Маскирующее устройство — это гипотетическая или вымышленная технология скрытности , которая может сделать объекты, такие как космические корабли или людей, частично или полностью невидимыми для частей электромагнитного (ЭМ) спектра . Вымышленные маскировочные устройства использовались в качестве сюжетных приемов в различных средствах массовой информации в течение многих лет.
Развитие научных исследований [1] показывает, что реальные устройства маскировки могут скрывать объекты по крайней мере от одной длины волны электромагнитного излучения. Ученые уже используют искусственные материалы, называемые метаматериалами, чтобы изгибать свет вокруг объекта. [2] Однако по всему спектру замаскированный объект рассеивает больше, чем незамаскированный объект. [3]
Плащи с магическими способностями невидимости появляются с самых ранних дней повествования. С момента появления современной научной фантастики было придумано множество вариаций на эту тему с предполагаемой основой в реальности. Сценарист «Звездного пути» Пол Шнайдер , вдохновленный отчасти фильмом 1958 года «Беги тихо, беги глубоко », а отчасти фильмом «Враг внизу» , выпущенным в 1957 году, представил маскировку как аналог погружения подводной лодки в космическом путешествии и применил ее в эпизоде « Баланс страха » 1966 года « Звездного пути », в котором он представил ромуланскую расу, чьи космические корабли широко используют маскировочные устройства. (Он также предсказал в том же эпизоде, что невидимость, «избирательное искривление света», как описано выше, потребует огромных энергетических затрат.) Другой сценарист «Звездного пути» , Д. К. Фонтана , ввел термин «маскирующее устройство» для эпизода 1968 года « Инцидент с «Энтерпрайзом » », в котором также фигурировали ромуланцы.
В «Звездном пути» на использование этого устройства наложено ограничение: космический корабль не может стрелять из оружия, использовать защитные щиты или управлять транспортерами , будучи замаскированным; [4] таким образом, он должен «раскрыться», чтобы выстрелить — по сути, как подводная лодка, которой нужно «всплыть» для запуска торпед. [5]
С тех пор писатели и дизайнеры игр стали использовать маскировочные устройства во многих других научно-фантастических произведениях, включая «Доктора Кто» , «Звездные войны » и «Звездные врата» .
Оперативное, невымышленное маскирующее устройство может быть расширением базовых технологий, используемых в самолетах-невидимках, таких как темная краска, поглощающая радиолокационные лучи, оптический камуфляж, охлаждение внешней поверхности для минимизации электромагнитного излучения (обычно инфракрасного ) или другие методы минимизации других электромагнитных излучений и минимизации выбросов частиц от объекта. Использование определенных устройств для глушения и сбивания с толку устройств дистанционного зондирования значительно помогло бы в этом процессе, но более правильно называть это « активным камуфляжем ». В качестве альтернативы метаматериалы предоставляют теоретическую возможность заставить электромагнитное излучение свободно проходить вокруг «замаскированного» объекта. [6]
Оптические метаматериалы фигурировали в нескольких предложениях по схемам невидимости. «Метаматериалы» относятся к материалам, которые обязаны своими преломляющими свойствами способу их структуры, а не веществам, которые их составляют. Используя трансформационную оптику, можно спроектировать оптические параметры «плаща» так, чтобы он направлял свет вокруг некоторой области, делая его невидимым в определенном диапазоне длин волн. [7] [8]
Эти пространственно изменяющиеся оптические параметры не соответствуют ни одному естественному материалу, но могут быть реализованы с использованием метаматериалов . Существует несколько теорий маскировки , приводящих к различным типам невидимости. [9] [10] [11] В 2014 году ученые продемонстрировали хорошую маскировку в мутной воде, показав, что объект, окутанный туманом, может полностью исчезнуть, если его соответствующим образом покрыть метаматериалом. Это происходит из-за случайного рассеяния света, например, того, что происходит в облаках, тумане, молоке, матовом стекле и т. д., в сочетании со свойствами покрытия метаматериала. Когда свет рассеивается, тонкий слой метаматериала вокруг объекта может сделать его по существу невидимым в различных условиях освещения. [12] [13]
Активный камуфляж (или адаптивный камуфляж ) — это группа камуфляжных технологий, которые позволяют объекту (обычно военного характера) сливаться с окружающей средой с помощью панелей или покрытий, способных изменять цвет или яркость. Активный камуфляж можно рассматривать 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 прямо за носителем, так что тот кажется невидимым. Недостатком этой системы является то, что когда замаскированный носитель движется, часто возникает видимое искажение, поскольку «ткань» догоняет движение объекта. Концепция пока существует только в теории и в прототипах для проверки концепции, хотя многие эксперты считают ее технически осуществимой.
Сообщается, что британская армия провела испытания невидимого танка. [14]
Плазма в определенных диапазонах плотности поглощает определенные полосы пропускания широкополосных волн, потенциально делая объект невидимым. Однако, создание плазмы в воздухе слишком дорого, и возможной альтернативой является создание плазмы между тонкими мембранами. [15] Центр технической информации Министерства обороны также занимается исследованиями в области технологий снижения ЭПР плазмы . [16] Устройство маскировки плазмы было запатентовано в 1991 году . [17]
Прототип Metascreen — это заявленное маскирующее устройство, толщина которого составляет всего несколько микрометров , и в ограниченной степени оно может скрывать 3D- объекты от микроволн в их естественной среде, в их естественных положениях, во всех направлениях и со всех позиций наблюдателя. Он был подготовлен в Техасском университете в Остине профессором Андреа Алу . [18]
Метаэкран состоял из поликарбонатной пленки толщиной 66 микрометров, поддерживающей расположение медных полос толщиной 20 микрометров, которые напоминали рыболовную сеть . В ходе эксперимента, когда метаэкран подвергался воздействию микроволн 3,6 ГГц, он повторно излучал микроволны той же частоты, которые были не в фазе, тем самым нейтрализуя отражения от скрываемого объекта. [18] Устройство нейтрализовало только рассеяние микроволн первого порядка. [18] Те же исследователи опубликовали статью о « плазмонной маскировке » годом ранее. [19]
Профессор физики из Университета Рочестера Джон Хауэлл и аспирант Джозеф Чой анонсировали масштабируемое маскирующее устройство, которое использует обычные оптические линзы для достижения видимого светового сокрытия в макроскопическом масштабе, известное как « Рочестерский плащ ». Устройство состоит из серии из четырех линз, которые направляют световые лучи вокруг объектов, которые в противном случае перекрыли бы оптический путь . [20]
Концепции маскировки не ограничиваются оптикой, но могут быть перенесены и в другие области физики. Например, можно было скрыть акустику для определенных частот, а также касание в механике. Это делает объект «невидимым» для звука или даже скрывает его от касания. [21]
Клингонам приходится выходить из маскировки, чтобы стрелять