Peleryna Harry'ego Pottera, czyli wynalazki, które uczynią nas niewidzialnymi
Spora część ludzi kombinuje przez całe życie, jak zostać lepiej zauważonym. Jednak nie wszyscy, a zwłaszcza nie żołnierze na polu walki. Dlatego istnieje również przeciwna tendencja - naukowcy usilnie pracują nad stworzeniem sposobów schowania się przed ludzkim wzrokiem i słuchem oraz coraz wymyślniejszymi wytworami techniki.
Nawet jeśli stoimy na pustym polu, a schować się nie ma gdzie, są wynalazki, które mają uczynić nas niewidocznymi i niesłyszalnymi dla wrogów - od tego zależy często zdrowie i życie. Co więc wymyślili badacze? Jakież to technologie wykluły się w laboratoriach, żeby uczynić ukrywanie się łatwiejszym?
Promienie niewidzialności
Badacze już od dawna starają się przeskoczyć poprzeczkę zawieszoną przez pisarzy oraz filmowców i opracować patent na niewidzialność. Do tej pory mogli się pochwalić pewnymi sukcesami, ale ta technologia przebija wszystkie dotychczasowe. Podczas gdy dotąd eksperymentowano z materiałami zapewniającymi niewidzialność, działającymi podobnie jak peleryna Harry’ego Pottera, naukowcy z University of Singapore opracowali zupełnie inne rozwiązanie. Stworzone przez nich promienie niewidzialności mają otaczać wybrany obiekt, ukrywając go przed ludzkim wzrokiem.
Większość peleryn-niewidek opiera się na matemateriałach - sztucznie wytwarzanych materiałach o niezwykłych właściwościach elektromagnetycznych. Do niedawna uważano, że światło oraz fale elektromagnetyczne rozchodzą się w każdym ośrodku z określoną prędkością, zawsze mniejszą niż w próżni. Jednak badania dowiodły, że spowolnienie światła, opisywane przez współczynnik załamania, może być dla niektórych materiałów mniejsze niż dla próżni. Prawa klasycznej optyki ulegają wówczas odwróceniu. Światło odbija się zamiast załamywać i załamuje zamiast ulec odbiciu. Na takiej zasadzie działają czarodziejskie peleryny w rzeczywistym świecie. Problem polega jednak na tym, że tego typu rozwiązania sprawdzają się w przypadku niewielkiego zakresu częstotliwości światła. Przy niewłaściwej częstotliwości niewidzialny kamuflaż może uczynić obiekt jeszcze bardziej widocznym niż zwykle.
Singapurscy naukowcy sądzą, że mają do zaproponowania coś znacznie efektywniejszego. Wynalezione przez nich „promienie ciemności”. bazują na zjawisku ogniskowania światła i tym, jak nasze oczy postrzegają otaczający świat. Wynalazek potrafi wpływać na rozdzielczość widzianego przez nas obrazu. Przykładowo, jeśli mamy słaby wzrok, nie jesteśmy w stanie ustawić ostrości rzeczy na którą patrzymy i jest wtedy dla nas zamazana. Jeśli jednak użyjemy odpowiednich szkieł, widzimy ją normalnie. Promienie niewidzialności działają na odwrotnej zasadzie: używają lasera ze specjalnymi soczewkami do rozmazania światła odbijającego się od obiektu. Przy odpowiednim zmniejszeniu ostrości może on wtedy całkowicie zniknąć dla obserwatora. Wprawdzie rozmazana świetlna aureola będzie wciąż widoczna wokół przedmiotu, bowiem światło - nawet rozmazane - musi się gdzieś podziać, ale obiekt zostanie ukryty przed wzrokiem. Z niecierpliwością czekamy na pierwszą demonstrację.
Jak podsłuchiwać nie będąc słyszanym?
Jak wszyscy wiemy, życie nie jest grą i kiedy skradamy się, przypadkowe kopnięcie butelki zwraca uwagę tych, do których chcieliśmy się podkraść. Wciąż trwają prace nad pelerynami-niewidkami, a naukowcy odnoszą na tym polu pewne sukcesy, ale co z dźwiękiem?
Urządzenie, które pozwala wszystko słyszeć, ale blokuje wszelkie dźwięki pochodzące od obserwatora? Brzmi całkiem praktycznie, sęk w tym, że do tej pory nic podobnego nie wynaleziono. Tymczasem ekipa naukowców z University od Texas stworzyła taki właśnie sprzęt - izolator akustyczny, fachowo zwany jednokierunkowym cyrkulatorem akustycznym.
Jego koncepcja jest dość prosta, chociaż łamie prawo fizyki, zgodnie z którym, jeśli dźwięk rozchodzi się w jednym kierunku, musi również rozchodzić się w przeciwnym. Można jednak podejść do tego zagadnienia z innej strony: jeżeli wiatr jest wystarczająco silny, nasz głos ledwo słychać. Mniej więcej tak działa ten wynalazek. Urządzenie ma kształt sześciokąta, posiada trzy wentylatory, podobne do tych, które można znaleźć w przeciętnym pececie. W środku znajdują się również trzy porty z mikrofonami, służące jako „akustyczne falowody”. (z definicji, falowody mają za zadanie prowadzić w przestrzeni fale mechanicznych lub elektromagnetyczne wzdłuż określonej drogi), przekazujące dźwięk z jednego portu do drugiego. Kiedy wentylatory są wyłączone, dźwięk przenosi się normalnie przez wszystkie trzy porty. Kiedy je włączymy, dźwięk biegnie wyłącznie w kierunku przeciwnym do tego, w którym wieją. James Bond byłby zachwycony.
Z technologii może zrobić użytek armia, konstruując pojazdy niesłyszalne dla wroga. A jeśli rozwiązanie zostanie kiedykolwiek udostępnione komercyjnie, mogą na nim skorzystać również zwykli ludzie. Mieszkacie blisko lotniska albo autostrady? Nigdy więcej uciążliwego hałasu ani szumu. To dopiero byłby prawdziwy przełom.
Ochrona przed sonarem
Naukowcy z amerykańskiego Duke University opracowali pierwszą na świecie powłokę, dzięki której można ukryć się całkowicie przed sonarem. Wynalazek ma jeszcze jedną ważną cechę: chroni dokładnie tak samo ze wszystkich stron.
Urządzenie ma postać piramidy, wykonanej z perforowanego plastiku. Kiedy znajdzie się w zasięgu fal wysyłanych przez sonar, ten nie będzie w stanie zupełnie nic wykazać. Ani tego, co jest schowane pod piramidą, ani jej samej. Jej wykorzystanie przez armię jest oczywiste, ale może się też przydać w architekturze.
Oto jak działa ten niezwykły wynalazek: jego geometria, w połączeniu z precyzyjnym rozmieszczeniem wszystkich otworów, pozwala kontrolować sposób rozprzestrzeniania się oraz odbicia fal. Kiedy docierają do niego fale dźwiękowe, ich trajektoria jest zmieniana, tak jakby obiektu w ogóle tam nie było. Wprawdzie urządzenie nie jest jeszcze perfekcyjne, co widać po powyższej grafice, ale mamy do czynienia z dość zaawansowanym prototypem.
„Włożyliśmy sporo energii w obliczenia, w jaki sposób fale dźwiękowe będą na to reagować. Nie wpadliśmy na to w ciągu nocy”. - wyjaśnia Steven Cummer z Duke University. Szczegóły nie są znane, ale w grę wchodzi zapewne staranne i długotrwałe modelowanie komputerowe, obejmujące różne kształty i rozmieszczenie otworów.
Wojsko będzie z pewnością zainteresowane projektem - wyobraźcie sobie podwodne miny, niewykrywalne dla radarów. Z okrętem podwodnym w kształcie piramidy może być już trochę trudniej. Ale twórcy wynalazku widzą również jego cywilne zastosowanie, w architekturze akustycznej. Weźmy na przykład salę wykładową, gdzie pojawia się bariera w postaci filaru - tego typu badania otwierają drogę do zbudowania go tak, żeby głos go omijał, zamiast się o niego rozbijać. Dotyczy to zresztą dowolnych innych przeszkód.
Materiał-kameleon
Ludzie nie mają problemu z wytwarzaniem materiałów w jednym lub kilku określonych kolorach, ale żeby naprawdę wtopić się w otoczenie, trzeba mieć zdolności kameleona. Dlatego naukowcy stworzyli materiał, którego właściwości opierają się na specjalnym rodzaju kryształów, zmieniających kolor pod wpływem fal światła o różnej długości. W ten sposób będzie można produkować aktywne kamuflaże.
Materiał składa się z półprzewodzącej metalowej warstwy, wykonanej z tlenku indowo-cynowego. Jak wyjaśnia jeden z badaczy, jest ona przezroczysta i wykorzystywana w wielu rodzajach wyświetlaczy i monitorów. Nad nią umieszczono warstwę roztworu, w której znajdują się wspomniane wcześniej kryształy, pod względem budowy chemicznej przypominające farbę lateksową. W ten sposób kiedy na materiał pada światło, w metalowej powłoce wytwarza się dodatnie lub ujemne napięcie. Przez to cząsteczki zbliżają się do niej lub odsuwają, powodując zmiany wizualne widoczne na powierzchni.
Do tej pory nie było to możliwe bez posiadania próbki danego wzoru lub materiału bezowego, teraz nie będzie już takiej konieczności - nic nie stoi na przeszkodzie, żeby uzyskać ten sam kolor, co otoczenie. Czy już niebawem żołnierze będą przypominać armię predatorów?
Zdalnie sterowany kamuflaż
Kamuflaż służy do tego, żeby zmylić przeciwnika. Namieszać mu w głowie. Pokazać, że wszystko jest w porządku i uśpić czujność. Tymczasem nie ma jeszcze czegoś takiego jak kamuflaż uniwersalny - każdy musi być dostosowany do warunków, żeby żołnierz w zimowych kolorach maskujących nie biegał po pustyni.
Amerykańska firma Special Operation Apps (SOA) wpadła na niezły pomysł. Jej oprogramowanie łączy ze sobą zdjęcia określonego miejsca, wykonane przez satelitę, drony lub jednostkę zwiadowczą, żeby stworzyć wzory maskujące, które można potem nanieść na mundur. W ten sposób żołnierze stają się przystosowani do dosłownie każdego rodzaju terenu. Fotografie są przy tym wykonane z wykorzystaniem różnych ogniskowych, co utrudnia postrzeganie głębi. Oznacza to, że mózg obserwatora może mieć kłopot z połączeniem fragmentów obrazu w jeden obiekt.
Jednak cały ten wynalazek nie miałby sensu bez odpowiedniego materiału, z którego można by wykonać aktywny kamuflaż. SOA złożyło już wniosek patentowy dotyczący materiału „adaptacyjnego”, składającego się z winylowego substratu - w efekcie powstaje wyświetlacz, pozwalający przystosować się do dowolnego tła. Można tam wgrać dowolny wzór, a nawet zmienić go w czasie rzeczywistym, jeśli zajdzie potrzeba. Jeśli dołożymy do tego patent na termoelektryczne panele, pozwalające oszukiwać wykrywacze ciepła, dostajemy żołnierza, który skutecznie ukryje się przed ludzkim okiem i technologią.