Надихнувшись ідеєю плаща-невидимки з фантастики, канадські вчені розробили тонку систему електромагнітного маскування, здатну приховувати об’єкти від мікрохвильового випромінювання. На відміну від традиційних маскувальних конструкцій із метаматеріалів, вона використовує шар невеликих антен, які створюють електромагнітне поле, що компенсує розсіювання від об’єкта.
Інженери з Університету Торонто продемонстрували новий підхід до електромагнітного маскування: вони оточили металевий циліндр невеликими антенами, які випромінюють електромагнітне поле. За правильного налаштування це поле компенсує частину хвиль, розсіяних об’єктом, завдяки чому його стає значно важче виявити в певних напрямках.
Стаття під назвою «Experimental Demonstration of Active Electromagnetic Cloaking» була опублікована у науковому журналі Physical Review X у 2013 році.
Принцип роботи системи можна порівняти з шумозаглушенням. Коли радіохвиля падає на об’єкт, частина її відбивається та розсіюється. Антени навколо об’єкта створюють додаткове електромагнітне поле з відповідною фазою, яке частково компенсує це розсіяне поле. У результаті сигнал, що повертається до джерела випромінювання, значно слабшає.
Радар працює за принципом виявлення відбитих радіохвиль. Тому якщо зменшити електромагнітне розсіювання об’єкта, його радіолокаційна помітність також може зменшитися. Саме цей принцип і використали дослідники.
Вчені продемонстрували роботу системи на алюмінієвому циліндрі. Навколо нього розмістили 12-елементну систему магнітних диполів, яка створювала компенсувальне поле. Змінюючи струми в антенах, дослідники могли керувати характером розсіювання циліндра.
Цікаво, що система могла не лише зменшувати помітність циліндра, а й змінювати його електромагнітний образ. Регулюючи параметри антен, дослідники продемонстрували можливість зробити так, щоб об’єкт сприймався як інший за своїми характеристиками.
Однією з головних переваг такого підходу є його тонкість. Замість товстої оболонки з метаматеріалів достатньо одного шару антен, розташованих навколо об’єкта. Дослідники зазначали, що за принципом таку систему можна масштабувати для більших об’єктів, а самі антени потенційно можна зробити плоскими та інтегрувати в конструкцію, подібну до покриття або «ковдри».
Проте на момент експерименту система мала важливе обмеження: антени потрібно було налаштовувати вручну відповідно до характеристик падаючої електромагнітної хвилі. Дослідники запропонували в майбутньому використовувати самі антени також як датчики, щоб система могла визначати параметри зовнішнього поля та автоматично змінювати налаштування в реальному часі.
Робота над електромагнітним маскуванням тривала вже кілька років. Попередні підходи часто вимагали громіздких оболонок із метаматеріалів або працювали лише для певних розмірів і форм об’єктів. Новий активний підхід мав зробити такі системи тоншими та потенційно масштабованими.
Технологія потенційно може використовуватися не лише для маскування об’єктів. Наприклад, подібні системи можуть у майбутньому допомагати керувати поширенням радіохвиль або змінювати електромагнітну сигнатуру конструкцій, які створюють перешкоди для бездротового зв’язку чи радіолокації.
Нинішній прототип працював із мікрохвильовим випромінюванням. Ідея поширення активного маскування на інші діапазони, зокрема видиме світло, залишається значно складнішим завданням. Університет Торонто зазначав, що принцип потенційно можна адаптувати до інших частот, але для цього потрібні інші антени та значно складніша система керування.
Таким чином, експеримент 2013 року не створив універсального плаща-невидимки, який робить предмет невидимим для людського ока. Вчені продемонстрували активне електромагнітне маскування металевого об’єкта в мікрохвильовому діапазоні за допомогою тонкого шару антен. Це був важливий експериментальний доказ того, що електромагнітним розсіюванням об’єкта можна активно керувати за допомогою зовнішніх джерел випромінювання. Джерело