"Умный" метаматериал скроет подводные лодки от гидролокаторов

Устройство, которое позволяет добиться маскирующего эффекта, сконструировано из перфорированных стальных пластин.

Устройство, которое позволяет добиться маскирующего эффекта, сконструировано из перфорированных стальных пластин.
Фото Peter Kerrian.

Американские исследователи представили разработку в духе "бондианы". На ежегодном 175-м собрании Американского акустического общества (Acoustical Society of America) они рассказали о новом метаматериале, который можно назвать настоящим плащом-невидимкой.

Поясним, что метаматериалы – это материалы с заранее заданными свойствами и искусственно созданной периодической структурой, которые не встречаются в природе. Их используют в том числе для достижения эффекта невидимости, когда электромагнитные волны перенаправляются, как будто бы огибая объект, а затем возвращаются на заданную траекторию.

Такие плащи-невидимки ранее имели ряд ограничений, к примеру, могли скрывать объекты лишь в определённом диапазоне частот или только определённого размера и формы. В 2015 году была представлена технология, позволяющая скрывать более крупные объекты, и вот теперь такого рода маскировка стала поистине масштабной.

Новый "умный" материал способен скрыть от гидролокатора (средства звукового обнаружения подводных объектов с помощью акустического излучения) подводную лодку, уточняет глава исследовательской группы Аманда Хэнфорд (Amanda Hanford) из Университета Пенсильвании. Впрочем, пока все данные о разработке известны лишь со слов разработчиков, научной статьи и даже официального пресс-релиза выпущено не было.

По словам Хэнфорд, при попытке обнаружить объект в океане плащ-невидимка действует традиционным образом: материал модулирует посланный средствами обнаружения акустический сигнал таким образом, что кажется будто никакого объекта в воде нет.

Кстати, заметим, что это первая разработка для маскировки объектов под водой (ранее об этом учёные лишь мечтали). Такого эффекта добиться намного сложнее, поскольку она плотнее воздуха и "менее сжимаема", говорят физики.

Чудо-устройство, которое позволяет добиться такого эффекта, представлено на главном фото. Пока оно представляет собой пирамиду высотой 90 сантиметров, которая состоит из перфорированных стальных пластин. (Металлы наряду с пластмассами чаще всего используются для создания метаматериалов.)

Для проверки устройство помещали в резервуар, наполненный водой, и направляли на него звуковые волны частотой от 7 до 12 тысяч герц. Для регистрации отражённых волн применялось сразу несколько приёмников.

Эксперименты показали, что фаза отражённых от метаматериала волн соответствовала той, что была у волн, отражённых, к примеру, от дна резервуара или поверхности воды, в которых находилось устройство. Кроме того, амплитуда отражённой от скрытого объекта волны несколько уменьшилась. Таким образом объект в действительности стал невидимым для инструментов обнаружения.

"Эти материалы кажутся совершенно абстрактной концепцией, но математика показывает нам, что таких свойств возможно добиться", — отмечает Аманда Хэнфорд.

Её команда полагает, что эта и дальнейшие разработки и усовершенствования помогут создать уникальные материалы, которые помогут управлять звуковыми волнами в самых разных масштабах.

Добавим, что ранее мы рассказывали и о других интересных разработках: например, метаматериале, который формирует и фокусирует звук, о "метакоже", которая особым образом преобразует радиоволны и скрывает объекты от радаров, а также о "шапке-невидимке" для информационных сообщений.