Исследователи в китайской академии наук считают, что новая математическая модель электромагнитных волн является ключевым элементом в развитии технологий, которые возвестят новую эру в радиолокационном обнаружении и предотвращении столкновений военных кораблей и самолетов. Как утверждают эти китайские ученые, им удалось добиться ряда прорывов в технологии стелс-материалов, применение которых позволит сделать истребители и другие системы оружия легче, дешевле в производстве и менее уязвимыми для радиолокационного обнаружения.
Профессор Ло Сянган и его коллеги из Института оптики и электроники Китайской академии наук в Чэнду, провинция Сычуань, заявили, что они создали первую в мире математическую модель, которая точно описывает поведение электромагнитных волн при их столкновении с металлическими поверхностями и с выгравированными на них микроскопическими узорами. С новой математической моделью и технологическими прорывами в области изготовления стелс-материалов, китайские специалисты создали мембрану, известную как метаповерхность (meta surface), которая может поглощать волны радиолокатора в самом широком спектре диапазона. В настоящее время самолеты-невидимки, в основном, полагаются на специальную геометрию, то есть форму тела, позволяющую отклонять радиолокационные сигналы, которыми их облучают радары противника. Но подобная геометрия конструкции самолета влияет на его аэродинамические характеристики. Кроме того, при создании самолетов-невидимок используются радиопоглощающие покрытия – специальные краски, которые имеют высокую плотность, но работают только против ограниченного частотного спектра радиоволн.
В одном из испытаний новая технология значительно снижала силу отраженного радиолокационного сигнала в широком диапазоне частот от 0,3 до 40 гигагерц. Стелс-технолог из Университета Фудань в Шанхае, сказал, что истребитель или военный корабль, использующий новую технологию, может реально обмануть все современные военные радиолокационные системы. «Этот диапазон обнаружения невероятен», – подчеркнул этот исследователь, – «Я никогда не слышал, чтобы кто-то даже приближался к этим значениям. В настоящее время поглощающая технология с эффективным диапазоном от 4 до 18 ГГц считается даже очень и очень хорошей».
Чем ниже частота сигнала, тем больше дальность обнаружения радара. Но подробную информацию о движущейся цели можно получить только с помощью высокочастотных радиоволн. Военные, как правило, используют комбинацию радаров, работающих на разных частотах с тем, чтобы установить линии обороны. Например, радар раннего предупреждения европейской системы ПВО стран НАТО Medium Extended Air Defence System, работает в диапазоне частот от 0,3 до 1 ГГц. А, радар американской системы обороны на конечном участке траектории Terminal High Altitude Area Defence, который привлек внимание Пекина после того, как он был развернут в Южной Корее в 2017-м году, работает на частотах около 10 ГГц. В некоторых аэропортах используются высокочастотные радары очень малой дальности, работающие на частотах 20 ГГц и выше, в целях мониторинга движения транспортных средств и самолетов на земле, но даже они не смогут увидеть самолет, оснащенный новой технологией с поверхностью meta, пока он не будет над их головой.
«Материалы, выполненные с технологией метаповерхности уже применяются для военной техники в Китае, хотя то, что они есть и где они используются, остается в значительной степени засекреченной информацией», – сказал исследователь из университета Фудань. Профессор Ло Сянган и его коллеги не стали давать свои комментарии по этому поводу. Но согласно заявлению академии и статье, опубликованной командой в журнале Advanced Scienceearlier в этом году, прорывы в стелс-технологиях были основаны на открытии, которое команда профессора сделала несколько лет назад Китайские специалисты обнаружили, что схема распространения радиоволн, то есть, то, как они распространяются в чрезвычайно узких металлических пространствах, была похожа на «цепную кривую», форму, подобную той, которую принимают цепи, подвешенные на двух неподвижных точках под собственным весом. Вдохновленная «цепным» электромагнетизмом, команда разработала математическую модель и спроектировала метаповерхности, подходящие практически для всех видов волновых манипуляций. К ним относятся энергопоглощающие материалы для стелс-аппаратов и антенн, которые могут использоваться на спутниках или военных самолетах. Профессор физики Чжу, специализирующийся на метаматериалах в Нанкинском университете, сказал, что «цепная модель» была абсолютно новой идеей. «Институт оптики и электроники в Чэнду провел длительные исследования в этой области, которые заложили прочную основу для своих открытий. Они сделали хорошую работу», – сказал Чжу, – «Ученые изучают новые возможности металлических материалов, некоторые из них уже находят свое воплощение в реальных приложениях».
