Ученые США создали “широкополосный плащ-невидимку” – инновационный тип покрытия, который делает предметы невидимыми в широком спектре частот.
Сравнение технологий прошлого и будущего. Активные и пассивные системы.
Несмотря на напрашивающиеся сравнения с “Гарри Поттером”, до этого момента даже самые передовые технологии в области подобных покрытий работали только на конкретных частотах спектра в микроволновой или видимой его частях. Во всех остальных частотах такие “невидимки” делают объект лишь еще более явными, доказано специалистами в области физики.
В журнале Physical Review Letters они опубликовали свое решение: ультратонкую технологию электронного покрытия. “Если вы собираетесь сделать объект невидимым со всех углов обозрения и в широкой полосе частот, это хорошее решение, – отмечает профессор Андреа Алу из университета в штате Техас. – Мы рассматриваем реальность практического ее использования, однако пока разработка находится на начальной стадии развития”.
Несмотря на то, что внешне это не очень напоминает сказочный плащ Гарри Поттера или какого-нибудь человека-невидимки, принцип работы самого покрытия не очень то и отличается. Первая действительно рабочая версия устройства, способного скрывать небольшой медный объект от микроволнового излучения, заставляя волны миновать предмет, была разработана и представлена в 2006 году. Ее составляющими были тонкий корпус из метаматериалов – композитных пластиков, атомная структура которых дает им возможность приобретать свойства, не существующие в естественных природных условиях. Подобные маскирующие материалы могут стать полезными в военной сфере, в электронной микроскопии, биомедицинском сканировании и энергетических системах.
Активные и пассивные системы
Проблема существующих устройств подобного типа заключается в том, что они работают правильно лишь в строго определенной части спектра, например, микроволновом излучении. На других частотах такая технология, наоборот, активно рассеивает излучение и фактически преобразуется в маяк.
Профессор Алу и его партнеры исследовали особенности функционирования трех пассивных устройств, которые не потребляют энергоснабжения – плазменное покрытие, маскирующее покрытие и трансформационно-оптическое покрытие.
Во всех частях спектра, кроме одного, на который они были рассчитаны, все три вида устройств распределяли больше излучения, чем сам предмет, который они маскировали. Если вы уменьшаете рассеивание в одной части спектра, этим приходится жертвовать в другой его части, причем с процентами”, – уверяет профессор Алу. “Например, вы можете изобрести покрытие, которое делает невидимым предмет, освещаемый красным светом. Но если освещать его белым светом, в котором есть все части спектра видимого излучения, то такое тело будет отсвечивать ярко-синим и станет еще более видимым”, – объясняет он.
Исследователи сделали вывод, что при использовании пассивных устройств, “полного исчезновения” предметов достичь не получится. “Когда вы огибаете объект каким-либо материалом, чтобы сделать его прозрачным, вы так или иначе добавляете дополнительное количество материала, а материя эта взаимодействует с электромагнитными волнами”, – заявляет профессор Алу. Куда более правдоподобными и реальными, по его мнению, являются активные системы, которые основаны на использовании внешнего питания.
Активная поверхность может быть более тонкой и менее заметной, чем пассивная. Сообщество исследователей во главе с профессором Алу выдвинуло новый тип системы, которая использует усилители, окутывая поверхность объекта электрическим полем. Такое супертонкое покрытие будет маскировать объект от обнаружения в гораздо более широком спектре частот, чем любая пассивная технология.
До совершенства еще далеко
Дэвид Смит, тот самый профессор, под руководством которого в 2006 году было создано первое скрывающее покрытие, заявил, что новая система является одной из самых совершенных, на данный момент известных. “Это увлекательная реализация идеи на практике, но пока – в том ракурсе, в котором она была представлена, – она всё еще ограничена отдельными типами скрываемых объектов. На самом деле, даже активные покрытия имеют свои границы. Будет занимательно проследить за экспериментальной реализацией этой технологии”, – полагает эксперт.
Однако, профессор Смит сообщает, что даже несовершенные покрытия такого типа могут оказаться вполне достаточными при создании полезных устройств для практического использования. Например, покрытие, непрозрачное для радиоизлучения, может оказаться нужным в области связи, уменьшая помехи от соседних антенн и помогая радиоволнам миновать препятствия. В бытовом сознании невидимость синонимична прозрачности в достуной части спектра. Но на самом деле, видимая часть спектра – это лишь крошечная доля всего спектра электромагнитных волн.
