В 1886 году английский физик Джон Уильям Стретт, 3-й барон Рэлей, обратил внимание на довольно необычное явление: тестируя оптические свойства разных образцов стекла он с удивлением обнаружил, что старые, слегка потускневшие образцы этого материала пропускают света больше, чем новые, чистые. Оказалось, что покрывавший их налёт, образовавшийся в результате химического воздействия различных реактивов, заменяет границу раздела «воздух - стекло» двумя границами раздела: «воздух - налёт» и «налёт - стекло». А поскольку показатель преломления тусклого слоя находится где-то между показателями стекла и воздуха, каждая из этих поверхностей раздела дает меньшее отражение, чем граница раздела "воздух - стекло".
Это открытие дало возможность использовать антибликовые покрытия в оптике, делая стёкла линз "просветлёнными".
А ещё оно дало возможность создать самолёты-невидимки. И не только самолёты.
В частности, в начале 1940-х американский инженер Уинфилд Солсбери разработал первый радиопоглощающее покрытие, которое позволяло сделать транспортные средства невидимыми для радаров противника.
Правда, впервые подобный способ уменьшения отражения радиоволн от поверхности был опробован не на самолётах, а на кораблях. А поскольку шла Вторая мировая война, патентование проекта было решено отложить до лучших времён, сохранив его в строгой тайне.
ЭКРАН СОЛСБЕРИ работает по тому же принципу, что и упомянутые антибликовые покрытия фотоаппаратов и очков. Если рассматривать самый простой вариант, предложенный самим Солсбери, он состоит из трёх слоёв: 1) металлическая токопроводящая пластина, которую нужно скрыть, 2) диэлектрик без определённой толщины (до четверти длины поглощаемой радиолокационной волны), 3) тонкий глянцевый экран.
Работает ЭКРАН СОЛСБЕРИ следующим образом.
- Когда радиолокационная волна попадает на переднюю поверхность диэлектрика, она разделяется на две: первая отражается от глянцевой поверхности экрана. Вторая проходит в диэлектрический слой, отражается от металлической поверхности и затем проходит через диэлектрик обратно.
- Из-за дополнительного расстояния, которое проходит вторая волна, к моменту выхода из диэлектрической поверхности она оказывается на 180° не в фазе с первой волной
- Когда вторая волна достигает поверхности, две волны объединяются и гасят друг друга из-за явления интерференции. Таким образом, энергия волны не отражается обратно к приёмнику радара.
Поскольку это было только начало славного пути, сразу же были выявлены и слабые места предложенного метода. Оказалось, что ЭКРАН СОЛСБЕРИ в описанной конфигурации хорошо работает только на одной частоте радара, поэтому противнику нужно только изменить свою частоту, чтобы победить его.
Впоследствии были созданы более сложные многослойные конструкции, способные перекрывать целую полосу частот, однако это было сделано за счет увеличения толщины покрытия, и всё равно перекрывало лишь какую-то часть спектра радара.
Также выяснилось и другое - поскольку длины волн радаров варьируются от 10 см до 1 мм, толщина экрана, равная четверти длины волны, должна быть порядка 2,5 см, а у многослойных экранов - намного больше. Это приводит к чрезмерному отягощению скрываемых аппаратов, что особенно важно для самолётов и ракет, поскольку увеличение толщины их поверхностей может привести к неприемлемому ухудшению аэродинамических характеристик.
Разумеется, позже и эти проблемы тоже были решены. Но это уже тема отдельной статьи.
Уинфилд Солсбери (23 декабря 1903 - 16 октября 1999) - американский учёный и изобретатель, член Института инженеров электротехники и электроники, член Американского физического общества, член Американской ассоциации содействия развитию науки, член Американского астронавтического общества, член Американского астрономического общества, член Оптического общества Америки, член Оптического общества Техаса, член Нью-Йоркской академии наук, член Sigma Xi и Вашингтонского клуба «Космос». Член Клуба исследователей Нью-Йорка.
Родился в Карфагене, штат Иллинойс, в семье мормонов. Учился в Техасском колледже A&M, затем в Университете Айовы, Калифорнийском университете и, до кучи, закончил Корнеллский колледж.
За долгую и очень плодотворную жизнь поработал в самых разных местах и напридумывал много всего интересного.
Так, будучи в 1926-1927 годы научным сотрудником физического факультета Университет Айовы, разработал первый практический генератор непрерывного излучения частотой 300 мегагерц.
Затем, с 1930 по 1931 годы у него был период работы в Голливуде, сначала инженером-консультантом, потом главным звукорежиссером. Там он создал первый аудиоусилитель с обратной связью и революционную концепцию конденсаторных микрофонов.
Работая в 1937-1941 годы в Радиационной лаборатории Калифорнийского университета, Беркли, Солсбери создал первые «высокодобротные» схемы в циклотронах, а также спроектировал и построил 350-киловольтный радиочастотный циклотрон, плюс ещё и первый генератор без паразитных колебаний мощностью 200 000 ватт для циклотронов.
Во время Второй мировой войны Солсбери был сотрудником Радиационной лаборатории Массачусетского технологического института, руководителем группы по радиочастотам. В этот период он
- изобрёл средства противодействия немецким планирующим бомбам с ракетным двигателем
- предложил использовать «проволочные заграждения» - полоски алюминиевой фольги для создания помех немецким зенитным радарам
- изобрёл, спроектировал и создал 800-киловаттноый шумовой УКВ-передатчик для подавления немецких истребителей в день «D» в Брайтоне, Англия
- разработал и создал сверхмощный радиопередатчик помех УВЧ-диапазона, использовавшийся для подавления немецких бортовых радаров ночных истребителей (увеличил мощность в 1000 раз по сравнению с предыдущими методами)
- изобрел первое неотражающее покрытие для радиолокационных импульсов (ЭКРАН СОЛСБЕРИ), первые бесконтактные поворотные соединения для радиолокационных волноводов и линий передачи, первый дроссель-соединитель для волноводов и первый газоразрядный переключатель для микроволнового радара
Войну он закончил на должности координатора группы и члена правления Гарвардской исследовательской радиолаборатории, Кембридж, штат Массачусетс.
В последующие годы Солсбери входил в состав сотрудников Калифорнийской научно-исследовательской компании, Ливермор, Калифорния, в должности главного физика-ядерщика. И изобрел процесс преобразования урана-238 и тория в ядерное топливо, что привело к созданию Ливерморской лаборатории имени Лоуренса.
Помимо этого он участвовал в разработке первого цифрового радиоприемника, развитой микроволновой связи, в создании 50-метрового радиотелескопа для ВМС США, который до сих пор используется в Военно-морской исследовательской лаборатории, радиосекстанта, был директором по исследованиям в области ядерного синтеза и магнитного удержания в магнитном поле напряжённостью 2,5 миллиона гаусс, занимался исследованиями и разработками в области радиационного оружия для ВВС США, а в 60-70-е годы тихо-мирно трудился в Обсерватории Гарвардского колледжа и Смитсоновской астрофизической обсерватории в Массачусетсе.
Потом его снова пригласили в атомную сферу - директором по ядерным исследованиям, разработкам и патентам. Но это было уже на закате карьеры.
В целом же у этого колосса огромное количество патентов как в США, так и в других странах. Среди них есть и те, которые касаются бурения и перфорации нефтяных и газовых скважин с использованием мощных лазерных технологий, и те, которые описывают тонкости ядерного синтеза, производимого путём бомбардировки дейтерием легкоплавких гранул.
И это далеко не всё, что можно было бы сказать о нём...
Вы можете поддержать канал, перечислив любую доступную вам сумму на кошелёк ЮMoney 4100 1102 6253 35 (или на карту Райффайзенбанка 2200 3005 3005 2776). И поучаствовать в создании книги по материалам этих статей. Заранее всем спасибо!
