Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для скрытых устройств, используемых в расширенных драйверах устройств DOS, см. Helix Cloaking .
Моделирование работы маскирующего устройства. Маскирующее устройство неактивно: свет отражается и поглощается объектом, делая его видимым.
Моделирование работы маскирующего устройства. Активно маскирующее устройство: свет отражается вокруг объекта, делая его невидимым.

Маскировочное устройство является гипотетическим или вымышленные скрытность технологии , которые могут привести к объектам, например, космических кораблей или отдельных лиц, чтобы быть частично или полностью невидимым для части электромагнитного (ЭМ) спектра . Однако по всему спектру замаскированный объект рассеивает больше, чем незакрытый объект. [1]

Вымышленные маскирующие устройства уже много лет используются в качестве сюжетных устройств в различных СМИ.

Развитие научных исследований [2] показывает, что маскирующие устройства реального мира могут скрывать объекты, по крайней мере, от одной длины волны электромагнитного излучения. Ученые уже используют искусственные материалы, называемые метаматериалами, чтобы преломлять свет вокруг объекта. [3]

Концептуальное происхождение [ править ]

Сценарист « Звездного пути» Пол Шнайдер , частично вдохновленный фильмом 1958 года « Беги тихо, беги глубоко» , а частично - «Врагом ниже» , который был выпущен в 1957 году, вообразил маскировку как космический аналогпогружения подводной лодки и использовал его. вэпизоде Звездного пути 1966 года« Баланс ужаса », в котором он представил ромуланский вид. (Он также предсказал в том же эпизоде, что невидимость, «избирательное отклонение света», как описано выше, потребует огромной мощности.) Другойсценарист « Звездного пути» , Д. К. Фонтана , придумал термин«невидимости устройство» для 1968 серии « Enterprise Incident », который также показал ромуланцев.

Star Trek установил ограничение на использование этого устройства: чтобы стрелять по другому кораблю, замаскированный космический корабль должен «сняться с невидимости». [4]

С тех пор писатели и разработчики игр включили маскирующие устройства во многие другие научно-фантастические рассказы, включая « Доктора Кто» , « Звездные войны» и « Звездные врата» .

Научные эксперименты [ править ]

Действующее, неигровое маскировочное устройство может быть расширением основных технологий, используемых самолетами-невидимками, таких как темная краска, поглощающая радары, оптическая маскировка, охлаждение внешней поверхности для минимизации электромагнитного излучения (обычно инфракрасного ) или другие методы минимизации другие выбросы ЭМ, а также минимизировать выбросы частиц от объекта. Использование определенных устройств для того, чтобы заглушить и сбить с толку устройства дистанционного зондирования, очень помогло бы в этом процессе, но это более правильно называется « активным камуфляжем ». В качестве альтернативы, метаматериалы предоставляют теоретическую возможность заставить электромагнитное излучение свободно проходить вокруг «замаскированного» объекта. [5]

Исследование метаматериалов [ править ]

Основная статья: Маскировка из метаматериала

Оптические метаматериалы были представлены в нескольких недавних предложениях по схемам невидимости. «Метаматериалы» относятся к материалам, которые своими преломляющими свойствами обязаны своей структуре, а не веществам, из которых они состоят. Используя оптику преобразования , можно разработать оптические параметры «плаща» так, чтобы он направлял свет вокруг некоторой области, делая его невидимым в определенном диапазоне длин волн. [6] [7]

Эти пространственно изменяющиеся оптические параметры не соответствуют никакому природному материалу, но могут быть реализованы с использованием метаматериалов . Существует несколько теорий маскировки , порождающей разные типы невидимости. [8] [9] [10] В 2014 году ученые продемонстрировали хорошую маскирующую способность в мутной воде, продемонстрировав, что объект, окутанный туманом, может полностью исчезнуть при надлежащем покрытии метаматериалом. Это происходит из-за случайного рассеяния света, например, что происходит в облаках, тумане, молоке, матовом стекле и т. Д., В сочетании со свойствами покрытия из метаматериала. Когда свет рассеивается, тонкий слой метаматериала вокруг объекта может сделать его практически невидимым в различных условиях освещения.[11] [12]

Активный камуфляж [ править ]

Основная статья: Активный камуфляж
Пальто с использованием оптического камуфляжа Susumu Tachi. [8] Слева: Пальто без специального приспособления. Справа: такое же пальто, которое видно через полупрозрачный проектор, являющийся частью технологии ретроотражающей проекции.

Активный камуфляж (или адаптивный камуфляж ) - это группатехнологий камуфляжа, которые позволяют объекту (обычно военного характера) сливаться с окружающей средой за счет использования панелей или покрытий, способных изменять цвет или яркость. Можно рассматривать активный камуфляж как имеющий потенциал стать совершенством искусства маскировки вещей от визуального обнаружения.

Оптический камуфляж - это вид активного камуфляжа, при котором человек носит ткань, на которую проецируется изображение сцены непосредственно позади владельца, так что владелец кажется невидимым. Недостатком этой системы является то, что когда человек в плаще движется, часто возникает видимое искажение, поскольку «ткань» догоняет движение объекта. Эта концепция пока существует только в теории и в экспериментальных прототипах, хотя многие эксперты считают ее технически осуществимой.

Сообщается, что британская армия испытала танк-невидимку. [13]

Плазменная невидимость [ править ]

Основная статья: Плазменная невидимость

Плазма в определенных диапазонах плотности поглощает определенные полосы широкополосных волн, потенциально делая объект невидимым. Однако создание плазмы в воздухе слишком дорого, и возможной альтернативой является генерация плазмы между тонкими мембранами. [14] Центр технической информации Министерства обороны США также следит за исследованиями в области технологий плазменного восстановления RCS . [15] Устройство плазменной маскировки было запатентовано в 1991 году. [16]

Метаскрин [ править ]

Прототип Metascreen представляет собой заявленное маскирующее устройство, которое имеет толщину всего несколько микрометров и в ограниченной степени может скрывать трехмерные объекты от микроволн в их естественной среде, в их естественных положениях, во всех направлениях и со всех позиций наблюдателя. Он был подготовлен профессором Андреа Алу в Техасском университете в Остине . [17]

Метаэкран состоял из поликарбонатной пленки толщиной 66 микрометров, поддерживающей расположение медных полос толщиной 20 микрометров, которые напоминали рыболовную сеть . В эксперименте, когда на метаэкран попадали микроволны 3,6 ГГц, он повторно излучал микроволны той же частоты, которые были не в фазе, тем самым нейтрализуя отражения от скрытого объекта. [17] Устройство подавляло только рассеяние микроволн в первом порядке. [17] Те же исследователи опубликовали статью о « плазмонной маскировке » годом ранее. [18]

Маскировочное устройство Хауэлла / Чоя [ править ]

Профессор физики Рочестерского университета Джон Хауэлл и аспирант Джозеф Чой объявили о масштабируемом маскирующем устройстве, которое использует обычные оптические линзы для маскировки видимого света в макроскопическом масштабе, известном как « Рочестерский плащ ». Устройство состоит из серии из четырех линз, которые направляют световые лучи вокруг объектов, которые в противном случае закрыли бы оптический путь . [19]

Маскировка в механике [ править ]

Понятия маскировки не ограничиваются оптикой, но также могут быть перенесены в другие области физики. Например, можно было скрыть акустику для определенных частот, а также прикоснуться к механике. Это делает объект «невидимым» для звука или даже скрывает его от прикосновения. [20]

См. Также [ править ]

  • Невидимость
  • Плащ невидимости
  • Метаматериал
  • Филадельфийский эксперимент
  • Технологии в Star Trek

Ссылки [ править ]

  1. ^ Монтиконе, Ф .; Алё, А. (2013). «Действительно ли замаскированные предметы меньше рассеиваются?». Phys. Rev. X . 3 (4): 041005. arXiv : 1307.3996 . Bibcode : 2013PhRvX ... 3d1005M . DOI : 10.1103 / PhysRevX.3.041005 . S2CID 118637398 . 
  2. ↑ Джон Шварц (20 октября 2006 г.). «Ученые делают шаг к невидимости» . Нью-Йорк Таймс .
  3. ↑ Сани, Гэри. «Идем туда, куда никто не ходил», журнал Discovery Channel № 3. ISSN 1793-5725 
  4. ^ Sopan Деб (12 ноября 2017). «Звездный путь: открытие, сезон 1, серия 9: Небрежные разборки» . Нью-Йорк Таймс . Клингоны должны снять маскировку, чтобы стрелять
  5. ^ Сервис, Роберт Ф .; Чо, Адриан (17 декабря 2010 г.). «Новые странные фокусы со светом». Наука . 330 (6011): 1622. Bibcode : 2010Sci ... 330.1622S . DOI : 10.1126 / science.330.6011.1622 . PMID 21163994 . 
  6. ^ Пендри, JB; Schurig, D .; Смит, Д.Р. (2006). «Управление электромагнитными полями» (PDF) . Наука . 312 (5781): 1780–1782. Bibcode : 2006Sci ... 312.1780P . DOI : 10.1126 / science.1125907 . PMID 16728597 . S2CID 7967675 . Архивировано (PDF) из оригинала на 2016-10-06.   
  7. ^ Леонхардт, Ульф; Смит, Дэвид Р. (2008). «Фокус на маскировку и оптику трансформации» . Новый журнал физики . 10 (11): 115019. Bibcode : 2008NJPh ... 10k5019L . DOI : 10.1088 / 1367-2630 / 10/11/115019 .
  8. ^ а б Инами, М .; Kawakami, N .; Тачи, С. (2003). «Оптический камуфляж с использованием световозвращающей проекционной технологии» (PDF) . Второй международный симпозиум IEEE и ACM по смешанной и дополненной реальности, 2003 г. Материалы . С. 348–349. CiteSeerX 10.1.1.105.4855 . DOI : 10.1109 / ISMAR.2003.1240754 . ISBN   978-0-7695-2006-3. S2CID  44776407 . Архивировано (PDF) из оригинала 26 апреля 2016 года.
  9. ^ Alù, A .; Энгета, Н. (2008). «Плазмонная и метаматериальная маскировка: физические механизмы и потенциалы» . Журнал оптики A: Чистая и прикладная оптика . 10 (9): 093002. Bibcode : 2008JOptA..10i3002A . CiteSeerX 10.1.1.651.1357 . DOI : 10.1088 / 1464-4258 / 10/9/093002 . Архивировано 20 апреля 2016 года. 
  10. ^ Gonano, CA (2016). Перспектива метаповерхностей, схем, голограмм и невидимости (PDF) . Миланский политехнический университет, Италия. Архивировано (PDF) из оригинала 24.04.2016.
  11. ^ Смит, Дэвид Р. (25 июля 2014 г.). «Маскирующее покрытие для мутных СМИ». Наука . 345 (6195): 384–385. Bibcode : 2014Sci ... 345..384S . DOI : 10.1126 / science.1256753 . PMID 25061192 . S2CID 206559590 .  
  12. ^ Schittny, Роберт и др. (25 июля 2014 г.). «Маскировка невидимости в среде рассеянного светорассеяния». Наука . 345 (6195): 427–429. Bibcode : 2014Sci ... 345..427S . DOI : 10.1126 / science.1254524 . PMID 24903561 . S2CID 206557843 .  
  13. ^ Кларк, Джош. «Армия испытывает танк-невидимку?» Архивировано 01 марта 2012 г.на Wayback Machine , HowStuffWorks.com , 3 декабря 2007 г., по состоянию на 22 февраля 2012 г.
  14. ↑ Плазменная маскировка: химия воздуха, широкополосное поглощение и резервное копирование генерации плазмы. Архивировано 2 августа2009 г. в Wayback Machine , февраль 1990 г.
  15. ^ Грегуар, ди-джей; Сантору, Дж.; Шумахер, RW Аннотация архивация 2009-08-02 в Вайбаке машина электромагнитных волнах в незамагниченных плазмах Архивированных 2009-08-02 в Wayback Machine , март 1992 года.
  16. ^ Рот, Джон Р. "Система поглощения микроволн" Патент США 4,989,006.
  17. ^ a b c Тим Воган (28 марта 2013 г.). «Ультратонкий» метаэкран «образует новейшую мантию-невидимку» . PhysicsWorld.com . Архивировано 17 августа 2013 года.
  18. ^ http://iopscience.iop.org/1367-2630 New Journal of Physics, март 2013 г.
  19. ^ Устройство "Cloaking" использует обычные линзы, чтобы скрыть объекты под разными углами " . Science Daily . Science Daily. 29 сентября 2014. Архивировано из оригинала на 2014-10-01 . Проверено 29 сентября 2014 года .
  20. ^ Buckmann, Tiemo (2014). «Плащ эластомеханической нечувствительности из пентамодовых метаматериалов» . Nature Communications . 5 (4130): 4130. Bibcode : 2014NatCo ... 5.4130B . DOI : 10.1038 / ncomms5130 . PMID 24942191 . 
  • Ринкон, Пол (19 октября 2006 г.). «Эксперты тестируют технологию маскировки» . BBC News . Проверено 5 августа 2008 года .
  • Mosnews - Статья доктора Олега Гадомского о маскировочном устройстве
  • " MSNBC: Можно ли сделать объекты невидимыми? "
  • Оптический камуфляж от лаборатории Тачи в Японии
  • Space Daily - инженеры создают оптическую маскировку для невидимости, апрель 2007 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • Техасский университет в Остине, инженерная школа Кокрелла , исследователи из Университета штата Калифорния в Остине создают ультратонкий плащ-невидимку , 26 марта 2013 г.
  • New Journal of Physics , «Демонстрация плаща со сверхнизким профилем для подавления рассеяния стержня конечной длины в свободном пространстве», Дж. Сорик, П. Я. Чен, А. Керкхофф, Д. Рейнуотер, К. Мелин и Андреа Алю, март 2013 г.
  • Новый журнал по физике , «Экспериментальная проверка трехмерной плазмонной маскировки в свободном пространстве», авторы Д. Рейнуотер, А. Керкхофф, К. Мелин, Дж. К. Сорик, Г. Морено и Андреа Алё, январь 2012 г.
  • Physical Review X , «Действительно ли невидимые объекты рассеиваются меньше», Франческо Монтиконе и Андреа Аль, октябрь 2013 г.