Teknologi Kamuflase Aktif Sudah Dewasa (Bagian 1)
Saat ini, operasi pengintaian dan infiltrasi infanteri dilakukan dengan kamuflase konvensional yang dirancang untuk menyamarkan seorang prajurit menggunakan dua elemen utama: warna dan pola (pola kamuflase). Namun, operasi militer di perkotaan semakin marak, di mana warna dan pola optimal dapat berubah terus menerus, bahkan setiap menit. Misalnya, seorang prajurit berseragam hijau akan menonjol dengan jelas di dinding putih. Sistem kamuflase aktif dapat terus memperbarui warna dan pola, menyembunyikan prajurit di lingkungannya saat ini.

Alam telah menggunakan "sistem" kamuflase aktif-adaptif selama jutaan tahun. Dapatkah Anda melihat bunglon di foto ini?

Representasi sederhana dari prinsip operasi kamuflase aktif-adaptif menggunakan contoh MBT
Artikel ini memberikan ikhtisar tentang sistem kamuflase aktif (adaptif) saat ini dan yang diproyeksikan. Meskipun ada banyak aplikasi dari sistem ini atau sedang dalam pengembangan, fokus penelitian adalah pada sistem yang dapat digunakan dalam operasi infanteri. Selain itu, tujuan dari studi ini adalah untuk memberikan informasi yang digunakan untuk mengevaluasi penerapan sistem kamuflase aktif saat ini dan membantu merancang yang akan datang.
Definisi dan konsep dasar
Kamuflase aktif dalam spektrum tampak berbeda dari kamuflase konvensional dalam dua hal. Pertama, ia menggantikan penampilan dari apa yang disamarkan dengan penampilan yang tidak hanya menyerupai lingkungan (mirip dengan penyamaran tradisional), tetapi secara akurat mewakili apa yang ada di balik objek yang disamarkan.
Kedua, kamuflase aktif juga melakukan ini secara real time. Idealnya, kamuflase aktif tidak hanya dapat meniru objek terdekat, tetapi juga objek jauh, bahkan mungkin sampai ke cakrawala, menciptakan kamuflase visual yang sempurna. Kamuflase aktif visual dapat digunakan untuk menghilangkan kemampuan mata manusia dan sensor optik untuk mengenali keberadaan target.
Ada banyak contoh sistem kamuflase aktif dalam fiksi, dan pengembang sering memilih nama untuk teknologi tersebut berdasarkan beberapa istilah dan nama dari fiksi. Mereka umumnya merujuk pada kamuflase aktif penuh (yaitu tembus pandang total) dan tidak mengacu pada kemampuan kamuflase aktif parsial, kamuflase aktif operasi khusus, atau kemajuan teknologi nyata saat ini. Namun, tembus pandang yang lengkap tentunya akan berguna untuk operasi infanteri, seperti operasi pengintaian dan penyusupan (infiltrasi).
Kamuflase diterapkan tidak hanya dalam spektrum visual, tetapi juga dalam akustik (misalnya sonar), spektrum elektromagnetik (misalnya radar), medan termal (misalnya inframerah), dan untuk mengubah bentuk suatu objek. Teknologi penyembunyian, termasuk beberapa jenis kamuflase aktif, telah dikembangkan sampai batas tertentu untuk semua jenis ini, terutama untuk kendaraan (darat, laut, dan udara). Meskipun pekerjaan ini terutama berkaitan dengan kamuflase visual untuk prajurit infanteri yang diturunkan, akan berguna untuk secara singkat menyebutkan solusi di area lain, karena beberapa ide teknologi dapat ditransfer ke spektrum yang terlihat.
kamuflase visual. Kamuflase visual terdiri dari bentuk, permukaan, kemilau, siluet, bayangan, lokasi, dan gerakan. Sistem kamuflase aktif dapat memuat semua aspek ini. Artikel ini berfokus pada kamuflase aktif visual, jadi sistem ini dirinci dalam subbagian berikut.
Kamuflase akustik (misalnya, sonar). Sejak 40-an, banyak negara telah bereksperimen dengan permukaan penyerap suara untuk mengurangi pantulan hidroakustik kapal selam. Teknologi gangguan senjata adalah bentuk kamuflase akustik. Selain itu, peredam bising aktif adalah arah baru yang berpotensi berkembang menjadi kamuflase akustik. Headphone peredam bising aktif saat ini tersedia untuk konsumen. Apa yang disebut sistem Near-Field Active Noise Suppression sedang dikembangkan, yang ditempatkan di bidang dekat akustik untuk secara aktif meminimalkan kebisingan tonal baling-baling di tempat pertama. Diperkirakan sistem yang menjanjikan untuk bidang akustik jarak jauh dapat dikembangkan untuk menutupi aksi infanteri.
Kamuflase elektromagnetik (misalnya, radar). Jaring kamuflase anti-radar menggabungkan lapisan khusus dan penggunaan teknologi microfiber, memberikan atenuasi radar broadband lebih dari 12 dB. Penggunaan pelapis termal opsional memperluas perlindungan inframerah.
Layar kamuflase multispektral ultralight BMS-ULCAS (Layar Kamuflase Ultra Ringan Multispektral) dari Saab Barracuda menggunakan bahan khusus yang melekat pada bahan dasarnya. Materi tersebut mengurangi deteksi radar broadband, dan juga mempersempit pita frekuensi tampak dan inframerah. Setiap layar dirancang khusus untuk peralatan yang dilindunginya.
Seragam kamuflase. Di masa depan, kamuflase aktif dapat mengidentifikasi objek bertopeng untuk menyesuaikannya dengan bentuk ruang. Teknologi ini dikenal dengan SAD (Shape Approximation Device) dan berpotensi mengurangi kemampuan untuk menentukan bentuk. Salah satu contoh kamuflase bentuk yang paling menarik adalah gurita, yang dapat menyatu dengan lingkungannya tidak hanya dengan mengubah warna, tetapi juga dengan mengubah bentuk dan tekstur kulitnya.
Kamuflase termal (misalnya, inframerah). Sebuah bahan sedang dikembangkan yang melemahkan tanda tangan termal dari kulit yang terpapar dengan menyebarkan emisi termal dengan bola keramik berongga berlapis perak (senospheres), rata-rata berdiameter 45 mikron, tertanam dalam bahan pengikat untuk membuat pigmen dengan sifat emisivitas dan difusi rendah. Balon mikro bekerja seperti cermin, memantulkan ruang di sekitarnya dan satu sama lain, dan dengan demikian mendistribusikan pancaran radiasi termal dari kulit.
Kamuflase multispektral. Beberapa sistem kamuflase bersifat multispektral, artinya mereka bekerja untuk lebih dari satu jenis kamuflase. Misalnya, Saab Barracuda telah mengembangkan produk kamuflase multi-spektral HMBS (High Mobility on-Board System) yang melindungi senjata artileri selama penembakan dan pemindahan. Pengurangan khas hingga 90% dimungkinkan, penolakan panas memungkinkan mesin dan generator menganggur untuk bergerak cepat. Beberapa sistem bersisi ganda, memungkinkan tentara memakai kamuflase dua sisi untuk digunakan di berbagai jenis medan.

Pada akhir 2006, BAE Systems mengumumkan apa yang digambarkan sebagai "lompatan ke depan dalam teknologi kamuflase" dan pusat teknologi canggihnya menemukan "bentuk baru siluman aktif... Dengan menekan satu tombol, objek menjadi hampir tidak terlihat, menyatu menjadi latar belakang mereka." Menurut BAE Systems, perkembangan ini "memberi perusahaan satu dekade kepemimpinan dalam teknologi siluman dan dapat mendefinisikan ulang dunia teknik siluman." Konsep baru berdasarkan bahan baru telah diterapkan, memungkinkan tidak hanya untuk mengubah warnanya, tetapi juga untuk menggeser profil inframerah, gelombang mikro, dan radar serta menggabungkan objek dengan latar belakang, menjadikannya hampir tidak terlihat. Teknologi ini dibangun ke dalam struktur itu sendiri, bukan berdasarkan penggunaan bahan tambahan, seperti cat atau lapisan perekat. Karya ini telah menghasilkan pendaftaran 9 paten dan masih dapat memberikan solusi unik untuk masalah manajemen tanda tangan.

Sistem kamuflase aktif berdasarkan teknologi RPT dengan proyeksi pada jas hujan reflektif
Perbatasan Berikutnya: Optik Transformasi
Sistem kamuflase aktif/adaptif yang dijelaskan dalam artikel ini, yang didasarkan pada proyeksi adegan, cukup fiksi ilmiah dalam dirinya sendiri (dan memang menjadi dasar film Predator), tetapi bukan bagian dari teknologi tercanggih yang dieksplorasi dalam pencarian. "penutup tembus pandang. Memang, solusi lain sedang direncanakan yang akan jauh lebih efektif dan praktis untuk digunakan daripada kamuflase aktif. Mereka didasarkan pada fenomena yang dikenal sebagai optik transformasional. Artinya, beberapa panjang gelombang, termasuk cahaya tampak, dapat "melengkung" dan mengalir di sekitar objek seperti air yang mengalir di sekitar batu. Akibatnya, objek di belakang objek menjadi terlihat, seolah-olah cahaya melewati ruang kosong, sedangkan objek itu sendiri menghilang dari pandangan. Secara teori, optik transformasional tidak hanya dapat menutupi objek, tetapi juga membuatnya terlihat di tempat yang tidak sebenarnya.

Representasi skematis dari prinsip tembus pandang melalui optik transformasional
Namun, agar hal ini terjadi, objek atau area tersebut harus ditutup menggunakan agen penutup, yang harus tidak terdeteksi oleh gelombang elektromagnetik. Alat-alat ini, yang disebut metamaterial, menggunakan struktur arsitektur seluler untuk membuat kombinasi karakteristik material yang tidak ditemukan di alam. Struktur ini dapat mengarahkan gelombang elektromagnetik di sekitar objek dan menyebabkannya muncul di sisi lain.
Gagasan umum dari metamaterial semacam itu adalah pembiasan negatif. Sebaliknya, semua bahan alami memiliki indeks bias positif, ukuran berapa banyak gelombang elektromagnetik yang ditekuk saat berpindah dari satu medium ke medium lainnya. Ilustrasi klasik tentang cara kerja refraksi: bagian tongkat yang terendam tampak melengkung di bawah permukaan air. Jika air memiliki refraksi negatif, sebaliknya bagian tongkat yang terbenam akan menonjol dari permukaan air. Atau, untuk mengambil contoh lain, seekor ikan yang berenang di bawah air akan tampak bergerak di udara di atas permukaan air.

Metamaterial penyelubungan baru diperlihatkan oleh Duke University pada Januari 2009

Gambar mikroskop elektron dari metamaterial 3D yang telah selesai. Resonator yang terbuat dari nanorings emas terbelah disusun dalam baris genap

Gambar skematik dan mikroskop elektron dari metamaterial (atas dan samping) yang dikembangkan oleh para peneliti di University of California, Berkeley. Bahannya terbentuk dari kawat nano paralel yang tertanam di dalam alumina berpori. Ketika cahaya tampak melewati suatu material, ia dibelokkan ke arah yang berlawanan sesuai dengan fenomena pembiasan negatif.
Agar metamaterial memiliki indeks bias negatif, matriks strukturalnya harus lebih kecil dari panjang gelombang elektromagnetik yang digunakan. Selain itu, nilai permitivitas (kemampuan melewati medan listrik) dan permeabilitas magnetik (cara merespons medan magnet) harus negatif. Matematika merupakan bagian integral untuk merancang parameter yang diperlukan untuk membuat metamaterial dan menunjukkan bahwa materi tersebut menjamin tembus pandang. Tidak mengherankan, lebih sukses telah dicapai dengan panjang gelombang dalam rentang gelombang mikro yang lebih luas, yang berkisar dari 1 mm hingga 30 cm. Manusia melihat dunia dalam rentang sempit radiasi elektromagnetik yang dikenal sebagai cahaya tampak, dengan panjang gelombang mulai dari 400 nanometer (violet dan cahaya magenta) hingga 700 nanometer (lampu merah tua).
Setelah pertama kali mendemonstrasikan kelayakan metamaterial pada tahun 2006, ketika prototipe pertama dibuat, tim insinyur di Duke University mengumumkan pada Januari 2009 bahwa perangkat cloaking jenis baru dibuat yang secara signifikan lebih maju dalam cloaking pada spektrum frekuensi yang luas. . Pencapaian terbaru di bidang ini disebabkan oleh pengembangan kelompok baru algoritme kompleks untuk pembuatan dan produksi metamaterial. Dalam percobaan laboratorium baru-baru ini, seberkas gelombang mikro yang diarahkan melalui bahan penutup ke "benjolan" pada permukaan cermin datar dipantulkan dari permukaan pada sudut yang sama seolah-olah tidak ada tonjolan. Selain itu, zat penutup mencegah pembentukan sinar yang tersebar, yang biasanya menyertai transformasi tersebut. Fenomena yang mendasari kamuflase mengingatkan pada fatamorgana yang terlihat di hari yang panas di depan jalan.
Dalam program paralel dan benar-benar bersaing, para ilmuwan di University of California mengumumkan pada pertengahan 2008 bahwa mereka untuk pertama kalinya mengembangkan materi 3-D yang dapat mengubah arah cahaya normal dalam spektrum tampak dan dalam spektrum inframerah-dekat. . Para peneliti mengikuti dua pendekatan berbeda. Dalam percobaan pertama, mereka menumpuk beberapa lapisan bolak-balik perak dan magnesium fluorida non-konduktif dan memotong apa yang disebut pola "kisi" nanometer ke dalam lapisan untuk membuat metamaterial optik massal. Refraksi negatif telah diukur pada panjang gelombang 1500 nanometer. Metamaterial kedua terdiri dari kawat nano perak yang direntangkan di dalam alumina berpori; ia memiliki pembiasan negatif pada panjang gelombang 660 nanometer di wilayah spektrum merah.
Kedua bahan mencapai pembiasan negatif, sedangkan jumlah energi yang diserap atau "hilang" saat cahaya melewatinya sangat minim.

Di sebelah kiri adalah representasi skematik dari metamaterial "terjaring" 3-D pertama yang dikembangkan di University of California yang dapat mencapai indeks bias negatif dalam spektrum yang terlihat. Di sebelah kanan adalah gambar struktur jadi dari mikroskop elektron pemindaian. Lapisan interleaved membentuk kontur kecil yang dapat membelokkan cahaya kembali.
Juga pada Januari 2012, para peneliti di University of Stuttgart mengumumkan bahwa mereka telah membuat kemajuan dalam pembuatan metamaterial multilayer dengan cincin terpisah untuk panjang gelombang optik. Prosedur lapis demi lapis ini, yang dapat diulang sebanyak yang diinginkan, mampu menciptakan struktur tiga dimensi yang selaras dari metamaterial. Kunci keberhasilan ini adalah metode planarisasi untuk permukaan nanolitografi kasar, dikombinasikan dengan tanda fidusia yang kuat yang tahan terhadap proses etsa kering selama pembuatan nano. Hasilnya adalah keselarasan yang sempurna dengan lapisan yang rata sempurna. Metode ini juga cocok untuk menghasilkan bentuk bebas di setiap lapisan. Dengan demikian, dimungkinkan untuk membuat struktur yang lebih kompleks.
Tentu saja, lebih banyak penelitian mungkin diperlukan sebelum metamaterial dapat dibuat yang dapat bekerja dalam spektrum yang terlihat, yang dilihat oleh mata manusia, dan kemudian bahan praktis yang cocok untuk pakaian, misalnya. Tetapi bahkan bahan penyelubung yang beroperasi hanya pada beberapa panjang gelombang utama dapat memberikan manfaat yang sangat besar. Mereka dapat membuat sistem penglihatan malam tidak efektif dan objek tidak terlihat, misalnya, sinar laser yang digunakan untuk menargetkan senjata.
Konsep kerja
Sistem optoelektronik ringan berdasarkan pencitra dan tampilan modern telah diusulkan yang membuat objek yang dipilih hampir transparan dan dengan demikian hampir tidak terlihat. Sistem ini disebut sistem kamuflase aktif atau adaptif karena, tidak seperti kamuflase tradisional, sistem ini menghasilkan gambar yang dapat berubah sebagai respons terhadap perubahan pemandangan dan kondisi pencahayaan.
Fungsi utama sistem kamuflase adaptif adalah proyeksi ke permukaan objek yang paling dekat dengan pemirsa pemandangan (latar belakang) di belakang objek. Dengan kata lain, pemandangan (latar belakang) di belakang objek dipindahkan dan ditampilkan pada panel-panel di depan objek.
Sebuah sistem kamuflase aktif yang tipikal akan tampak seperti jaringan display panel datar fleksibel yang diatur dalam bentuk semacam selimut yang akan menutupi semua permukaan yang terlihat dari objek yang perlu ditutupi. Setiap panel layar akan berisi sensor piksel aktif (APS), atau mungkin pencitra canggih lainnya, yang akan diarahkan ke depan dari panel dan menempati sebagian kecil area panel. "Selimut" juga akan berisi bingkai kawat yang mendukung jaringan untaian serat optik yang terhubung silang di mana gambar dari setiap APS akan ditransmisikan ke panel tampilan tambahan di sisi berlawanan dari objek bertopeng.
Posisi dan orientasi semua pencitra akan disinkronkan dengan posisi dan orientasi satu sensor, yang akan ditentukan oleh pencitra utama (sensor). Orientasi akan ditentukan oleh alat penyelarasan yang dikontrol oleh sensor gambar utama. Pengontrol pusat yang terhubung ke pengukur cahaya eksternal akan secara otomatis menyesuaikan tingkat kecerahan semua panel tampilan agar sesuai dengan kondisi cahaya sekitar. Bagian bawah objek bertopeng akan disorot secara artifisial sehingga gambar objek bertopeng dari atas menunjukkan tanah seolah-olah dalam cahaya alami; jika ini tidak tercapai, maka heterogenitas dan diskrit bayangan yang jelas akan terlihat oleh pengamat yang melihat ke bawah.
Panel tampilan dapat diatur ukurannya dan dikonfigurasikan sehingga jumlah total panel tersebut dapat digunakan untuk menutupi objek yang berbeda tanpa harus memodifikasi objek itu sendiri. Penilaian ukuran dan berat sistem dan subsistem kamuflase adaptif tipikal dilakukan: volume sensor gambar tipikal akan kurang dari 15 cm3, sedangkan sistem yang menutupi objek dengan panjang 10 m, tinggi 3 m, dan lebar 5 akan memiliki massa kurang dari 45 kg. Jika objek yang disamarkan adalah kendaraan, maka sistem kamuflase adaptif dapat dengan mudah digerakkan oleh sistem kelistrikan kendaraan tanpa efek negatif pada pengoperasiannya.
Solusi aneh untuk kamuflase adaptif peralatan militer Adaptif dari BAE Systems
- Alex Alekseev
- Teknologi Kamuflase Aktif Sudah Dewasa (Bagian 1)l
Teknologi Kamuflase Aktif Sudah Dewasa (Bagian 2)
informasi