Истребители. Поколение Next: часть 1. Невидимки

Предыдущая статья, вступление: Истребители. Пятое поколение: Что дальше?

Фантастика, бред, скажете вы? Я раньше тоже так думал. Хотя никого не удивляют, к примеру, миражи в пустынях - просто привыкли. И когда в жаркую погоду едешь на авто, а впереди вместо асфальта явно видно что-то похожее на воду, тоже все видели. Оказывается, секрет в том, что у воздуха, нагретого от асфальта, другой коэффициент преломления, чем у воздуха выше.

Fandor: коль физика позволяет - то технологии рано или поздно дозреют до использования и этого эффекта. Например - греть СВЧ-лучом заранее рассчитанную точку пространства для получения плазмоида, способного обмануть оптический прицел противника!

В.З. Привыкли и другим интересным явлениям: ведь радужная поверхность компакт-дисков никого не удивляет? А его ведь никто "радужной краской" не красил, он "работает" как дифракционная решётка.

Fandor: более того - крылья бабочек, со всем их разнообразием красок и узоров тоже "сделаны" дифракцией! Та самая "пыльца", что оставалась на наших пальцах, когда мы в детстве охотились за бабочками - это чешуйки с размером, сопоставимым с длиной световой волны и все узоры на бабочкиных крыльях сформированы периодическим чередованием штрихов, составленных из этих чешуек нано-размера.
О сколько нам открытий чудных готовит нанотехнологический уклад! (с) моё!

В.З. И не только бабочки: ведь ядовито-зелёные мухи не потому зелёные, что у них цвет такой, это поверхность "фюзеляжа" такая "хитрая". А кроме мух и бабочек подобные эффекты можно иногда увидеть на вороньих и утиных перьях. И жемчуг ценится по той же причине...

А ещё раньше научились делать "плоские линзы": вроде бы тоненькая плёночка, а работает как линза. Это называется линза Френеля, и поначалу их делали стеклянными, но они тоже были гораздо тоньше и легче, чем обычные линзы:

(рис. из Википедии)

Fandor: не самый известный факт - голограмма линзы работает, как реальная линза! Фототпечаток фокусирует свет, точно так же, как и материальный прототип. То есть, оптическая копия предмета выполняет его функцию - в полном соответствии с принципами ТРИЗ.

И что характерно - голограмма линзы представляет собой - тадам! - серию концентрических колец с шагом, равным длине волны лазера, использованного при съёмке голограммы! То есть, представляет из себя именно линзу Френеля...

ХИНТ: маленькое лирическое отступление - кольца и вообще оптические структуры можно рисовать при помощи ЖК-технологий, управляя процессом в реал-тайме от компьютера.

Другими словами - мы имеем потенциальную технологию формирования оптического канала с переменными свойствами (фокусное расстояние, аберрация и т.д.). Это к вопросу о перспективах упомянутых мной дальше ОЛС (оптико-локационных станций)...

В.З. Ну а как устроены "голографические" декоративные плёнки, я даже не знаю толком. Одно могу сказать - голографии там нет, но красиво, чёрт возьми! Бриллианты отдыхают.

Такую бы плёночку, да в средневековье, ювелиру продать - озолотиться можно было бы :)

К чему я это? А это все примеры простейших метаматериалов, то есть, таких материалов, свойства которых зависят не только от свойств компонентов, но и от специальной микроструктуры их поверхности. Ну а теперь ближе к невидимости.

Началось всё давно, в 1967 году, когда советский физик Виктор Веселаго опубликовал в журнале "Успехи физических наук" статью, в которой говорилось о возможности существования материалов с отрицательным коэффициентом преломления (слева - обычный коэффициент преломления, справа - отрицательный):

Рис. http://hi-news.ru

И что в таких материалах все оптические явления существенно меняются (вспоминаем, что такое рефракция, дисперсия...).

Интересно, что первые стелсы тоже были сделаны на основе работ другого советского учёного - Уфимцева.

Ну а в последнее время этими исследованиями занялись вплотную. Почему не раньше? Да просто технологии не позволяли. Ведь для такого "фокуса" мало подобрать подходящий материал - его нужно сделать самому, причём в материале этом должны быть специальные структуры, которые заведомо меньше длины волны, от которой нужно защищаться. И если для невидимости в радиоволнах достаточно размера структур в несколько миллиметров, то для видимого диапазона уже нужны пресловутые нанотехнологии.

Fandor: совершенно справедливо - но никто не отменял и мета-структуры для метрового диапазона! Ведь нынешние стелс-технологии пока рассчитаны фактически на головки самонаведения ракет - для локаторов же с метровым диапазоном стелсы пока не существуют. А не помешало б прятаться и от "Неба" ("Небо" - это РЛС, защищающая российское небо...):

Фото http://nitel-oao.ru

В.З. Если не лезть в научные дебри типа "объёмных плазмонных поляритонов", то суть в том, что радиоволна или свет, условно говоря, как бы огибает объект, и наблюдателю видно то, что находится за ним. В статьях в качестве условного примера обычно говорят о камне, который вода спокойно обтекает.

Рис. www.dailytechinfo.org

Вот простейший, некачественный вариант плаща-невидимки:

А это - уже гораздо лучше!

Фото http://theoryandpractice.ru

Первым подобный материал создал британский физик сэр Джон Пендри в 90-х. Но его материал делал объекты невидимыми только в ИК-диапазоне.

Fandor: ничего себе "только"!.. Спрятаться от ночного прицела - это более, чем круто!

В.З. Затем этими исследованиями занялись физики из Бирмингема, а за ними - и канадские физики из компании Hyperstealth. Именно они разработали материал Quantum Stealth, который, по их сообщениям, делает объект невидимым для глаз, приборов ночного видения, а также скрывает тень от объекта. Фирма специализируется на военном камуфляже, а потому все остальные подробности секретны. Известно только, что материал недорогой, и для него не требуются ни батарейки, ни видеокамеры, ни другая техника.

А что делается в России? Этого традиционно никто кроме посвящённых не знает. Ну всегда же такое было: ничего-ничего, и вдруг бац - и "Калибры" достают аж до Сирии... Впрочем, как всегда, есть и открытые научные статьи, где видно, что учёные уже идут дальше. Говорят уже и о гиперболических метаматериалах, мультимасштабных метаповерхностях и мембранах, но мы в эти дебри углубляться не будем. Заметим только, что метаматериалы можно конструировать не только для невидимости, но и для самых разных применений. К примеру, в антенной и лазерной технике, медицине, в системах безопасности аэропортов и т.д. Более того: терагерцовые волны способны видеть сквозь стены и даже заменить рентген!

Fandor: Для истребителя оптическая невидимость весьма востребована - вспомним, что  в шариках перед кабинами МиГов и Сушек стоят ОЛС - то есть, отико-локационные станции, задача которых в режиме радиомолчания обнаруживать противника на дистанциях, недоступных человеческому глазу. И кто обнаружит раньше - тот получит конкретное тактическое преимущество.

И уж если такая технология работает на самолёте - то следует ожидать появления её и в головках самонаведения ракет (сначала ЗУР, а потом и В-В). Это только вопрос миниатюризации и повышения устойчивости оптико-механических узлов при перегрузках, характерных для ракет.

Да и от боевика с шайтан-трубой на плече спрятаться в открытом небе вовсе не помешает...

В.З. Для вертолётов и штурмовиков это ещё более актуально...

Послесловие.

Авторы отдают себе отчёт, что выглядит рассказанное слишком уж фантастично.

Да и фотографии в СМИ, приводимые в доказательство, вызывают много вопросов - не исключено, что это фейк, рассчитанный на элементарную сенсацию, поднимающую тиражи. Или там рейтинги.

Но не в этом дело - сама теоретическая часть неоспорима и, значит, какие-то перспективы у технологии имеются. Пусть не завтра - но когда-то совершенно точно.

Так или не так будет выглядеть на практике пресловутый "плащ-невидимка" - тоже сейчас не имеет большого значения. А имеет значение тот факт, что в тему вкладывается финансирование всеми участниками военной гонки - режим глубокой секретности в этой области несомненен и то, что публикации о метаматериалах не только в СМИ, но и в серьёзных отраслевых изданиях следуют со всех сторон - из России, США, Канады, Японии и т.д. - означает, что мы вправе ожидать применения этой супер-технологии в перспективных разработках уже на следующей итерации развития.

А то, что в радиодиапазоне решения на основе метаматериалов уже освоены промышленностью - состоявшийся факт: метаматериалы используются в конструкциях новейших РЛС, что позволяет значительно улучшить технические параметры - поднять разрешение, уменьшить боковые лепестки, повысить КПД...

Fandor: а я ожидаю превращения пассивных ячеек в активные - что превратит полотно конформной антенны в универсальное средство: хочу - сканирую внешний мир, а хочу - превращаюсь в чёрную дыру. Или же в голографический фантом...

Истребители. Пятое поколение. Невидимки

Истребители. Пятое поколение. Недостатки невидимок

Истребители. Пятое поколение. Первый блин — F-117

Истребители. Пятое поколение. F-22 Raptor

Истребители. Пятое поколение. F-35

Истребители. Пятое поколение. Ответы

Истребители. Пятое поколение. Сверхманёвренность и "Топ Ган"

Истребители. Пятое поколение: МиГ МФИ. Травля

Истребители. Пятое поколение. Су-47 "Беркут"

Истребители. Пятое поколение. ПАК ФА

Истребители. Пятое поколение: Что дальше?

Истребители. Поколение Next: Часть 1. Невидимки

Истребители. Поколение Next: часть 2. ФАР, АФАР, ЦАР, РОФАР...

Истребители. Поколение Next: часть 3. Шаг к интеллекту