El principio del camuflaje #2

Un ejemplo notable de camuflaje óptico en el espectro visible que no requiere metamateriales complejos es la «Capa de Rochester».

Investigadores de la Universidad de Rochester demostraron que una disposición calculada con precisión de cuatro lentes estándar puede crear una región del espacio en la que un objeto desaparece por completo de la vista del observador.

El mecanismo funciona enfocando la luz de fondo a través de la primera lente en un único punto; a continuación, la luz se desvía y es realineada por las lentes siguientes, de modo que elude la región central (donde se encuentra el objeto que se desea ocultar).

A diferencia de experimentos anteriores, esta configuración es multidireccional y funciona en un determinado rango angular (unos 15 grados) sin distorsionar la imagen del fondo.

Esta técnica es escalable; se pueden utilizar lentes más grandes para ocultar objetos de mayor tamaño.

Entre sus posibles aplicaciones se encuentra la cirugía, donde un cirujano podría ver a través de sus propias manos para obtener una mejor visión del campo operatorio.

OCULTACIÓN DIGITAL

Un enfoque más moderno combina sensores y pantallas para crear la ocultación digital.

En este método, el fondo situado detrás de un objeto es escaneado por cámaras y se muestra en tiempo real en una pantalla de alta resolución situada en la parte frontal del objeto.

Para garantizar que la ilusión funcione desde diferentes ángulos de visión, se utilizan matrices lenticulares para dirigir la luz de la pantalla de tal forma que cada observador vea exactamente la imagen que corresponde a su perspectiva del fondo.

Sin embargo, la investigación va más allá de las simples pantallas.

Las denominadas metasuperficies inteligentes integran sensores y elementos activos directamente en la superficie del material.

Mediante algoritmos de aprendizaje automático, estas superficies pueden adaptar sus propiedades electromagnéticas en milisegundos a un entorno cambiante o a direcciones variables de incidencia de las ondas.

Un sistema de este tipo puede decidir de forma autónoma cómo debe reflejarse o desviarse una señal entrante para mantener el objeto oculto.

EXTINCIÓN POR DISPERSIÓN

Otro enfoque físico del camuflaje es la cancelación por dispersión.

En este método, un objeto se rodea de una capa formada por un material cuyo campo de dispersión es exactamente opuesto al del objeto.

Cuando ambos campos interfieren entre sí, se anulan mutuamente (interferencia destructiva), y todo el sistema resulta neutro para un observador o sensor externo.

Esta técnica resulta especialmente eficaz para objetos más pequeños que la longitud de onda y se utiliza en la tecnología de sensores para hacer invisibles los detectores, de modo que no interfieran con el campo que deben medir.

MONITORIZACIÓN DE LA FIRMA TÉRMICA Y MULTIESPECTRAL

En algunos escenarios, la detección mediante sensores infrarrojos y térmicos supone una amenaza mayor que la observación visual.

Un objeto caliente destaca claramente sobre un fondo más frío en el espectro infrarrojo.

Por lo tanto, un camuflaje eficaz debe ser capaz de suprimir la radiación térmica o modularla de tal manera que se funda con el entorno.

El óxido de vanadio es un ejemplo paradigmático de material inteligente en termodinámica.

A una temperatura de unos 68 °C, sufre una transición de fase estructural, pasando de semiconductor a metal.

Durante este proceso, su emisividad infrarroja cambia bruscamente.

Los experimentos han demostrado que los objetos recubiertos con una capa fina (aproximadamente 150 nanómetros) parecen más fríos en las imágenes térmicas de lo que realmente están cuando se calientan, ya que la superficie reduce drásticamente la emisión de fotones infrarrojos.

Mediante la introducción de defectos o dopantes como el tungsteno, la temperatura a la que se produce este efecto puede reducirse hasta la temperatura ambiente.

Una investigación reciente realizada en China utiliza aleaciones de indio, antimonio y teluro, que también pueden alternar entre los estados amorfo y cristalino.

Inspirándose en las propiedades infrarrojas de las plantas de la familia de las rosáceas, como los manzanos, se ha desarrollado un material que es prácticamente indetectable tanto en la luz visible como en el espectro infrarrojo.

Una capa adicional de sulfuro de zinc permite además personalizar el patrón de color y la textura geométrica de la superficie, lo que hace posible un camuflaje multiespectral perfecto.

Un sistema para vehículos blindados que ya se encuentra en fase de pruebas es el sistema ADAPTIV.

Consiste en una cubierta exterior formada por baldosas hexagonales que funcionan como elementos termoeléctricos.

Estas baldosas pueden calentarse o enfriarse de forma individual.

En combinación con cámaras infrarrojas que escanean la temperatura ambiente, el tanque puede adaptar su firma térmica al entorno en tiempo real.

Además, es posible dotar al tanque de la firma de un objeto completamente diferente (como un turismo o una roca grande) para engañar al enemigo sobre la verdadera naturaleza de la amenaza.

DISPOSITIVO DE CAMUFLAJE ACÚSTICO

Los metamateriales que hacen posible este tipo de «juego del escondite» no se limitan a la luz.

También pueden diseñarse para las ondas sonoras.

Sin embargo, el sentido del oído difiere de la vista en un pequeño detalle: se basa principalmente en captar las ondas sonoras emitidas por un objeto.

Por el contrario, solo podemos ver un objeto (no luminoso) si este refleja ondas de luz.

Y eso es precisamente lo que los dispositivos de camuflaje óptico están diseñados para impedir.

En acústica, el problema es considerablemente más complicado.

Aunque un dispositivo de camuflaje podría garantizar que un objeto dejara de reflejar ondas sonoras, la tecnología es impotente frente a las ondas sonoras emitidas por ese mismo objeto.

El héroe de película que pise una ramita seguirá delatándose ante los secuaces del mal.

No obstante, la tecnología también resulta interesante para aplicaciones prácticas.

En primer lugar, para el ámbito militar: los buques de guerra utilizan la detección acústica activa (el sonar) para cazar submarinos, y los torpedos se dirigen hacia sus objetivos mediante el sonar.

Si fuera posible impedir la reflexión del sonido procedente de un submarino, las pantallas de detección de los buques de búsqueda permanecerían en blanco.

El concepto se basa en los denominados cristales sónicos que poco tienen que ver con los cristales en el sentido de la física del estado sólido.

En su lugar, consisten en disposiciones asimétricas de cilindros que dispersan el sonido, fabricados con dos materiales diferentes.

Este enfoque logra la anisotropía de masa necesaria para un metamaterial acústico.

En comparación con el camuflaje óptico, la tecnología ofrece la ventaja de que apenas depende de la longitud de onda: por encima de una determinada frecuencia umbral, que viene determinada por las propiedades de los cilindros, es eficaz en todo el espectro.

Además, es relativamente tolerante a las desviaciones de fabricación en el metamaterial.