Κυριακή 7 Απριλίου 2013

~ * Μανδύες Sound εισέλθουν στην τρίτη διάσταση * ~







Ένα απλό πλαστικό περίβλημα έχει έκρυβαν ένα τρισδιάστατο αντικείμενο από τα ηχητικά κύματα για πρώτη φορά. Με κάποιες βελτιώσεις, μια παρόμοια μανδύας θα μπορούσε ενδεχομένως να χρησιμοποιηθεί για τη μείωση της ηχορύπανσης και να επιτρέψει στα πλοία και υποβρύχια για να αποφύγουν τον εντοπισμό του εχθρού. Τα πειράματα εμφανίζονται 20 Μαρτίου στο περιοδικό Physical Review Letters .

"Αυτό το έγγραφο υλοποιεί μια απλοποιημένη έκδοση της αορατότητας με καλά σχεδιασμένες, αλλά σχετικά απλά υλικά», λέει ο Steven Cummer, ένας ηλεκτρολόγος μηχανικός στο Πανεπιστήμιο Duke, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. Cummer πρότεινε την ιδέα ενός ακουστικού μανδύα το 2007.

Οι πρόσφατες προσπάθειες των επιστημόνων να καθιστούν αντικείμενα αόρατα στο μάτι με βάση το γεγονός ότι η αντίληψή μας για τον κόσμο εξαρτάται από την διασπορά των κυμάτων. Μπορούμε να δούμε τα αντικείμενα, επειδή τα κύματα του φωτός απεργία τους και διασποράς. Ομοίως, το Πολεμικό Ναυτικό μπορεί να ανιχνεύσει μακρινή υποβρύχια, επειδή τα ηχητικά κύματα διασποράς (sonar), που τους χτύπησε.

Έτσι, για τα τελευταία αρκετά χρόνια οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μανδύες που εμποδίζουν σκέδαση από το φως διεύθυνσης ή ηχητικά κύματα γύρω από ένα αντικείμενο. Το μειονέκτημα αυτής της προσέγγισης, ωστόσο, είναι ότι απαιτεί πολύπλοκη συνθετικά υλικά που είναι δύσκολο να παραχθούν.

José Sánchez-Dehesa, ένας ηλεκτρολόγος μηχανικός στο Πολυτεχνικό Ινστιτούτο της Βαλένθια στην Ισπανία, και οι συνεργάτες του, ακολούθησε μια διαφορετική μέθοδο: Αντί για την πρόληψη ηχητικά κύματα από το χτύπημα ενός αντικειμένου - σε αυτή την περίπτωση, μια 8-εκατοστών πλαστική σφαίρα - έχτισαν ένα μανδύα για να εξαλειφθούν τα διάσπαρτα κύματα άφησε στο πέρασμά της σφαίρας.

Χρησιμοποιώντας αλγόριθμους υπολογιστών, οι ερευνητές κατέληξαν σε ένα σχέδιο που αποτελείται από 60 δαχτυλίδια σε διάφορα μεγέθη που σχηματίζουν ένα cagelike δομή γύρω από τη σφαίρα. Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι τα ηχητικά κύματα σκεδάζονται τη σφαίρα και την δακτυλιοειδή μανδύα θα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και να ακυρώσει έξω. (Θόρυβο ακυρώνοντας ακουστικά εκμεταλλεύονται αυτό το φαινόμενο που εκπέμπουν ηχητικά κύματα που ελαχιστοποιούν τους ήχους του περιβάλλοντος σε ένα δωμάτιο.)

Επειδή ο μανδύας δεν πρέπει να κατευθύνουν τα ηχητικά κύματα σε περίπλοκους τρόπους, Sánchez-Dehesa και η ομάδα του θα κατασκευαστεί από πλαστικό, με τη βοήθεια ενός 3-D εκτυπωτή. Τα κρεμασμένα δημιουργία τους από το ανώτατο όριο του ενός χωρίς ηχώ θάλαμο, επισήμανε έναν ομιλητή σε αυτό και έπαιξε ένα εύρος συχνοτήτων ήχου. Για τις περισσότερες συχνότητες, η σφαίρα διάσπαρτα μια εύκολα ανιχνεύσιμη ποσότητα του ήχου. Αλλά στις 8.55 kilohertz - ένα ηχητικό υψηλό αγωνιστικό χώρο - το cloaked σφαίρα έγινε ανεπαίσθητη για τους αισθητήρες πίσω από αυτό.

Η μελέτη αυτή σηματοδοτεί την πρώτη φορά που οι επιστήμονες έχουν έκρυβαν ποτέ ένα τρισδιάστατο αντικείμενο από ήχο. Αυτό είναι πιθανόν μουσική στα αυτιά του Γραφείου Θαλάσσιας Έρευνας των ΗΠΑ, το οποίο χρηματοδότησε εν μέρει τη μελέτη για να διερευνήσει τη δυνατότητα της αφάνειας σόναρ.

Ωστόσο, αυτό το μανδύα είναι μόνο ένα μικρό βήμα προς την υποβρύχια stealth. Θα πρέπει να είναι προσαρμοσμένη σχεδιαστεί και κατασκευαστεί για κάθε αντικείμενο, και λειτουργεί μόνο για ένα περιορισμένο φάσμα συχνοτήτων που προέρχονται από μία κατεύθυνση. Εάν ο ομιλητής είχε στηθεί οπουδήποτε αλλού, ο μανδύας δεν θα δουλέψει. Η ομάδα Sánchez-Dehesa σχεδιάζει για την ανάπτυξη ευρυζωνικών και πολλαπλών κατευθύνσεων μανδύες.

Ωστόσο, τα σημεία Cummer ότι ακόμη και μια περιορισμένη μανδύα μπορεί να έχει χρήσιμες εφαρμογές. Προτείνει ότι οι δομές ικανό να χειρίζεται μια συγκεκριμένη συχνότητα ήχου από μία κατεύθυνση μπορεί να βοηθήσει στην ελαχιστοποίηση της ηχορύπανσης από την κυκλοφοριακή συμφόρηση αυτοκινητόδρομο. "Ο μανδύας κάνει ένα πράγμα πολύ καλά, με μια πολύ απλή δομή», λέει.




http://www.sciencenews.org/view/generic/id/349255/description/Sound_cloaks_enter_the_third_dimension




Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου