مخفی‌کاری با امواج سه‌بعدی

پنهان‌سازی و نامرئی‌کردن اشیا از جمله کارهای اعجاب‌انگیز و منحصر به‌فردی است که انسان‌ها از دیرباز سودای به دست آوردن قدرتش را در سر داشتند. نمایش قدرت و امکانات بالقوه این قابلیت استثنایی آنقدر وسوسه‌انگیز و هیجان‌آور بوده که از گذشته‌های دور ردپای پر رنگ و همیشه حاضر آن را به عنوان شگرد برجسته ساحران می‌شود در قصه‌ها و افسانه‌های مختلف دنبال کرد.

کد خبر: ۴۶۶۸۵۶

حتی از اواخر قرن 18 به بعد که به لطف شکوفایی عصر صنعتی و کاربرد انواع و اقسام ماشین‌آلات و افزارهای مکانیکی، تردستان و افسونگران حرفه‌ای مجال ترتیب دادن نمایش‌های ذهن فریبی تمام عیاری را پیدا کردند، ولی باز هم نمایش‌های نامرئی‌کردن سوژه‌ها کاملا واقعی و اعجاب‌آور به حساب می‌آمدند. خلاصه، فوت و فن پوشاندن و مخفی کردن اشیا از نظرها، آنقدر استثنایی و جالب توجه بوده که حتی امروزه نیز به رغم واقعیت یافتن این فناوری با تکنیک‌ها و مواد مختلف، باز هم بی‌حرف و حدیث نبوده و عده‌ای این پیشرفت علمی را به توهم‌آفرینی و شعبده‌بازی نسبت می‌دهند.

از این مقدمه که بگذریم بتازگی خبرهایی از دنیای فناوری‌های برتر پنهان‌سازی و مخفی کردن اشیا به گوش می‌رسد که به اعتقاد کارشناسان و اهل فن باید آن را آخرین پیشرفت در مرزهای علمی محسوب کرد. جایی که صحبت از به کارگیری مواد نوین برای دستکاری و بازی دادن نور است و تا همین جای کار هم به عنوان تکنیک بدیع و مؤثری برای استتار و مخفی کردن اشیا و اهداف از چشم تیزبین رادارها به شمار می‌رود. جریان از این قرار است که بتازگی دانشمندان در آمریکا از نتایج تحقیقاتی خبر می‌دهند که در نوع خود می‌تواند ما را یک گام به سمت تصاحب ردای نامرئی‌کننده جادویی نزدیک‌تر کند؛ چون از قرار معلوم این تکنیک می‌تواند یک شیء مستقل، مجزا و بزرگ را به صورت سه‌بعدی زیر پوشش نامرئی‌کننده ببرد و عملا از چشم پنهانش کند.

این تکنیک آزمایشگاهی جالب توجه با آوردن کلاس نوینی از مواد موسوم به متا مواد به صحنه فناوری نامرئی‌کردن اشیا، یک تردستی واقعی را از طریق دست بردن در نور به اجرا می‌گذارد. به طور خلاصه، ساز و کارش به این ترتیب است که یک استوانه لامپ مانند ساخته‌شده از متا مواد، موجب تفرق و پراکندگی امواج مایکروویو شده و به این ترتیب آنها را از ارسال یک سیگنال برگشتی به سمت چشم ناظر باز می‌دارد. با توجه به بلایی که متا مواد بر سر امواج نوری می‌آورد و به نوعی نور را دستکاری می‌کند، این تکنیک بویژه برای مقاصد نظامی و آنجا که پای کاربردهای مخفیکاری و پنهان شدن از چشم رادارها در میان باشد، شگرد فوق‌العاده جالب و محبوبی نشان خواهد داد.

گزارش این کار آزمایشگاهی که در ژورنال تازه‌های فیزیک منتشر شده است، نشان می‌دهد محققان دانشگاه آستین تگزاس موفق شده‌اند یک استوانه لامپ 18 سانتی‌متری را از امواج مایکروویو که جزو فرکانس‌های بسیار پایین طیف انرژی محسوب می‌شود، پنهان کنند. با این حساب محققان امیدوارند با یک فوت و فن جادوگری به سبک هری‌پاتر بتوانند سوژه مورد نظر را ناپدید کرد. شگرد دستکاری کردن نور برای ایجاد وضعیتی شبیه نامرئی‌شدن شیء از آن نظر به حقه تردستی و جادوگری تعبیر می‌شود که بر اساس خواص اپتیک نوری و مکانیسم بینایی چشم ناظر انسانی عمل می‌کند. به بیان ساده‌تر برای چشم انسان که قادر است نور را تنها در فرکانس‌های بالاتر دریافت و مشاهده کند، وقتی سیگنال نور برگشتی به چشم موجود نباشد به مثابه آن است که خللی در فرآیند ادراک و مشاهده ایجاد شده و وضعیتی مشابه ناپدیدی و نامرئی‌بودن به چشم انسان دیده می‌شود.

آن‌طور که محققان ادعا می‌کنند این آزمایش تجربی دلیل و مدرک مهمی بر تأیید این اصل است که مواد نوین موسوم به متا مواد پلاسمایی می‌توانند اثر ناپدید شوندگی را ایجاد کنند. اگر چنین موادی ما را به اثر مهم و فوق‌العاده‌ای همانند اثر ناپدیدشوندگی و نوعی پوشش مخفی‌کننده برساند، می‌توان تاثیر چشمگیر آن را در حوزه‌های مختلف از جمله پژوهش‌های پیشرفته دفاعی و نظامی مشاهده کرد. به طور نمونه یک هواپیمای جنگی پنهان‌سازی‌شده با چنین موادی می‌تواند از طریق نامرئی‌شدن همه‌جانبه نسبت به امواج مایکروویو راداری به وضعیت مخفی‌سازی از دید رادارها نائل شود. با این اوصاف، فصل نوینی از صحنه نبردهای آینده با دستیابی به جنگ‌ افزارها و پرنده‌های فوق مخفی گشوده خواهد شد.

اما این مواد جادویی موسوم به متا مواد پلاسمایی چیست؟ این کلاس نوین مواد در واقع ترکیباتی از فلز و مواد مصنوعی غیررسانای شکل گرفته ازساختارهای نانویی به حساب می‌آید که نسبت به طول موج نوری که به آنها برخورد می‌کند به مراتب کوچک‌تر است. در نتیجه همین خصلت، زمانی که فوتون‌های وارده به این مواد برخورد می‌کنند، آنها به القای جریان‌هایی می‌پردازند که موجب تفرق و پراکنده شدن امواج نور می‌شود.

اجرای این آزمایش مستلزم 3 فرآیند است که شامل ایجاد پوسته‌ای از متا مواد پلاسمایی، لفاف کردن استوانه با آن و نهایتا قرار دادن این ترکیب در معرض امواج مایکروویو می‌شود. امواج مایکروویو متفرق شده توسط این لایه قشری با امواج مایکروویو پرتاب‌شده از ماده خارجی یا همان شیئی برخورد کرده و به نحوی گرفتارشان می‌شوند، به طوری که وقوع همین رویداد از ارسال یک سیگنال برگشتی از جانب آنها به سمت بیننده ممانعت به عمل می‌آورد. به این ترتیب وقتی میدان‌های متفرق‌شده از جانب پوشش و شیئی با هم تداخل می‌کنند، همدیگر را حذف کرده و جلوه نهایی یا تأثیر کلی فرآیند به صورت شفاف و نامرئی در همه زوایای مشاهده بروز می‌کند.

به گفته محققان، با این تکنیک می‌توان هر شکلی از اشیا را پوشش داد و از نظر مخفی کرد. در ضمن بهترین کارکرد نهان‌سازی به روش ریز موج‌ها را می‌توان در فرکانس مایکروویو 1/3 گیگاهرتزی به دست آورد. این موفقیت برجسته از نظر محققان یک گام رو به جلو محسوب می‌شود، چرا که سایر تکنیک‌های پوشیده‌سازی مستلزم فرآیند انحراف و خم‌کردن نور حول اشیای دوبعدی است یا در مورد اشیای سه‌بعدی، مستلزم پوشاندن برآمدگی و پستی و بلندی‌های میکروسکوپی روی آیینه یا اجسام صیقلی و بازتابنده است؛ یعنی رویکردی موسوم به فرش پیچ کردن که طی آن باید فرآیند پوشش دادن را به طور منطقه‌ای صورت داد.

نکته جالب دیگری که درباره این شنل نامرئی نوین وجود دارد، امکان مناسب‌سازی و اصلاح آن برای نور مرئی است؛ البته ناگفته نماند هر گونه اشیایی که با این شنل نامرئی تغییر یافته بخواهد ناپدید شود در مقیاس خیلی کوچکی ـ در محدوده میکرومتر ـ جای خواهد داشت. دلیلش هم به واکنش‌پذیری متا مواد به کار رفته در پوشش و طول موج نور برمی‌گردد. از قرار معلوم اثر پلاسمونیک این مواد به طول موج نور ربط دارد.

البته ماجرای این نوع جدید مخفیکاری به همین جا ختم نمی‌شود و به گفته محققان هنوز کاربردهای مهمی برای متا مواد مایکروویوی می‌تواند وجود داشته باشد. به عنوان مثال، استتار و پنهان‌سازی از چشم رادار از مقوله‌هایی است که به عنوان یک کاربرد عملی و مهم می‌تواند مطرح شود. یک وسیله و تمهید فوق پنهانکاری برای نامرئی ساختن اشیا و اهداف خارجی از صفحه رادار همان قابلیت برتری است که مقاصد نظامی و دفاعی آرزویش را می‌کنند. البته در این مورد بخصوص، محققان نظر و ایده متفاوتی دارند و لزوما به دنبال مخفی کردن و پوشاندن کل یک هواپیمای جنگی نیستند؛ ولی برخی نقاط خیلی حساس همچون دم هواپیما را برای این منظور مهم می‌دانند، چون این قسمت هواپیما بخش اعظم انرژی ناشی از رادار مایکروویو را بازتاب می‌دهد. جایگاه مهم دیگری که می‌تواند خروجی این فناوری باشد در آزمایشگاه‌ها و قضیه پالایش پرتوهاست. موضوع قابل ملاحظه‌ای که در آزمایشگاه‌ها و کاربرد ابزارهای بسیار دقیق نوری وجود دارد، همان بحث فیلترکردن توزیع معکوس امواج رادیویی نور حاصل از نوک میکروسکوپ‌های نوری پرقدرت است که مشکل‌آفرین می‌شود. امواج نوری ناخواسته‌ای همچون نور ناشی از نوک میکروسکوپ‌های نوری که باعث پخش معکوس امواج رادیویی و ایجاد اختلال اپتیکی می‌شود، تصاویر حاصل از سوژه را که لازم است با دقت و موشکافی بررسی و مشاهده شود ضایع کرده و موجب تحریف و برهم‌خوردگی اندازه‌گیری‌ها می‌شود. اینجاست که فناوری نهان‌سازی متا مواد مایکروویوی می‌تواند مزاحمان ناخوانده را ناپدید کند.