Jestem –
 nie ma mnie

Tomasz Rożek

GN 02/2013 |

dodane 10.01.2013 00:15

Niewidzialność to nie bajka. To coś, czym naukowcy zajmują się od lat z pełną powagą. I coraz częściej dobrze im to wychodzi.

Jestem –
 nie ma mnie East News 
Samolot Lockheed F117 dzięki odpowiedniemu kształtowi i materiałom, z których jest wykonany, jest niewidoczny dla radarów

Przyznaję: bycie niewidzialnym, znikanie przedmiotów czy czynienie ich przezroczystymi nie brzmi zbyt wiarygodnie. W kinach rekordy popularności bije historia Hobbita, który miał czarodziejski pierścień dający niewidzialność. Pelerynę dającą niewidzialność miał też Harry Potter. Z kolei Pan Kleks miał czapkę niewidkę. Każde pokolenie miało fantastycznego bohatera, który w jakiś sposób mógł znikać. Prawda jest też taka, że czasami, z różnych powodów, każdy z nas chciałby zniknąć. Lub inaczej – zapaść się pod ziemię. Zostawmy jednak bajki i zajmijmy się fizyką. Niewidzialność staje się faktem.


Chytry sposób


Niewidzialnym można stać się na trzy sposoby. Jeżeli uda się stworzyć materiał czy przedmiot, od którego nie będą odbijały się promienie, nasze oko niczego nie zauważy. Widzimy, bo rozproszone promienie słoneczne lub pochodzące ze sztucznych źródeł (np. latarki) odbijają się od przedmiotów. Odbite promienie trafiają do oka i to powoduje, że przedmiot jest widoczny. Tak samo widoczny bądź niewidoczny może być przedmiot, na który skierowane są fale radarowe (najczęściej mikrofale). Chyba, że zostaną wykorzystane technologie, które funkcjonują pod wspólną nazwą „stealth”, czyli „czający się”, „podstępny”, „chytry”. Na czym polegają? Na takim zaprojektowaniu samolotu, czołgu czy okrętu, by fale radarowe nie odbijały się od niego. A jeżeli już mają się odbić, to by te odbite leciały w innym kierunku niż kierunek, w którym znajduje się radar. By efekt niewidzialności wzmocnić, obiekty maluje się specjalnymi pochłaniającymi fale farbami. Stosuje się też materiały kompozytowe, ale przede wszystkim w odpowiedni sposób samoloty czy statki projektuje się. Duże płaskie powierzchnie nachylone pod kątem do kierunku, z którego może padać wiązka radarowa, są gwarantem sukcesu. Mikrofale, które padają na takie nachylone powierzchnie, wcale nie wracają do swego źródła, a więc radaru, tylko „ulatują” w innych kierunkach. Gdy tak się stanie, radar zostaje oszukany. 
Łatwo powiedzieć, trudniej zrobić. Z bryły okrętu czy samolotu nic nie może wystawać. Anteny, radary, uzbrojenie – wszystko musi zostać ukryte. Od każdego nieregularnego kształtu może się odbić fala radarowa. Wybudowanie obiektu niewidocznego dla tej fali jest możliwe, choć bardzo drogie i często niepraktyczne. Ale taka niewidzialność to tylko pierwszy jej rodzaj.


Doskonałe 
maskowanie


W pewnym sensie niewidzialny jest maskujący się w zaroślach żołnierz, patyczak na krzaku czy kameleon mogący zmieniać swoje barwy w zależności od otoczenia. Wszystko, co upodabnia się do swojego otoczenia jest słabiej widoczne, a często w ogóle niewidoczne. To problem naszego mózgu, który nie potrafi sobie poradzić z rozróżnianiem kilku przedmiotów w tych samych odcieniach, znajdujących się równie daleko. Ten „defekt” nie tylko naszego mózgu wykorzystują i zwierzęta, i ludzie. Samoloty malowane są w odcieniach szarości po to, by były mniej widoczne na tle chmur. Podobnie jak okręty, które maluje się tak, by nie odróżniały się od morskich toni. Czołgi maluje się z kolei na kolor zgniłej zieleni. 
A gdyby zrobić krok dalej? Rok temu firma BAE Systems ogłosiła, że jej inżynierowie stworzyli system elektronicznego kamuflażu dla czołgów. Pierwsze maszyny wykorzystujące nową technologię mają być wprowadzone do użytku już za 4–5 lat. Na czym ona polega? W zasadzie to banał. Kamera umieszczona po jednej stronie czołgu wykonuje zdjęcie krajobrazu. Fotografia jest wyświetlana po drugiej stronie. Innymi słowy, czołg zachowuje się jak kameleon. Analizuje otoczenie i kolorystycznie się do niego dostosowuje. System ma działać w czasie rzeczywistym, a więc gdy czołg wyjedzie z ciemnego lasu na słoneczną łąkę, obraz wyświetlany na jego pancerzu będzie się natychmiast zmieniał. Wyzwaniem było wymyślenie technologii wyświetlania obrazu na pancerzu, który musi być odporny na uszkodzenia. W komunikacie firmy BAE System można znaleźć tylko lakoniczną informację, że kamuflaż jest możliwy dzięki elektronicznemu atramentowi.

Nie wiadomo co to dokładnie oznacza, bo technologia, o której mowa, jest objęta tajemnicą wojskową. 
Jedna bluzka w szafie
Podobnie mają działać maskujące ubrania. Technologia różnokolorowych diod LED umożliwia stworzenie tkanin, które równocześnie będą ekranami. Diody LED zużywają bardzo mało energii elektrycznej, co powoduje, że włożenie na siebie takiego „ekranu” nie wymaga wożenia w taczce małej elektrowni. Na razie nową technologią bawią się artyści i projektanci. Dzięki niej jeden ciuch może każdego dnia wyglądać inaczej. Raz być białą bluzką do pracy, kiedy indziej bluzką w kolorowe kwiaty, która zrobi furorę na imprezie w stylu hawajskim. Być może w przyszłości wzory i kolory na bluzki, spodnie czy marynarki będzie się ściągało przez telefon komórkowy. Czy to rozwiąże (odwieczny) problem zawsze zbyt płytkiej (damskiej) szafy? Hm, w tej kwestii trudno znaleźć optymistów. 
Wracając jednak do niewidzialności. Jest taka, która powoduje, że przedmiotu nie widać, bo ten wtapia się w otoczenie. Jest też taka, którą uzyskuje się przez odpowiednie kształty obiektów i pokrycie ich powierzchni pochłaniającą fale farbą. Ta ostatnia wydaje się jednak nie do wykorzystania w życiu codziennym. Największym wyzwaniem dla naukowców jest stworzenie materiału, który czyni rzeczy niewidzialnymi niezależnie od kształtu i wielkości. Ten materiał zwany często „peleryną niewidką” istnieje, choć nie potrafi jeszcze ukryć przedmiotów przed wszystkimi długościami fal widzialnych. To dosyć skomplikowane zagadnienie, ale fale świetlne, na które wrażliwe są nasze oczy, nie mają jednej długości. Dotychczas nie udało się stworzyć materiału, który dawałby niewidzialność w pełnym zakresie. Ale próby trwają...
Jak zrobić pelerynę dającą niewidzialność? Trzeba wykorzystać coś, co nazywa się ujemnym współczynnikiem załamania światła. Dzięki niemu fala świetlna nie odbija się od przedmiotu, tylko go omija, wracając na swój tor. Bardzo łatwo można wyobrazić sobie ten proces, obserwując kamienie w rzece. Woda nie odbija się od nich, tylko je omija. 


Mnie nie widać, ja nie widzę


Strukturę materiału, który dawałby niewidzialność, trzeba stworzyć niemalże atom po atomie. I to było głównym powodem, dla którego peleryny niewidki nie powstawały. Dzisiaj znane są już technologie, które pozwalają „tkać” takie materiały szybciej. Kluczem do sukcesu jest takie ustawienie molekuł, by te nie odbijały światła, tylko powodowały, że zakrzywia ono swoją drogę. Tak, by ominąć obiekt. Pierwszy skrawek materiału dającego niewidzialność zaprezentowano zaledwie 6 lat temu w Duke University. Radził sobie tylko z mikrofalami. Dzisiaj tworzy się materiały, które dają niewidzialność w większym zakresie fal. Takie prace prowadzi się np. na Uniwersytecie w Stuttgarcie. – Materiał zachowuje się tak, jakbyśmy otworzyli dziurę w przestrzeni. Światło i inne fale elektromagnetyczne rozpływają się wokół przedmiotu, skierowane przez niego tak, aby spotkać się ponownie już poza nim – tak jakby po prostu przeszły przez kawałek pustej przestrzeni – tłumaczył szef zespołu badawczego David R. Smith w jednym z wywiadów prasowych.
W dające niewidzialność materiały inwestuje amerykańskie wojsko, ale ich zastosowanie może być znacznie szersze. Takimi płachtami będzie można pokryć szpecące miasto budynki. Będzie można z nich budować elementy karoserii samochodu czy konstrukcji samolotu tak, by kierowca czy pilot nie mieli ograniczonej widoczności. Oczywiście jeżeli uda się rozwiązać kolejny problem. Osoba zakryta peleryną niewidką... nie będzie w stanie zobaczyć świata na zewnątrz. Peleryna tak zakrzywi promienie światła, że żaden z nich nie dotrze do kogoś znajdującego się w środku. Niby szczegół... ale dość 
istotny.•

Tagi: