Главная » 2008»Март»19 » Американские ученые изобрели невидимую подлодку
Американские ученые изобрели невидимую подлодку
15:08
Невидимость приобретает все большую популярность. Вслед за неуловимыми
самолетами, танками и спутниками на повестке дня создание невидимой
субмарины. Речь идет не об известной технологии малой заметности
"стелс". Цель работы, результаты которой ученые надеются представить
через 2-3 года, - создание действительно невидимого в определенном
диапазоне волн объекта. Для этого используется метаматериалы, которым
приданы свойства, не встречающиеся в природе.
Математическая модель нового класса материалов, так называемых метаматериалов, уже существует, сообщает интернет-портал iXBT.
Исследования по теме создания невидимой субмарины ведутся сейчас в университете Дьюка (Duke University), Северная Каролина.
Задача исследователей - сделать субмарину невидимой для гидролокаторов.
Такая лодка сможет действовать практически безнаказанно: для ее
обнаружения придется разрабатывать устройства, использующие иные
физические принципы, либо глубоко модернизировать существующие сонары.
Говоря более корректно, материал, которым будет покрыт корпус
лодки-невидимки, должен обладать отрицательным (или левосторонним)
коэффициентом преломления.
Впервые идею такого материала высказал в 1968 году советский
физик Виктор Веселаго. Он пришел к заключению, что с таким материалом
почти все известные оптические явления распространения волн существенно
изменяются, хотя в то время материалы с отрицательным коэффициентом
преломления еще не были известны.
Веселаго предсказал, что определенные оптические явления будут
совершенно другими. Возможно, самым поразительным из них является
рефракция - отклонение электромагнитной волны при прохождении границы
раздела двух сред.
В нормальных условиях волна появляется на противоположной
стороне линии, проходящей перпендикулярно этой границе (нормаль к
поверхности).
Однако если один материал (например, воздух или вода) имеет
положительный коэффициент преломления, а другой - отрицательный, волна
будет появляться на той же стороне нормали к поверхности, что и
приходящая волна.
Такая особенность и создает возможность для направления
падающего излучения в обход объекта. У природных материалов коэффициент
преломления больше 1.
Любопытно, что скорость распространения волн в таких
материалах также должна быть отрицательной. Это свойство делает
метаматериалы идеальными для маскировки объектов, так как их невозможно
обнаружить средствами радио- и акустической разведки в определенном
диапазоне частот.
В последние 30 лет исследования явлений, связанных с
отрицательным коэффициентом преломления, ведутся по всему миру,
особенно после открытия нанотрубок. Причиной интенсификации этих
исследований в последние годы стало появление нового класса
искусственно модифицированных материалов с особой структурой, которые
называются метаматериалами.
Электромагнитные свойства метаматериалов определяются
элементами их внутренней структуры, размещенными по заданной схеме на
микроскопическом уровне. Собственно структурирующие слои, направляющие
волну в обход объекта, состоят из игл размером около 10 нанометров,
внедренных в полимер или полупроводник.
Стоимость подобных невидимых покрытий пока поистине астрономическая.
В настоящее время уже существуют метаматериалы, способные
замаскировать от наблюдения объекты в диапазонах СВЧ и ИК. В 2006 году
был показан прототип устройства из метаматериала, способного делать
объекты невидимыми для микроволнового излучения, а год спустя -
аналогичное устройство для инфракрасных лучей.
В области видимого света пока делаются лишь первые шаги: создан наноматериал, хорошо работающий в красной области спектра.
Ученые пока не решили, как сочетать в одном покрытии слои,
которые могли бы работать во всем диапазоне видимого спектра, и
создание настоящей шапки-невидимки откладывается на дальнюю
перспективу.
Но даже монохроматический вариант устройства может быть
использован, например, для сокрытия объектов от приборов ночного
видения, которые, как правило, работают на одной длине волны в
ИК-диапазоне. Другое применение - скрыть объект от систем лазерного
наведения огнестрельного или другого оружия, сообщает PhysOrg.
По мнению участников исследования, смоделированный подход
применим и к акустическим волнам, причем распространяющимся не только в
водной среде. В частности, разработку можно применить для улучшения
акустических показателей помещений и даже для постройки зданий,
защищенных от землетрясений - колебания земной коры будут просто
обходить такие постройки, не причиняя им вреда.
