W wypowiedziach liderów sił zbrojnych mocarstw i producentów sprzętu wojskowego co jakiś czas pojawiają się wzmianki o nowych specjalnych powłokach. Wynalazki te miałyby uczynić ich uzbrojenie niemalże niewidzialnym dla radarów, termolokatorów lub sonarów wroga. Czy coś rzeczywiście stoi za takimi twierdzeniami i czy warto dawać im wiarę?
Odpowiedzi na to pytanie próbuje udzielić opublikowany na łamach miesięcznika „Proceedings” artykuł autorstwa kapitana Johna Millera z US Navy. Tekst ten zdobył drugą nagrodę w konkursie na opisy nowatorskich rozwiązań technicznych, sponsorowanym przez think tank MITRE.
Na Zachodzie badania nad nową generacją powłok, w zastosowaniu militarnym zmniejszających wykrywalność obiektów, prowadzone były od 1990 roku przez brytyjskiego fizyka profesora Johna Pendry’ego. Przyspieszenia nabrały zaś około 2006 roku, w wyniku prac zespołu amerykańskich naukowców kierowanego przez Davida Smitha z Uniwersytetu Duke’a w Karolinie Północnej. Oczywiście analogiczne prace muszą być też prowadzone w Rosji i w Chinach.
W metamateriałach chodzi, najprościej rzecz ujmując, o mikrostruktury, które zdolne są do zmieniania swoich właściwości fizycznych, elektrycznych i magnetycznych. Poprzez pochłanianie, odbijanie, rozpraszanie, załamywanie lub wzmacnianie określonych częstotliwości materiały takie mają kontrolować rozchodzenie się różnych długości fal w niespotykany dotąd sposób.
Przykład metamateriałów w naturze – widziane pod mikroskopem zmieniające barwę chitynowe łuski na brazylijskim chrząszczu, wołku diamentowym (Entimus imperialis).
(fot. Sébastien R. Mouchet, Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International)
Pierwszym przychodzącym na myśl zastosowaniem metamateriałów jest maskowanie. Mogą one zmniejszać widzialność samolotów, pocisków czy broni pancernej w paśmie fal radarowych, jak również pozwalać im łatwiej wtapiać się w tło w paśmie widzialnym i podczerwieni. Technika ta może być też przydatna do ukrywania okrętów podwodnych, w tym bezzałogowych, czy podmorskich pól minowych, zapobiegając ich namierzeniu czujnikami akustycznymi.
Nowego rodzaju powierzchnie mogą być przyczynkiem do ewolucji sensorów elektrooptycznych. Dzięki ich zastosowaniu można lepiej niż przy użyciu tradycyjnych materiałów kontrolować drogę promieni świetlnych, tworząc supersoczewki, które dają nieporównywalnie wyższą rozdzielczość obrazu. W podobny sposób można zmieniać kierunkowość działania anten. To zaś przekłada się na zwiększenie zasięgu obserwacji i dalszą miniaturyzację czujników oraz broni kierowanej.
Wbrew rodzącym się mitom metamateriały nie sprawią, że czołgi lub myśliwce staną się całkowicie niewidzialne bądź przeźroczyste. Nowe rozwiązanie może jednak zdecydowanie pchnąć do przodu zarówno techniki maskowania środków prowadzenia walki, jak i możliwości ich wykrywania.
Zobacz też: US Army testuje kamuflaż mobilny
(„Proceedings” 10/2019)
