Usynlighedskappe under vand snyder sonar
I Harry Potter-filmene kan Harry iføre sig usynlighedskappen, så han på et splitsekund er pist borte og kan gå uset rundt. Sløringseffekten af rumfartøjer, biler med mere spiller også en stor rolle i science fiction-film.
Men som vi ved, smelter science fiction sommetider sammen med virkeligheden – og det er en ny teknologi på Pennsylvania State University i USA et meget godt eksempel på.
Forskerne siger, at de har udviklet en teknologi med et metamateriale, der kan sløre objekter under vand, så f.eks. sonar ikke kan opdage dem.
Smarte materialer
Metamaterialer har ofte ekstraordinære egenskaber, som man ikke kender fra naturen. De er lavet af kompositmaterialer og i geometriske strukturer, der f.eks. kan manipulere elektromagnetisme og lydbølger.
For at virke, skal den mindste komponent i metamaterialet være mindre end den akustiske bølgelængde, forklarer Amanda Hanford, der står i spidsen for den forskergruppe, der arbejder med sløringsteknologien:
»Disse (meta)materialer ligner et helt abstrakt koncept, men matematikken viser os, at disse egenskaber er mulige. Og vi arbejder på at åbne sluserne for at se, hvad vi kan skabe med disse materialer,« siger Amanda Hanford i en pressemeddelelse fra Acoustical Society of America.
Sværere end i luften
Hidtil er de fleste akustiske metamaterialer designet til at aflede lydbølger i luften.
Men Amanda Hanford og hendes team besluttede sig for at gå et skridt videre og udvikle noget, der kan sikre akustisk sløring under vand.
Det er mere kompliceret, fordi vand er tættere og mindre komprimérbart end luft. Og det begrænser mulighederne.
Pyramide med metamateriale
Teknologien bygger på metamaterialet, der sat ind i en genstand – her en 90 cm høj pyramide af perforerede stålplader – kan omdirigere lydbølger, der nærmer sig genstanden, så lydbølgerne bøjes rundt om den, som om den ikke var der, og objektet dermed er usynligt.
Strukturen blev placeret på bunden af en stor undervandstank til forskningsforsøg.
Inde i tanken producerede en hydrofon lydbølger i frekvensområdet 7.000-12.000 Hz. Og adskillige hydrofoner rundt om tanken målte de reflekterede akustiske bølger.
Lydbølger reflekteret fra metamaterialet matchede fasen (var synkroniseret) med de reflekterede lydbølger fra tanken.
Læs også: Gå i radarskjul med et tyndt lag teflon
Oveni faldt amplituden af den reflekterende lydbølge fra den slørede genstand en anelse.
Resultatet demonstrerer, at metamaterialet kan få et objekt til at blive usynligt for undervandsinstrumenter såsom sonar.
Hanford-teamet arbejder naturligvis fortsat på at udvikle sløringsteknologien med det banebrydende metamateriale. Men de har for nyligt beskrevet selve fysikken bag det akustiske skjold på en kongres i America's Acoustic Society i Minneapolis i USA.
Siden 2. Verdenskrig har man kendt materialer, der fjerner eller dæmpper ekkoet fra et sonar-ping. Tyskerne kaldte systemet Alberich (efter en dværg med en Tarnhelm). Det består af et gummiovertræk med tilpas svampet og død struktur. Sovjet fortsatte med at udvikle teknikken (ledsaget af latterhyl fra USA, fordi gummikaklerne ofte faldt af).
Men det her er da godt nok i en ny klasse.