Учёные Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Китая разработали новое покрытие из метаматериала, способное значительно снижать заметность крупных объектов для радиолокационных систем. Речь идёт о технологии, которая потенциально может использоваться при создании малозаметных самолётов и кораблей - таких, которые будут практически исчезать с экранов радаров на определённых частотах.
Как пояснили исследователи, принцип работы любой радиолокации строится на рассеянии электромагнитных волн. Когда волна попадает на объект, часть энергии отражается обратно, благодаря чему радары "видят" самолёты, суда или другую технику. Именно поэтому многие современные разработки в военной сфере направлены на снижение этого отражения.
Однако существующие технологии имеют серьёзные ограничения. Одни требуют крайне сложных и дорогих материалов, другие работают только с небольшими объектами, размеры которых меньше длины волны. Кроме того, большинство подобных решений эффективно лишь в одном диапазоне частот.
ФОТО: КОЛЛАЖ ЦАРЬГРАДА
Новая разработка МФТИ пытается решить сразу несколько этих проблем. Созданное покрытие представляет собой многослойную конструкцию из гибких печатных плат с нанесёнными медными перекрестиями. Внешне система выглядит относительно простой, однако её электромагнитные свойства оказались необычными.
Разработка функционирует в так называемом ENZ-режиме - epsilon-near-zero, или "эпсилон-почти нулевой". Это состояние, при котором отдельные компоненты диэлектрической проницаемости материала становятся близкими к нулю. В результате электромагнитная волна практически не испытывает фазового сдвига, а взаимодействием волн с объектом можно тонко управлять.
Именно это позволяет существенно уменьшать рассеяние радиоволн от крупных объектов сразу на двух независимых частотах. По словам исследователей, технология даёт возможность гибко настраивать диапазоны "невидимости" под конкретные задачи.
Чтобы подтвердить работоспособность системы, учёные провели серию испытаний в безэховой камере. В эксперименте использовались образцы покрытия, а также рупорные и зондовые антенны, фиксировавшие поведение электрического поля за объектом.
ФОТО: КОЛЛАЖ ЦАРЬГРАДА
Результаты эксперимента подтвердили расчёты. На частотах 10,7 и 16,2 ГГц волновой фронт за объектом оставался значительно более ровным, чем без использования покрытия. Это означало, что рассеяние электромагнитных волн действительно удалось серьёзно уменьшить.
Старший научный сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Денис Кислов отметил, что одним из главных преимуществ новой технологии стала её технологичность. По его словам, конструкция собирается из гибких печатных плат и не требует применения сложных или дорогостоящих материалов. При этом разработка способна работать с электрически большими объектами, а рабочие частоты можно изменять, варьируя геометрию медных элементов.
Фактически речь идёт о возможности создавать относительно простые и масштабируемые системы радиолокационной маскировки, которые могут использоваться не только в авиации или на флоте, но и в других сферах, где требуется подавление отражения радиоволн.
ФОТО: КОЛЛАЖ ЦАРЬГРАДА
Учёные подчёркивают, что работа над технологией продолжается. Сейчас исследователи занимаются уменьшением размеров ячеек метаматериала - это должно ещё сильнее сократить остаточное рассеяние сигнала. Кроме того, рассматривается возможность интеграции в конструкцию жидких кристаллов и материалов с фазовым переходом.
Такое решение позволит перестраивать частоты "невидимости" в реальном времени и в широком диапазоне. Иными словами, покрытие сможет адаптироваться под изменяющиеся условия, делая технику менее заметной для различных типов радиолокационных систем.
Разработка уже сейчас рассматривается как перспективная технология для снижения радиолокационной заметности самолётов и кораблей. А дальнейшее развитие проекта может вывести подобные системы на совершенно новый уровень - когда маскировка станет не статичной, а динамической, меняющейся прямо во время работы техники.