L'antenna sembra una spada laser e trasmette a 30 MHz con una potenza ricevuta 2,5 volte più alta di quella misurata quando il laser viene bloccato. Il gruppo guidato dalla North Carolina State University firma così la prima dimostrazione sperimentale di un'antenna a filamento di plasma, un'idea sul tavolo da almeno quindici anni ma rimasta finora senza prova di funzionamento in trasmissione.
Come funziona l'antenna al plasma
Un impulso laser di potenza e diametro calibrati ionizza l'aria lungo una traiettoria sottile: le molecole perdono o acquistano elettroni e si forma il laser-induced-plasma-filament (LIPF), un canale conduttivo in cui gli elettroni si dispongono sulla superficie, proprio come la pelle di un filo metallico. Il filamento ha quindi tutti gli elementi di base per irradiare onde radio, ma non si può collegare al generatore con un cavo: qualsiasi contatto metallico distruggerebbe il plasma.
Il gruppo di Prya Darshni, dottoranda a NC State e autrice corrispondente dello studio, ha aggirato il problema con un anello metallico che fa da condensatore: il laser passa dentro l'anello, il filamento si forma al centro e il segnale a radiofrequenza viene iniettato per accoppiamento capacitivo, senza che nulla tocchi il plasma. Variando potenza e diametro del laser cambia la lunghezza del filamento, cambia la frequenza di risonanza e cambia anche la direzione di irradiazione se si sposta il fascio.
Il salto che chiude quindici anni di studi
La vera notizia non sta nell'aspetto da spada laser: è il feed capacitivo. I lavori precedenti di Arthur Dogariu, oggi tra Texas A&M e Princeton e co-autore anche di questo articolo, insieme ai gruppi francesi che negli anni Dieci avevano usato filamenti femtosecondo per sondare passivamente onde radio, non erano mai riusciti a dimostrare un filamento di plasma usato come antenna attiva in trasmissione. L'articolo pubblicato il 1 settembre 2026 sulla rivista Laser-Induced-Plasma-Filament Antenna Transmitting 30 MHz VHF - IEEE Journal of Microwaves chiude questa lacuna con numeri misurabili.
Trasmettitore e ricevitore sono linearmente polarizzati nella stessa orientazione, distanti circa 5 centimetri nel near-field: con il laser spento il condensatore da solo riceve un certo livello di segnale, con il laser acceso il livello aumenta del 150%. Il valore può sembrare modesto ma smarca un criterio di 'funziona o non funziona' che la letteratura aveva lasciato aperto. Non è l'unica 'prima dimostrazione' uscita nei laboratori di questi mesi: anche la prima lettura elettrica della chiralità molecola per molecola a Osaka e la prima osservazione in vivo delle cellule di un pesce antartico seguono lo stesso schema: portare in laboratorio un principio ritenuto plausibile e misurarne il funzionamento con un numero.
Perché interessa a satelliti e CubeSat
Le antenne tradizionali per HF e VHF a bordo dei satelliti occupano payload, pesano e richiedono meccanismi di dispiegamento meccanico che possono bloccarsi all'apertura. Un'antenna la cui 'struttura' è un fascio di plasma generato a comando da un laser elimina il dispiegamento: nulla da piegare, nulla da aprire, lunghezza regolabile da bordo per inseguire la banda che serve. 'In orbita bassa c'è aria sufficiente per formare un plasma', osserva Paul Franzon, Cirrus Logic Distinguished Professor di ingegneria elettrica a NC State e co-autore dello studio.
L'articolo esplora in modo esplicito la fattibilità su satelliti di piccola e grande taglia e su velivoli: i due comparti più sensibili al vincolo di massa e volume dei trasponditori. Il filone del beam steering aggiunge un secondo vantaggio: spostare il fascio laser consente di orientare il lobo di radiazione, utile per radar passivi e comunicazioni direttive, senza parti meccaniche in rotazione che aggiungono punti di guasto.
Due limiti restano scritti nei dati e vanno sciolti nei prossimi esperimenti: la ricezione non è ancora stata provata (Darshni dice che non c'è ragione tecnica per cui non debba funzionare, ma manca la misura), e la distanza tra trasmettitore e ricevitore resta nel near-field a circa 5 centimetri. Il passo successivo è portare il collegamento oltre la vicinanza immediata e salire di banda oltre i 30 MHz della prima prova.