiren görevler için de eşit derecede geçerli. Tüm hüzme yönlendirme, radar ve gözlem görevlerinin performansı (çözünürlük, hassasiyet) artan açıklık boyutlarıyla iyileştiğinden, azaltılmış CSWaP (Maliyet, Boyut, Ağırlık ve Güç) sunan alternatif elektromanyetik stratejilerin gerçekleştirilmesi, çok çeşitli NASA programlarına avantaj sağlayabilir.
