"Умный" метаматериал скроет подводные лодки от гидролокаторов

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.