Как спрятать все от нано до макро: ученые разработали общие принципы «теории невидимости»

При детектировании объекта при помощи радара на него посылается волновой сигнал, и на основании отраженной волны определяется местоположение объекта. 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 отражаться сигнал, а пропускать его насквозь благодаря возбуждению особого состояния электромагнитных полей», – комментирует Алексей Башарин, руководитель проекта со стороны НИТУ «МИСиС».

Коллектив проекта ANASTASIA

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 покрытие. 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.

При этом благодаря снижению количества материала для стелс-покрытия, стоимость такой маскировки будет существенно ниже. Статья о разработке опубликована в журнале Optics Express.

Примечательно, что технология может распространяться на объекты любых размеров: не только для крупной военной техники, но и для микро- и наноразмерной электроники. В дальнейшем коллектив планирует расширить модель для компенсации не только электрического, но и магнитного момента. Это будет актуально, например, для стабилизации квантовых точек в открытых резонаторах.