Cloaking: Science Fiction oder Science Fact?

Dieser Artikel in Forschung in Aktion wurde LiveScience in Partnerschaft mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Forscher haben mit Hilfe von Supercomputern im Texas Advanced Computing Center erfolgreich ein Objekt im freien Weltraum mit Mitteln der National Science Foundation und des Department of Defense getarnt. Andrea Alù von der University of Texas in Austin und seine Forschungsgruppe haben an neuen Methoden gearbeitet, Objekte in ihrem Labor zu tarnen.

Objekte sind sichtbar, wenn elektromagnetische Wellen abprallen - oder von ihnen abstreuen und zu einem Beobachter zurückkehren. Menschen beobachten gestreutes sichtbares Licht. Radargeräte beobachten gestreute Mikrowellen.

Cloaking funktioniert, indem man etwas um das Objekt herum platziert, das die ankommende Welle aufhebt. Wenn nichts von einem Objekt streut, kann dieses Objekt von keiner Position aus beobachtet werden.

Alù und seine Gruppe haben erfolgreich einen 7 Zoll (18 Zentimeter) langen Zylinder an Sensoren geklebt, die Mikrowellen beobachten. Um das gleiche Experiment mit sichtbarem Licht durchzuführen, müsste das Objekt etwa 100.000 Mal kleiner sein. Dieser Größenunterschied ist der Grund, warum die Forscher Mikrowellen mit ihren längeren Wellenlängen verwenden.

Der Umhang passt um den Zylinder und besteht aus Metamaterialien, die im Nanobereich hergestellt werden und exotische Eigenschaften aufweisen. Die streuende Signatur des Umhangs - die Art, wie er Wellen streut - ist so konzipiert, dass er das Gegenteil von dem des Zylinders ist. Dies erzeugt ein Streuungsaufhebungsphänomen.

"Es ist eine Art Ausgleich zwischen dem, was das Objekt tun würde und was das Metamaterial tun würde", sagte Alù. "Wenn du die beiden kombinierst, annullierst du die Streuung."

Die Messungen des getarnten Zylinders sehen aus wie die des "freien Raums" - es gibt nichts, was die Wellen streuen könnte. Wenn unsere Augen Mikrowellen statt sichtbarem Licht sehen würden, wäre der verhüllte Zylinder unsichtbar.

Alù und sein Team nutzen die leistungsstarken Ressourcen des Texas Advanced Computing Centers, um das Design des Metamaterials für den Umhang zu planen und zu verfeinern. TACCs robuste High-Performance-Computing-Systeme ermöglichen schnellere Entdeckungen und genauere Ergebnisse als ein normaler Desktop-Computer.

Diese Art der Tarnung kennt keine Grenzen, aber eines Tages könnten wir in der Lage sein, größere und vielfältigere Objekte zu verhüllen. Zu den praktischen Anwendungen gehören die Tarnung der Spitzen von Messgeräten, die in der Nanoforschung verwendet werden, so dass die Spitzen die Beobachtung von Objekten oder die Tarnung von "Hot Spots" auf Stealth-Ebenen nicht stören und sie so noch weniger nachweisbar machen.

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