Selección natural en las antenas

Si alguna vez queremos diseñar alguna antena con una finalidad determinada llamaríamos a un ingeniero en telecomunicaciones y sabría perfectamente lo que tiene que hacer. Hay de todo tipo: helicoidales, planas, en forma de trompeta, varias idénticas en paralelo o formando un círculo. Es un tema complejo pero pensamos que es un tema que tienen bastante controlado con lápiz y papel. Pues puede que haya otros métodos para desarrollar antenas más a base de prueba y error, como la selección natural.

Imaginemos que un ingeniero quiere diseñar una antena para captar ciertas señales complejas, por ejemplo, las de un satélite que estudiará la magnetosfera. El campo magnético de la Tierra es muy complejo y extenso y dicha antena debería captar señales de distintos orígenes y propiedades.

Los ingenieros de la NASA recurrieron a una forma distinta de resolver el problema. En lugar de diseñar la antena a partir de la experiencia y de la metodología que siempre se utilizaba, se decidió utilizar algoritmos evolutivos. Básicamente, consiste en hacer unas formas simples generadas al azar. Algunas funcionarían un poco, otras muy mal. De ellas, las que mejor funcionen se seleccionarán y las que peor funcionen se descartarán.

Las que se descartan son sustituidas por otras que son una pequeña evolución, un pequeño cambio, de las que van mejor. Puede salir casi cualquier cosa: bifurcaciones, cambios de ángulo, etc. Volvemos a probar el rendimiento de todas las antenas y repetimos el proceso. Al cabo de unas generaciones tendremos antenas que nos funcionarán muy bien. ¿Cuál sería su aspecto? Pues el siguiente.

Si un estudiante presentara una antena de ese tipo como proyecto en la Universidad se reirían de él.

Estas antenas las utilizó la NASA en en 2006, en la misión ST5. Dicha misión consistía en tres pequeños satélites llamados micro-sats que tenían como misión medir los efectos de la actividad solar sobre la magnetosfera de la Tierra durante un periodo de tres meses. Los micro-sats pesaban aproximadamente 25 Kg y llevaban antenas diseñadas de esta manera.

En comparación con los diseños tradicionales de antenas, la evolucionada tiene bastantes ventajas. Por ejemplo, menores consumo de energía, tiempo de fabricación, complejidad; a la vez que mayor eficiencia. Por otro lado, tienen menos necesidades de diseño y menor cantidad de componentes.

Originalmente, los directores de la misión ST5 contrataron el diseño de una antena convencional. Utilizando técnicas convencionales recomendaron una antena helicoidal cuadrifilar (QHA, por sus siglas en inglés).

Ambas antenas, la QHA y la evolucionada, se utilizaron en la misión ST5 de diferentes maneras. Con dos QHA (una en la parte superior y otra en la inferior) obtuvieron una eficiencia del 38%; con una QHA y otra evolucionada, el 80%; y con dos antenas evolucionadas obtuvieron un rendimiento del 93%.

El diseño darwiniano ocupa una zona muy extensa y básicamente desconocida de lo que es posible construir.

Fuente | Ricard Solé, Vidas sintéticas
Fuente | alglobus.net
Foto | pixabay
Foto | alglobus.net