Введение

Теоретическое устройство для создания невидимости
маскировочные устройства, используемые в расширенных драйверах устройств DOS
Маскировочное устройство – это гипотетическая или вымышленная технология, позволяющая сделать объекты, такие как космические корабли или отдельные лица, частично или полностью невидимыми для определенных участков электромагнитного (ЭМ) спектра. Вымышленные маскировочные устройства на протяжении многих лет используются как сюжетный прием в различных медиа. Достижения в научных исследованиях показывают, что реальные маскировочные устройства способны скрывать объекты от излучения хотя бы одной длины волны ЭМ спектра. Ученые уже используют искусственные материалы, называемые метаматериалами, для отклонения света вокруг объекта. Однако, в целом по спектру, маскированный объект рассеивает больше излучения, чем не маскированный.

Вымышленное происхождение

Плащи, наделяющие магической силой невидимости, появляются в сказаниях с самых древних времен. С развитием современной научной фантастики было придумано множество вариаций этой темы, имеющих предложенное основание в реальности. Сценарист сериала «Звёздный путь» Пол Шнайдер, вдохновлённый, с одной стороны, фильмом 1958 года «Run Silent, Run Deep», а с другой – фильмом «Враг внизу», вышедшим в 1957 году, представил маскировку как аналогию погружения подводной лодки в космосе и использовал её в эпизоде «Баланс террора» 1966 года, где он представил расу ромуланцев, космические корабли которых широко используют устройства маскировки. (Он также предсказал в том же эпизоде, что невидимость, или «селективное преломление света», как описано выше, потребует огромного количества энергии.) Другой сценарист «Звёздного пути», Д. С. Фонтана, ввёл термин «устройство маскировки» в эпизоде 1968 года «Инцидент на «Энтерпрайзе»», в котором также фигурировали ромуланцы. В «Звёздном пути» было установлено ограничение на использование этого устройства: космический корабль не может стрелять из оружия, использовать защитные щиты или управлять транспортерами, находясь в состоянии маскировки; таким образом, ему необходимо «демаскироваться», чтобы открыть огонь – по сути, как подводной лодке, которой нужно «всплыть», чтобы запустить торпеды. После этого писатели и геймдизайнеры включили устройства маскировки во множество других научно-фантастических произведений, включая «Доктора Кто», «Звёздные войны» и «Звёздные врата».

Научные эксперименты

Оперативное, невымышленное устройство невидимости может быть развитием базовых технологий, используемых в самолетах-стелсах, таких как темная краска, поглощающая радиолокационные волны, оптический камуфляж, охлаждение внешней поверхности для минимизации электромагнитного излучения (обычно инфракрасного), или другие методы для уменьшения других ЭМ-излучений и выбросов частиц от объекта. Использование определенных устройств для подавления и дезориентации устройств дистанционного зондирования значительно способствовало бы этому процессу, но более правильно называется "активным камуфляжем". Альтернативно, метаматериалы предоставляют теоретическую возможность обтекания электромагнитным излучением "скрытого" объекта.

Исследования метаматериалов

Оптические метаматериалы фигурировали в ряде предложений по созданию устройств невидимости. "Метаматериалы" – это материалы, преломляющие свойства которых обусловлены их структурой, а не веществами, из которых они изготовлены. Используя трансформационную оптику, можно спроектировать оптические параметры "плаща", чтобы он направлял свет вокруг определенной области, делая ее невидимой в определенном диапазоне длин волн. Эти пространственно изменяющиеся оптические параметры не встречаются в природных материалах, но могут быть реализованы с помощью метаматериалов. Существует несколько теорий маскировки, приводящих к различным типам невидимости. В 2014 году ученые продемонстрировали высокую эффективность маскировки в мутной воде, показав, что объект, окутанный туманом, может полностью исчезнуть при соответствующем покрытии метаматериалом. Это связано со случайным рассеянием света, подобному тому, что наблюдается в облаках, тумане, молоке, матовом стекле и т.д., в сочетании со свойствами метаматериального покрытия. Когда свет рассеян, тонкий слой метаматериала вокруг объекта может сделать его практически невидимым в широком диапазоне условий освещения.

Активная камуфляж

[[Файл:Плащ-невидимка, использующий оптический камуфляж, разработанный Сусуму Тачи.jpg|мини|Пальто с использованием оптического камуфляжа от Сусуму Тачи.

Плазменная скрытность

Плазма в определенных диапазонах плотности поглощает определенные полосы частот широкополосного излучения, потенциально делая объект невидимым. Однако создание плазмы в воздухе слишком дорогостояще, и жизнеспособной альтернативой является создание плазмы между тонкими мембранами. Центр технической информации Министерства обороны также отслеживает исследования технологий снижения радиолокационной заметности с использованием плазмы. Устройство плазменной невидимости было запатентовано в 1991 году.

Метаэкран

Прототип Metascreen – это заявленное устройство невидимости, толщиной всего несколько микрометров, которое в ограниченной степени способно скрывать трехмерные объекты от микроволн в их естественной среде, в их естественном положении, во всех направлениях и со всех точек наблюдения. Он был разработан в Техасском университете в Остине профессором Андреа Алу. Метаэкран состоял из поликарбонатной пленки толщиной 66 микрометров, на которой располагались медные полосы толщиной 20 микрометров, напоминающие рыболовную сеть. В ходе эксперимента, при воздействии на метаэкран микроволн частотой 3,6 ГГц, он переизлучал микроволны той же частоты, но сдвинутые по фазе, тем самым подавляя отражения от скрываемого объекта.

Устройство маскировки Хауэлл/Чой

Профессор физики Университета Рочестера Джон Хауэлл и аспирант Джозеф Чои объявили о создании масштабируемого устройства невидимости, использующего обычные оптические линзы для достижения маскировки видимого света в макроскопическом масштабе, известного как "Rochester Cloak". Устройство состоит из последовательности из четырех линз, которые отклоняют световые лучи вокруг объектов, которые иначе загораживали бы оптический путь.

Маскировка в механике

Понятия маскировки не ограничиваются оптикой, но могут быть применены и в других областях физики. Например, стало возможным создавать "плащи" для акустических волн на определенных частотах, а также для защиты от тактильного контакта в механике. Это делает объект "невидимым" для звука или даже скрывает его от прикосновения.