Невидимость стала видимой

Группа американских ученых из университета Дюка во главе с Дэвидом Шуригом вместе с их английскими коллегами опубликовала в последнем выпуске журнала Science результаты работ по созданию маскировочного покрытия, делающего предметы невидимыми. Практического успеха ученые добились спустя всего пять месяцев после того, как в том же журнале были опубликованы их теоретические выкладки.

Пока, правда, удалось скрыть от микроволнового радара лишь металлический цилиндр сравнительно небольшого размера.

Однако Шуриг и его коллеги считают, что недалек тот день, когда будет создана одежда, способная сделать человека практически невидимым невооруженным глазом, а вместе с тем незаметным и для электронных приборов наблюдения.

Практического успеха ученые добились спустя всего пять месяцев после того, как в том же журнале были опубликованы их теоретические выкладки. По мнению авторов двух статей, британца Джона Пендри из лондонского Imperial College, американцев Дэвида Смита и Дэвида Шурига (оба из университета Дьюка), а также работающего независимо от этой троицы Ульфа Леонхардта из шотландского университета Сент-Эндрюс, первые экспериментальные образцы материалов-невидимок могут быть получены уже в ближайшие несколько лет. Как остроумно отметил в одном из своих интервью Ульф Леонхардт, невидимость стала почти видимой («Invisibility is visibly close»).

Коммерческая невидимость

С помощью плазмонных щитов можно сделать невидимыми самолеты, танки, автомобили и даже целые здания

Стоит ли говорить, что эта новость пришлась по вкусу прежде всего военным и специалистам разного рода спецслужб. Ведь по сути речь идет об универсальном камуфляже, дающем солдату или боевой машине значительно больше шансов на выживание в бою и, соответственно, на успешное выполнение поставленной задачи.

Но Джон Пендри полагает, что новым материалам найдется и сугубо мирное применение. «С помощью маскировки, вероятно, можно сделать много полезного для армии, – сказал он в интервью британской Sunday Telegraph в мае этого года, – но разработку можно использовать для сокрытия раздражающих преград, например, люди могут пожелать скрыть покровом нефтеперегонный завод, который закрывает вид на залив».

«Возможно, что вы захотите защитить что-либо от электромагнитного воздействия, например здание, облучаемое мощными радарами аэропорта Хитроу», – добавил он. Также можно разработать покровы от электрического и магнитного полей. Ученые способны изобрести устройства против звуковых волн. «Фактически это будет даже проще», – считает физик-теоретик Ульф Леонард. «Применения самые разные – от солнцезащитных средств и до вещей, которые мы даже пока не можем себе представить».

Впрочем, здесь необходимо уточнить, что, говоря о материалах-невидимках, Пендри, Смит и Ко имеют в виду далеко не только и даже пока не столько материалы, маскирующие объекты в оптическом диапазоне электромагнитного спектра излучения.

В первую очередь реальным тестам будет подвергнута «непрощупываемость» маскировки в длинноволновой части спектра – радиоволнах и микроволнах. Лишь затем по плану дело должно дойти до инфракрасных волн, и только после этого начнутся испытания в части спектра, доступной человеческому глазу.

Мечтатели подождут

Джон Пендри

Изюминкой изобретения будет совершенно новый, не существующий доселе в природе материал, названный учеными метаматериалом. Он не будет отражать свет и отбрасывать тени, а основным его свойством будет способность изгибать в любом направлении потоки электромагнитных волн, в том числе и световых.

Как известно, на границе двух сред свет может либо отражаться, либо преломляться, а внутри среды – поглощаться или проходить сквозь нее. Все это описывается соответствующими коэффициентами: поглощения, преломления, отражения и прохождения. Путем сложных математических расчетов ученые теоретически составили требования к материалу, в котором, вместо того чтобы отражаться или поглощаться, электромагнитные волны будут обтекать объект, покрытый метаматериалом.

Все волны будут обходить объект и появляться с другой стороны, как будто прошли через пустое пространство. Таким образом, объект, скрытый этими материалами, не будет видим, не будет отбрасывать тени и не будет обнаружен при различных типах облучения.

Образно выражаясь, действие плаща-невидимки, созданного из метаматериала, можно сравнить с тем, как вода в реке обтекает лежащий на ее дне камень. Похожие задачи решали еще полтора десятилетия назад в разных странах, в том числе и в нашей.

Выяснилось, что искомая среда получается внедрением в прозрачный изолятор металлических опилок определенного размера и формы. Кстати, сами ученые предпочитают вместо популярного термина «плащ-невидимка» пользоваться более корректным названием «плазмонный щит».

Между тем мечтателям, насмотревшимся на защитную одежду в сериале Star Trek, равно как и маньякам, грезящим превзойти бесчинства, совершенные Человеком-невидимкой, придется подождать, похоже, не один десяток лет.

Хотя исследования в области метаматериалов начались еще в 2000 году и ученые заявляют, что первые серийные метаматериалы, которые будут незаметными для микро- и электромагнитных волн, могут появиться через 2,5 года, стоимость их будет чрезвычайно высока.

Джон Пендри намекнул журналистам ВВС, что стоимость такого плаща может оказаться сопоставимой с бюджетом, выделяемым на все научные исследования в Англии. Но существует и еще одна проблема. С помощью плазмонных щитов можно сделать невидимыми самолеты, танки, автомобили и даже целые здания. Загвоздка лишь в том, что их нельзя сделать одинаково невидимыми во всем диапазоне частот.

«Существует взаимозависимость между тем, какой толщины плащ вы позволите мне изготовить, и тем, какой диапазон частот я смогу обеспечить, – пояснил далее сэр Джон журналистам. – Если плащ будет достаточно толст, он сможет быть и достаточно широкополосным».

Не исключено, что защитный костюм, действительно скрывающий своего владельца от обнаружения любыми активными и пассивными сенсорами, будет на порядок тяжелее, чем доспехи средневекового рыцаря. Кроме того, вряд ли военные упустят свой шанс снять все сливки с нового изобретения, прежде чем оно станет достоянием любого состоятельного чудака. Ведь не секрет, что работы по метаматериалам по большей части финансируются DARPA – Агентством перспективных разработок Министерства обороны США. Так что не исключено, что вскоре военные прикроют поток информации об этой области исследований.