“见招拆招”坦克防御的三板斧之隐身大法——

2019-05-28 作者:科学研究   |   浏览(70)

在《哈利波特》系列中,人们见识到了各种各样魔法神器,其中哈利波特有一个神奇的披风,能够帮助他快速隐身,关键时刻起到很大的作用。更加神奇的是,人们并没有让它停留在想象的空间里,反而不断努力,试图将隐形斗篷变成现实。

  出品:科普中国

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  作者:鸿爪雪梨

在这个过程中,同样遇到了很多问题,曾有科研工作者提议制造一个能够将光线吸收的装置,但是科学家们表示,这个方法或许会漏洞百出。

  策划:武玥彤

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  监制:光明网科普事业部

在人们的普遍认知中,光线是以直线的形式运动的,物体反射光线以后在我们的眼睛中形成图像,所以如果将光线吸收,眼睛接收不到反射的图像,也就实现了“隐形”。

  坦克防御系列专题稿件(五)

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  “见招拆招”坦克防御的三板斧之隐身大法——坦克披上隐身衣

但是实际上,先不说能不能制造类似的装置来吸收光线,如果光线被吸收以后无法在物体表面反射,这个物体就像打上了马赛克,更准确的说是变成了一团黑暗,会与周围物体形成明显的对比,隐身效果也就无从谈起。

  当前,结合隐形外形和隐形涂层技术,坦克车辆对雷达探测和红外探测装置有了一定的“免疫能力”。但对于坦克防护来说这还远远不够,无论哪种涂层材料,它的基本原理都是可以吸收一定频率范围内的电磁波(红外线也是电磁波的一种),而当来袭的探测波波长超过可吸收范围,或来袭波是由多频谱的波混合而成,那么隐身涂层技术也会力不从心。而电磁斗篷技术和数码迷彩技术在装甲车辆隐身领域的应用,为车辆隐身提供了全新的方向。

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  超材料造就的“隐身斗篷”

同时,也有观点认为我们需要一个能够将光线弯曲折射的装置,让它像流水一样到达目标。比如我们需要将森林中的一块石头隐身,我们的眼睛接收到的图像将以森林为背景,光线需要绕过石头到达其背后的森林,这一点几乎不可能做到。

  我们知道,现有的各种自然材料均会对电磁波造成不同程度的吸收,那么,是否有这样一种材料,能实现对电磁波的完美反射或绕射,而不会造成电磁波的吸收和衰减呢?2001年,美国杜克大学Smith团队实验验证了这种物质的存在,拉开了研究这种新材料的序幕,在过去的20年里,这种被命名为“超材料(Meta-material)”的神奇发明得到了全世界的关注,迄今为止,已在隐身、雷达、电子对抗等领域得到了长足的应用。我国也成为了世界上首个实现超材料量产的国家。

即便这种隐身方式成为现实,同样不能算作真正意义上的隐身,毕竟我们还有心跳、呼吸甚至体温,其他人可以用听觉、触觉来发现我们,或者借助于夜视眼镜发现我们的存在。

  超材料的一大特性就是具有新颖的复杂人工结构及排布,可以随意调整其介电常数(反映物质传输电场的能力)和磁导率(反映物质对磁场的响应能力),即可按照人工要求控制电磁波、声波和光波。超材料最具有代表性的应用为隐身斗篷,这种斗篷包覆在物体表面,可实现对外的完美隐身。

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  根据工作原理,隐身斗篷可以分为绕射式隐身和反射式隐身,其工作原理可以形象的用“河中石块”和“100%反弹”来分别说明,当河水流经小河中的石头时,水流会被石头分开,然而绕过石头后,水流汇聚并继续向前,水流本体并未发生变化,绕射式隐身就是这个道理,来袭的雷达波会绕过斗篷覆盖的物体,而雷达波的发送方并无法感觉到异常;对于反射式来说则不同,反射斗篷可以将电磁波完美反射回去,使反射波不发生衰减,这种100%反弹的效果使雷达波发射方无法区分发送和接收到的信号的差异,从而失去了判断能力。

正如隐形飞机、隐形潜艇,它们只是借助于特殊的材料躲避探测器的追捕,我们利用肉眼依旧能够看到它们,作为真实存在的个体,实现隐身是违背物理规律的事情。

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  采用“超材料”的歼20隐身战机

从理论上看,我们只能够做到制造视觉误差,并且这种材料已经问世,人们能够借此了解更多关于光线的科学知识。但是距离真正的隐身技术,除了在科幻作品中发挥想象,在现实世界中,恐怕人类无法做到毫无破绽地隐身。

  (图片来自网络)

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