211service.com
Maskēšanās Izrāviens
Kopš H. G. Velsa publicēšanas Neredzamais cilvēks Pirms vairāk nekā gadsimta neredzamības perspektīva jeb maskēšanās bija zinātniskās fantastikas galvenais balsts. Bet tagad fiziķi saka, ka viņi beidzot ir izdomājuši, kā padarīt objektus neredzamus, un vēl vairāk, viņiem ir tikai mēneši, lai šo teoriju īstenotu praksē.
Zilais maskējošais metamateriāls spēj saliekt gaismu ap objektu (oranžs aplis), nodrošinot, ka tas nerada ēnu vai atspīdumu. (Kredīts: D. Šurigs, Djūka universitāte.)
Viltība ir atrast veidu, kā vadīt gaismu un cita veida elektromagnētisko starojumu ap objektu tā, lai tas neradītu ēnu un neradītu atspīdumu. Parasti šāda veida manipulācijas būtu smags pasūtījums, saka Džons Pendrijs Londonas Imperiālajā koledžā, Anglijā. Bet viņš piebilst, ka nesen izstrādātā jauna materiālu klase, ko sauc par metamateriāliem, padara to vilinoši iespējamu.
Metamateriāli ir inženierijas materiāli, kuru īpašības nosaka to fiziskā struktūra, nevis ķīmija, saka Pendry. Šādas īpašības ietver spēju saliekt gaismu, viņš saka.
Tagad strādā ar Deivids Smits un Deivids Šurigs no Djūka universitātes, Pendry ir formulējis veidu, kā izstrādāt metamateriālus, kas var saliekt gaismu ap objektu neatkarīgi no tā, no kāda virziena gaisma nāk. Jūs varat to pielietot jebkurai formai, saka Smits. Tas nozīmē, ka teorētiski jebko varētu slēpt, viņš saka.
Balstoties uz Pendrija darbu, kas ir aprakstīts pašreizējā izdevumā Zinātne , Smits un Šurigs izstrādā principiālu ierīci ar finansējumu no ASV Aizsardzības departamenta pētniecības nodaļas Aizsardzības progresīvo pētījumu projektu aģentūras. Jāsaka, ka šogad notiks maskēšanās pamatfizikas demonstrācija, saka Šurigs.
Maskēšanās efekts ir atkarīgs no materiāla refrakcijas indeksa vai tā spējas ietekmēt gaismas virzienu, kas iet caur to. Gaisma dod priekšroku ātrākajam maršrutam starp diviem punktiem, kas parasti ir taisna līnija. Tomēr ar metamateriāliem ātrākais ceļš var būt tāds, kas liecas ap objektu.
Taču lieces gaisma ir tikai viena no prasībām maskēšanai. Jums ir jāatgriež gaisma uz to pašu ceļu, kuru tā gāja, pirms tā skāra apmetni; pretējā gadījumā tas met ēnu, saka Pendrijs. Tāpat, kad gaisma iekļūst apmetnī, tā nedrīkst atspīdēt. Viens veids, kā par to padomāt, ir tas, ka šis materiāls rada izskatu kā telpa, saka Smits, jo telpa var saliekt gaismu un arī tai nav atstarošanas.
Tas ir izrāviens, saka Džordžs Elefteriāds , Toronto universitātes metamateriālu eksperts. Tomēr viņš saka, ka pastāv ierobežojums: tas nedarbosies katrā frekvencē.
Patiešām, pašreizējie materiāli spēj novirzīt tikai mikroviļņus, kas nozīmē, ka Smita un Šuriga izstrādātā maskēšanas ierīce darbosies tikai pret radaru vai citiem mikroviļņu emitētājiem. Lai gan tas, visticamāk, noderēs nākotnes slepenajām lidmašīnām, mēs joprojām esam vismaz desmit gadu attālumā no objektu maskēšanas no redzamās gaismas.
Iemesls ir tāds, ka, lai radītu maskēšanas efektu, metamateriālu apakšstruktūrām jābūt mazākām par novirzāmās gaismas viļņa garumu. Pašlaik tas ir iespējams mikroviļņu krāsnīm, kuru viļņa garums ir aptuveni trīs centimetri. Bet, lai novirzītu redzamo gaismu, kuras viļņa garums ir aptuveni pusmikrometrs vai pusmiljonā daļa no metra, būtu nepieciešami metamateriāli ar molekulārā līmenī izstrādātām struktūrām. Mēs vēlētos to darīt molekulārā mērogā, bet nanoinženierija vēl nav līdz galam, saka Pendry. Tomēr jaunākie notikumi nanometamateriālu jomā varētu paātrināt izstrādes procesu.
Pagaidām apmetņa prototips sastāv no milimetru lieluma vara stieņu blokiem un C formas gredzeniem, kas iestrādāti kompozītmateriālu šķiedru plātnē, līdzīgi kā iespiedshēmu plates, kurās parasti atrodas datoru mikroshēmas. Gan stieņi, gan C veida gredzeni spēj pasīvi radīt elektromagnētiskos laukus, pakļaujoties mikroviļņu starojumam. Ja šie komponenti ir orientēti pareizi, tie var norādīt ceļu, pa kuru sekos starojums.
Ir arī cits pielietojums maskēšanai, saka Šurigs: to var izmantot kā sava veida vairogu. Viņš saka, ka dažreiz jūs vēlaties aizsargāt vai izolēt lietas no elektromagnētiskā spektra. Piemēram, maskēšanu varētu izmantot kosmosa zondēs, lai aizsargātu jutīgas iekārtas no kosmiskā starojuma.
Bet ir āķis. Lai gan jebkurš apslēptais objekts būtu neredzams, tas būtu arī akls apslēptajā frekvenču diapazonā, jo jebkura gaisma, kas vērsta uz to, tiktu novirzīta ap to. Ar radaru apslēptas lidmašīnas gadījumā tai nevajadzētu būt lielai problēmai, saka Šurigs. Pilote nevarētu izmantot radaru, taču viņa joprojām varētu vizuāli orientēties.