Новый метаматериал полностью прозрачен для электромагнитных волн за счет возбуждения в них «анаполей». Российские и итальянские ученые разработали технологию для маскировки военной техники.
Метаматериал имеет искусственно созданную периодическую структуру. Применив идею дипольных моментов удалось разработать обобщенную теорему невидимости и превратить ее в математическую модель
Анаполь (от греч. an — отрицат. частица и polos — полюс) представляет собой неизлучающий источник или рассеиватель, который способен излучать векторные потенциалы, в отсутствие излученных электромагнитных полей, а также рассеивать векторные потенциалы, в отсутствие полей.
Благодаря этому можно получить уникальную возможность скрывать различные объекты, точнее экранировать их от электромагнитных полей и получить устройства для скрытой передачи данных.
При этом передача данных возможна за счет модуляции векторного потенциала, а привычное распространение электромагнитных волн (света) в системе будет отсутствовать. Более того, это может означать, что множество объектов и источников в природе мы просто не видим, потому что они не взаимодействуют с электромагнитными полями, а взаимодействуют исключительно с потенциалами!
Современные методы стелс-маскировки направлены на то, чтобы отраженная от объекта волна поглощалась маскирующим покрытием, минимизируя отклик для радара. Однако одно лишь покрытие само по себе неспособно свести этот отклик к полному нулю из-за совокупности факторов: геометрии поверхности, высокой скорости движения, прогрессивных высокочувствительных методов локации, неэффективности поглощения стелс-покрытия.
Международный коллектив ученых из НИТУ «МИСиС» и Политехнического университета Турина (Италия) в рамках сотрудничества по проекту ANASTASIA предложили принципиально новый вариант стелс-маскировки, которая позволит направленному на объект сигналу радара не отражаться, не поглощаться, а просто проходить насквозь, как будто никакого объекта нет. Такой метод маскировки основан не на создании маскирующего покрытия, а на изменении конфигурации всей системы объекта.
«Стелс-маскировка, используемая сегодня, далека от совершенства. Такое покрытие дорогостояще, а для более эффективной работы ему нужна максимально ровная поверхность – в результате в самолетах, например, приходится жертвовать аэродинамическими характеристиками аппарата. При этом поглощаемый сигнал все равно создает «тень» – небольшой отклик, который могут засечь более совершенные системы локации. Задачей нашего коллектива стало «научить» объекты не отражать сигнал, а пропускать его насквозь благодаря возбуждению особого состояния электромагнитных полей», – комментирует Алексей Башарин, руководитель проекта со стороны НИТУ «МИСиС».
Согласно разработанной теории, электрический момент, возбуждаемый в системе в момент попадания на нее сигнала радара, компенсируется тороидальным моментом. Такого эффекта можно достичь благодаря использованию метаматериала – материала с искусственно созданной периодической структурой. Однако, существуют также и другие дипольные моменты, которые возникают как в самом скрываемом объекте, так и в покрытии. И каким образом скрывать такие системы было не совсем понятно.
«Невидимость объекта была предсказана еще теоремами Девани-Вульфа. Мы, в свою очередь, развили эту идею для дипольных моментов, которые как кирпичики формируют отклик стелс-объекта и разработали для них обобщенную теорему невидимости и превратили ее в математическую модель», – добавляет Алексей Башарин.
Примечательно, что технология может распространяться на объекты любых размеров: не только для крупной военной техники, но и для микро- и наноразмерной электроники.
Явным прорывом будет применение описанных метаматериалов, в качестве элементов кубитов квантовых компьютеров, взаимодействие в которых осуществляется не за счет полей, а за счет потенциалов.
