英国国防省は 2007 年 10 月、人間の目には戦車を見えなくすることに成功したと発表し、世界のメディアの注目を集めました。英国政府は詳細を秘密にしているが、この技術の背後にある基本的なアイデアを公開した。
タンクはシリコンでコーティングされており、車両を高反射の映画スクリーンに効果的に変えます。タンクに設置されたビデオカメラは周囲の環境をリアルタイムで撮影し、プロジェクターはその画像をタンクの表面に表示します。 2007 年 10 月に英国軍が実施した秘密試験の観察者に見えたのは、戦車に投影された地形の画像だけでした。
英国軍は 2012 年までに戦車を戦場に配備する予定ですが、この技術にはいくつかの欠点があるため長続きしない可能性があります。カメラやプロジェクターが故障する可能性があり、さまざまな角度からタンクが見える可能性があります。これは、オブジェクトを不可視にレンダリングするやや不器用で難しい方法です (知恵袋ブログ では、不可視マントに関する別の記事でこのテクノロジについて説明しています)。カメラとプロジェクターを使用すると、煙と鏡のような目の錯覚が生まれますが、英国のテストの主任研究者はこのテクノロジーに完全には満足していません。
物理学者のジョン・ペンドリー卿は、「次の段階は、（カメラとプロジェクターを）使わずに戦車を見えなくすることだ。これは複雑で複雑だが、可能だ」と語った。
ペンドリー以外にも、世界中の大学やアメリカ軍は、実際に光を操作する次世代のクローキング技術を利用して、実際に物体を見えなくする可能性を模索しています。国防総省の研究部門である米国国防高等研究計画局 (DARPA) は、都市の難読物質の調査に 3 年間で 1,500 万ドルの資金を提供するゴーサインを受け取りました。この野心的なプロジェクトは、市街戦の状況で兵士が使用する保護シールドを作成する試みです。狭い空間で素早く開き、敵の砲撃から兵士を守るシールドは大きな武器となるが、DARPAはそれだけに留まらない。このシールドは、その下の兵士を見えなくすることもでき、自己修復機能も備えています。つまり、弾丸がシールドを通り抜けた場合でも、材料が自己修復できることを意味します。
おそらく、DARPA は最終的にその探求に成功するでしょう。それを可能にする物理学はすでに整っており、必要な部品を作成する技術が今後 10 年以内に利用可能になると、これらのクローキング装置は SF の領域を離れ、現実のものとなるでしょう。
しかし、どうしてそんなことが可能なのでしょうか？どうすれば光を操作できるのでしょうか？それはすべて非常に小さな粒子に基づいています。メタマテリアルについては次のページをお読みください。
メタマテリアル
研究者たちは現在、メタマテリアルと呼ばれる人工的な種類の物質に関連する可能性を研究しています。
自然に存在する物質は、それを構成する分子に基づいた挙動を示します。最終製品を構成する原子材料によって、その製品がどのような特性を持つかが決まります。たとえば、木と光の関係を考えてみましょう。木は、すべての自然物と同様に、光を反射および屈折します。しかし、どれだけの光が反射および屈折するかは、光の電磁波が木材を構成する電子などの粒子とどのように相互作用するかによって決まります。
メタマテリアルでは、パーツ自体ではなく、パーツの合計がマテリアルの動作を決定します。研究者らは、特定のパターンや形状に配置された金や銅などの特定の材料を使用することで、それらの材料の特性を組み合わせることができることを発見しました。言い換えれば、自然物とは異なり、メタマテリアルの動作は、それを構成する材料の特性と材料の組み合わせ方に依存します。
では、メタマテリアルはどのようにして何かを目に見えないように見せるのでしょうか?これを単純化するために、デューク大学のデビッド R. スミスは次のように提案しています。糸で織られた布地を想像してください。この生地では、光は糸の上のみを通過できます (つまり、光は糸の間の隅々までは伝わりません)。ピンで布地に穴を開けると、光は糸の上のみを通過できるため、光は穴を回って元の進行方向に戻ります。したがって、光の波にとって、穴は存在しません。穴に物体を入れると、光波がその物体の周りにも回り込み、効果的に物体が見えなくなります 。
これがメタマテリアルが理論的にできることです。メタマテリアルは、光を反射したり屈折させたりするのではなく、オブジェクトの周囲に光を導きます。したがって、光の波、そしてそれを知覚する人間の目にとって、物体はそこに存在さえしないも同然なのです。光波がオブジェクトの周囲のメタマテリアルによって導かれ、元のコースに戻ることができれば、オブジェクトは影を落とすこともありません。これは、メタマテリアルを使用してクローキング デバイスを作成するもう 1 つの目標です。
スミス氏は、メタマテリアルを使用してマイクロ波 (レーダーで使用される電磁波) を操作する数人の研究者の 1 人です。あらゆる種類の電磁波長を効果的に操作するには、使用するメタマテリアルがその波長より小さくなければなりません。マイクロ波の波長はセンチメートル単位で測定されるため、科学者はマイクロ波を操作して物体の周囲に波を動かすのに十分な大きさのメタマテリアルを作成する技術を持っています。たとえば、メタマテリアルの適切な層に包まれたステルス爆撃機は、レーダーに見えなくなる可能性があります。シールドは見えますが、レーダーは飛行機を検出できません。
航空機全体を肉眼で見えないようにすることは、より大きな課題です。まず、光波を操作するために必要な小規模な材料を製造する技術が現在ありません。光の波長はナノメートル (10 億分の 1 メートル) 単位で測定され、光を遮断するために必要なメタマテリアルはそれよりもさらに小さくなければなりません。もう 1 つの課題は、異なる色が異なる波長で存在するため、可視スペクトル全体の光を操作するためにメタマテリアル クローキング デバイスを配置する必要があることです。そして最後に、通常であればその人に届く光が遮蔽装置の周りにそらされるため、遮蔽装置は内部の人間を暗闇に陥らせます。
メタマテリアルの研究と資金提供が現在のペースで続けられれば、これらの課題はすぐに克服される可能性があります。しかし、この技術が実用化される前に解決しなければならない課題は他にもあります。 DARPA プロジェクトの要求の 1 つは、プロジェクトが非対称であることです。これは、内側の着用者は外を見ることができますが、スーツの外側にいる人には見えないことを意味します。これらの問題が解決されれば、将来の軍隊を見つけるのは非常に困難になるかもしれません。
