Machen Antennenfarmen auf Raumfahrzeugen Sinn oder sind sie rein ästhetisch?

Haben Sie sich jemals ein Navy-Schiff angesehen? Es gibt eine Menge verschiedener Antennen, die jeweils einem etwas anderen Zweck dienen. Mehrere Systeme sind normalerweise nicht dafür ausgelegt, mit derselben Antenne zusammenzuarbeiten, daher benötigen Sie für jedes Kommunikationssystem, das Sie haben, eine andere. Dieses Bild kennzeichnet die Radargeräte speziell, aber Sie haben auch Satelliten-Uplink, GPS, Verkehrskontrolle, DirectTV und vieles mehr.

Ihr Raumschiff wird definitiv eine Reihe verschiedener Antennen benötigen, da es über eine Reihe komplexer Kommunikationssysteme verfügt. Müssen sie für einen Bauernhof alle am selben Ort sein? Nicht unbedingt, und besonders im Weltraum, möchten Sie vielleicht eine gewisse Richtungsvielfalt. Aber wenn Sie kein schönes Radom haben, um alles abzudecken und hübsch aussehen zu lassen, möchten Sie auf jeden Fall ein paar Bereiche, in denen Sie ein paar Antennen zusammenstellen können.

Wir haben reale Beispiele für durcheinandergebrachte Antennen: Antennen, die von evolutionären Algorithmen entworfen wurden.

Eine ganze Schiffsantennenanordnung hätte ein Design, das keinerlei ästhetischen Erwägungen entspricht, da buchstäblich Funktion über Form geht.

Sie wären komplex, um Metall in der Struktur des Fahrzeugs zu kompensieren, die interne Phasenlage anzupassen, Redundanz zu haben, damit einige Teile beschädigt werden, usw.

Sie könnten sich von realen Raumfahrzeugen wie Ulysses und Gravity Probe B inspirieren lassen .

Sie werden das bemerken:

• Sie haben mehrere Antennen.
• Die Antennen sind orthogonal angeordnet und zeigen in verschiedene Richtungen.

Es könnte eine gute Idee sein, eine ganze Menge Antennen zu haben, die alle in die gleiche Richtung zeigen, wenn viel Redundanz benötigt wird, obwohl mir auf den ersten Blick kein solcher Grund einfällt.

Alternativ kann es sinnvoll sein, einen Satz Heizkörper wie diesen anzuordnen – thermisch oder anderweitig. Aber das könnte den Rahmen Ihrer Frage sprengen.

Obwohl sie wahrscheinlich nicht wie ein bedrohliches Durcheinander aussehen würden wie in Ihrem Beispielbild, können Antennenarrays definitiv einen funktionalen Zweck haben. Phased-Array-Antennen werden in vielen modernen Systemen verwendet; Schauen Sie sich das Aegis Combat System für ein besonders anspruchsvolles Beispiel an.

Natürlich können Sci-Fi-Raumfahrzeuge ihre eigenen Gründe im Universum haben (Hyperraumkommunikation erfordert seltsam aussehende Arrays usw.).

Es macht nicht nur Sinn, sondern es sollte wahrscheinlich mehr Antennen geben (obwohl sie möglicherweise nicht sichtbar sind).

Werfen wir einen kurzen Blick darauf, was eine Antenne ist. Es dient einer Hauptfunktion: Die Impedanz (denken Sie an den Widerstand, wenn Sie kein Ingenieur sind) zwischen der Schaltung, die die Signalenergie erzeugt / empfängt, und dem freien Raum bestmöglich auszugleichen.

(zu) vereinfachte Erklärung: Wenn Sie ein Photon von HF-Energie sind (ja, es sind Photonen ... und Wellen ...) und auf einer schönen Leiterplatte herumfahren und mit sagen wir 70% der Lichtgeschwindigkeit herumfliegen Wenn Sie schönen Gold- oder Kupferpfaden folgen, sind Sie glücklich. Es gibt nicht viel Widerstand. Aber plötzlich gibt dir jemand einen Energydrink x10000 (Leistungsverstärker) und wirft dich mit genau Lichtgeschwindigkeit in den Weltraum. Sie werden während dieses Übergangs viel Schock erleiden. Die Antenne ist so etwas wie ein reibungsloser Übergangsprozess für Sie, damit Sie sich an die Veränderung gewöhnen können.

Aber zurück zum eigentlichen Thema, warum braucht ein Raumschiff so viele?

Die Antwort ist ganz einfach. Das Schiff muss kommunizieren . Und da es im Weltraum ist, gibt es keine einzige Richtung relativ zum Körper des Schiffes, mit der es kommunizieren muss . Es ist sehr wahrscheinlich, dass das Schiff gleichzeitig in viele verschiedene Richtungen kommunizieren muss, wobei unterschiedliche Frequenzen verwendet werden.

Das bedeutet, dass jede auf einem Raumschiff gebaute Antenne wahrscheinlich als Teil eines Antennenarrays verwendet wird. Unter Verwendung ausgefallener digitaler Verarbeitung kann der Antennenstrahl elektrisch gesteuert werden, während die Antennen in fester Ausrichtung bleiben. Während es eine zu breite Aussage ist, je mehr Antennen in verschiedene Richtungen zeigen, desto mehr Richtungen können Sie die HF-Energie fokussieren, ohne eine Antenne drehen zu müssen. Je mehr Antennen Sie haben, desto größer ist auch Ihr Gesamtgewinn, was bei Entfernungen von sogar Lichtminuten im Weltraum sehr wichtig sein könnte.

Außerdem könnten einige der Antennen für gerichtete Energiewaffen verwendet werden, was aufgrund der beteiligten Leistungsdichten eine massive Vergrößerung erfordern könnte. Und Schiffe brauchen Radar und andere Sensoren, entweder passiv oder aktiv, die in alle Richtungen um das Schiff herum schauen, ein weiterer Grund, mehr Antennen zu haben.

Die meisten davon sind keine Antennen mit eigener Stromversorgung - sie sind Reflektoren ohne Stromversorgung und parasitäre Elemente, um das Strahlungsmuster zu steuern und die Übertragung zu fokussieren (wie eine Yagi-Uda-Antenne , die üblicherweise zum Empfangen von Fernsehsignalen verwendet wird).

Während es in der "Farm" mehrere Antennen gibt, sind sie entweder für unterschiedliche Strahlungsmuster eingerichtet oder senden / empfangen effizient auf verschiedenen Frequenzen, da die Grundresonanz eines dünnen linearen Leiters bei einer Frequenz auftritt, deren Wellenlänge im freien Raum doppelt so groß ist die Länge des Drahtes

Außerdem sind nur einige von ihnen für die Kommunikation bestimmt. Andere sind für verschiedene Arten von Scanning-Geräten, wie z. B. Radar

Ich schätze, dass sie Antennen für etwas oder viele Dinge sind, aber da dies reines SciFi ist, ist nicht wirklich bekannt, was jeder tut, es wird normalerweise nur als Antennenarray erklärt ...

Mögliche Erklärung

Ich werde etwas Handwavium machen, um dies zu erklären, das für diese Art von Design geeignet wäre. Ich behaupte nicht, dass das Folgende das tatsächliche Design des Sulaco ist!

Vielleicht ist die größere Spitze unten tatsächlich der Lauf einer massiven Schiffsabwehrkanone oder eines Schienengeschützes, die Stacheln, die sie umgeben, sind massive Radiatoren, die auch den Kanonenlauf davor schützten, so leicht getroffen zu werden.

Darüber befinden sich einige Senderempfänger mit einigen Redundanzen.

An den äußersten Rändern könnten Stacheln sein, die tatsächlich Punktverteidigungssysteme und Gegenmaßnahmen beherbergen, aber die Größe des Schiffes bedeutet, dass wir die Details nicht sehen können, um dies zu erklären.

Und dann sind die vordersten Abschnitte Erkennungssysteme für Manöver. Sie möchten genau abschätzen können, wie weit der Lauf der großen Kanone von Trümmern entfernt ist.

Ich gebe zu, dass dies definitiv nur das Hinzufügen von stacheligen Teilen ist, damit es cool aussieht, und das Hinzufügen einiger ziemlich allgemeiner Gründe dafür, dass diese Spitzen vorhanden sind, aber es ist eine mögliche Argumentation

Das mag daran liegen, dass die Schiffe in einem progressiven Prozess aufgerüstet und nicht in einem Stück gebaut werden.

Der Grund, warum sie alle in eine Richtung gerichtet sind, ist, dass sie nach hinten zeigen sollen, da sie sonst durch interstellaren Staub beschädigt werden.