משרד המלחמה
DOW-UAP-D141, AAWSAP DIRD, מטא-חומרים ליישומי תעופה וחלל, אפריל 2010
DOW-UAP-D141_AAWSAP-DIRD-Metamaterials-for-Aerospace-Applications-April-6-2010.pdf
תצוגות מהעמודים הראשונים של המסמך · בקובץ אין תמונה / רישום / קטע עיתונות.
// אין תצוגות מקדימות
הקובץ אינו מכיל תוכן ויזואלי שזוהה (תמונה / קליפינג / רישום). תוכן המסמך זמין דרך ה-OCR למטה ובהורדת המקור.
// הערת המראה
// מה תמצאו כאן?
// תקציר רשמי
מסמך זה הוא מסמך עזר מודיעיני ביטחוני (DIRD), פורמט עזר טכני שבו השתמשה סוכנות המודיעין הביטחוני (DIA) כדי לתעד ידע בסיסי בנושא מסוים לשימוש אנליטי עתידי. מוטב להבין מסמכי DIRD כתוצרי עזר וסינתזה ולא כמחקר מקורי. זהו אחד מ-38 מסמכי DIRD שהופקו במסגרת תוכנית יישומי מערכות נשק תעופתיות-חלליות מתקדמות (AAWSAP) בין 2009 ל-2011. מאחר שהיקפה של AAWSAP התיר מגוון רחב של נושאים תומכים, לא כל מסמך DIRD בסדרה עוסק ישירות במערכות תעופה וחלל או בהערכת איומים עתידיים. הסיכום שלהלן משקף את היקפו ואת מסגורו של ה-DIRD בעת כתיבתו, ואין לקרוא אותו כמרמז על תיקוף עדכני של המושגים הנדונים. DIRD זה סוקר מטא-חומרים - מבנים מהונדסים שנועדו לשלוט בגלים אלקטרומגנטיים בדרכים שחומרים רגילים אינם מסוגלים להן - וטוען שערכם העיקרי לתעופה וחלל טמון בתכונות אופטיות ומיקרוגליות חריגות, יחד עם מזעור משמעותי של רכיבים. הדו"ח סוקר יישומים אפשריים ובהם הדמיה בתחום תת-אורך-הגל, מוליכי גלים ולייזרים קומפקטיים, קצירת אנרגיה, בולעים מתכווננים, התקנים לא-הדדיים וחומרים ניתנים למיתוג, בדגש מיוחד על שימושים בתת-אדום ובמיקרוגל לחישה, לניהול הספק וליעילות המטען. הוא מציין שרבים מן היישומים השאפתניים ביותר תלויים בתפוקה המעשית של תחום שעודנו בחיתוליו, במיוחד במטא-חומרים אופטיים, שבהם הושגו רק הדגמות מוגבלות והייצור נותר מגבלה מרכזית. המסמך מציג את המטא-חומרים כתחום חומרים מתקדמים מבטיח, בעל יישומי נישה אמינים ופוטנציאל רחב יותר לטווח הארוך. בוצעו השמטות כדי להגן על זהות עדי ראייה, מיקומי מתקנים ממשלתיים, או מידע פוטנציאלית רגיש על אתרים צבאיים שאינם קשורים ל-UAP. לא בוצעו השמטות בקבצים שפורסמו תחת הנחיית הנשיא טראמפ בנוגע למידע על טבעם או קיומם של מפגשים שדווחו כ-UAP או תופעות נלוות.
הצגת המקור באנגלית
// סיכום מורחב
"מטא-חומרים ליישומי תעופה וחלל" (Metamaterials for Aerospace Applications) הוא מסמך עזר מודיעיני ביטחוני (DIRD) שהוכן עבור סוכנות המודיעין הביטחוני (DIA) במסגרת תוכנית AAWSAP, ותאריכו באתר war.gov הוא 6 באפריל 2010. המסמך, כ-33 עמודי טקסט, סוקר כיצד מבנים מלאכותיים השולטים בגלים אלקטרומגנטיים יכולים להקטין רכיבים אופטיים ומיקרוגליים, לאפשר הדמיה מעבר לגבול העקיפה ולקצור אנרגיה בתת-אדום עבור "פלטפורמות תעופה וחלל מתקדמות". חלק ניכר ממנו מתאר ניסויים ותוצאות ראשוניות של קבוצת המחקר של המחבר עצמו, ואין בו כל התייחסות לתצפיות או למקרים של UAP.
רקע
לפי עמוד השער, המסמך הוכן בידי חטיבת תמיכת הרכש (DW0-3) של משרד ההתרעה הביטחונית (Defense Warning Office) שבמנהלת הניתוח של ה-DIA. שם המחבר מופיע רק בכינוי "AAP Person 78", ושם מנהל התוכנית מופיע בכינוי "AAP Person 1". ההערה המנהלית מציינת שזהו אחד מסדרת דו"חות טכנולוגיה מתקדמת שהופקו בשנת הכספים 2009 במסגרת התוכנית, שנקראת כאן AAWSA (בלי ה-P), ושהפצה נוספת של התצלומים בפרסום אסורה בשל זכויות יוצרים. העמודים מסומנים "בלתי מסווג, לשימוש רשמי בלבד" (UNCLASSIFIED//FOR OFFICIAL USE ONLY).
כפי שמסביר התיאור הרשמי, מסמכי DIRD הם תוצרי עזר וסינתזה, ותוכנית AAWSAP הפיקה 38 מסמכים כאלה בין 2009 ל-2011. מסמך זה בנוי כסקירת ספרות מדעית שמשולבים בה רעיונות ומדידות מעבדה של המחבר. הוא מנוסח כולו במונחי פיזיקה הנדסית: מקדם שבירה, מקדם דיאלקטרי (פרמיטיביות), חדירות מגנטית, גלים דועכים (אוונסנטיים) וגבול העקיפה.
מה כתוב במסמך
המסמך פותח בתוכן עניינים וברשימה של 26 איורים, ועובר לפרקים הבאים: הגדרת המטא-חומרים, הדמיה מתחת לגבול העקיפה, מזעור מעגלים ומוליכי גלים באמצעות האטת פולסים, קצירת אנרגיה, חומרים כיראליים לא-הדדיים, חומרים מתכווננים וניתנים למיתוג, ולבסוף סיכום ומסקנות ורשימת מקורות.
הגדרת המטא-חומרים
מטא-חומר מוגדר כ"תווך מלאכותי שתכונותיו (מכניות, אופטיות, מגנטיות או אחרות) אינן נמצאות בחומרים טבעיים". המחבר מתמקד במטא-חומרים אלקטרומגנטיים ואופטיים, שיכולים להציג תכונות קיצוניות כמו מקדם שבירה שלילי, המחייב שהפרמיטיביות והחדירות המגנטית יהיו שליליות שתיהן. הוא מסביר מדוע הכינוי הישן "חומרים שמאליים" (left-handed) נזנח: בחומרים כאלה כיוון זרימת האנרגיה וכיוון מהירות הפאזה מנוגדים, אבל הכינוי יצר בלבול עם מבנים סליליים (כיראליים).
אבן הבניין הטיפוסית היא מהוד טבעת מפוצלת (SRR), שנותן למבנה תגובה מגנטית חזקה. הדוגמה באיור 1 היא תא שפועל ב-10 ג'יגה-הרץ וגודלו עשירית מאורך הגל, טבעת ריבועית של 3 מ"מ מנחושת בעובי 17 מיקרון על מצע Duroid 5870. לדברי המחבר, דווקא הגודל הקטן מאורך הגל הוא שמבדיל מטא-חומרים מ"בני דודיהם", הגבישים הפוטוניים. לצד אלה מתוארים מהוד טבעת חשמלי (ERR) לשליטה בתגובה החשמלית, חומרים בעלי פרמיטיביות בלתי מוגדרת (IPM), חומרים שהפרמיטיביות שלהם קרובה לאפס (ENZ), ומטא-חומרים משלימים (CMM), שהם חריצים בתוך משטח מתכת רציף במקום מבני מתכת על מצע.
המחבר קובע שהמזעור, הנובע מהאופי התהודתי של כל תא, הוא שהופך את המטא-חומרים למעניינים לתעופה וחלל, "שבה משקל וגודל קטנים הם הכרחיים". לדבריו, ההתקדמות הבולטת עד כה הייתה בתחום המיקרוגל, אבל התחום האופטי (נראה, תת-אדום ותת-אדום בינוני) טומן בחובו את היישומים המהפכניים. הוא מדגיש שמטא-חומרים אופטיים הם "תחום חדש מאוד", ושקיימות רק הדגמות ניסיוניות בודדות של מבנים רב-שכבתיים אמיתיים: מבנה "רשת דייגים" (fishnet) מכסף בצורת מנסרה שהדגים מקדם שבירה שלילי באורך גל תקשורת של 1.5 מיקרון, ושכבות מוליכים למחצה מסוממות שהדגימו שבירה שלילית בתת-אדום הבינוני. הקושי העיקרי, כך נכתב, הוא שהמומנט המגנטי של רוב המבנים קטן בהרבה מהמומנט החשמלי, ובתדרים גבוהים תהודות אלקטרוסטטיות משבשות את הפעילות המגנטית.
בהמשך הפרק המחבר מציג את עבודת קבוצת המחקר שלו באוניברסיטת טקסס באוסטין: תכנון העדשה-העל הראשונה מסוג P-NIM (מטא-חומר פלסמוני בעל מקדם שבירה שלילי), שיטות לניתוח תכונות אופטיות של ננו-מבנים פלסמוניים, מימוש ניסיוני של "עדשה מושלמת" ובולע "מושלם" רחב-זווית לקרינת תת-אדום בינוני (WAPAMIR). לאחר מכן מופיעה רשימת תקציר של ארבעה כיווני יישום, שכל אחד מהם מפורט בפרקים הבאים.
הדמיה מתחת לגבול העקיפה
עדשת-העל (super-lens) מתוארת כאחד היישומים המוקדמים של מטא-חומרים: היא מגבירה את הגלים הדועכים הנושאים את הפרטים הקטנים מאורך הגל ומעבירה את הדימוי הלאה, אבל עדיין דורשת מיקרוסקופ סורק בשדה הקרוב (NSOM) כדי לקרוא אותו. המחבר מביא כאן תרחיש מעניין: משלחת חלל לכוכב לכת אחר שתמצא אולי עדות לחיים ברמת התא, ותצטרך לבחון את מבנה התא בסביבתו הטבעית, שככל הנראה תהיה נוזלית, בלי לגעת בו. ניסוי כזה, לדבריו, טרם נערך, אבל נערך ניסוי שבו הודמו חורים בגודל עשרים מאורך הגל, שנחרטו בזהב בקרן יונים ממוקדת (FIB) והוסתרו מתחת לשכבת סיליקון דו-חמצני, דרך עדשת-על מסיליקון קרביד (SiC). הניגוד הגבוה ביותר באמפליטודה נמדד ב-10.85 מיקרון, ובפאזה ב-11.03 וב-10.65 מיקרון.
מאחר ש-NSOM על אביזריו אולי לא ייכנס לפלטפורמה תעופתית-חללית, המסמך סוקר חלופות. "עדשת-על היפרבולית" (hyper-lens) עשויה מחומר בעל פרמיטיביות בלתי מוגדרת בצורה מתרחבת, ומגדילה את הדימוי עד שאפשר לראותו במיקרוסקופ רגיל. בהדגמה באולטרה-סגול נעשה שימוש ב-16 שכבות של כסף ותחמוצת אלומיניום, שהפרידו בין קווים ברוחב 35 ננומטר במרווח 150 ננומטר באורך גל של 400 ננומטר, והדימוי המוגדל (מרווח 350 ננומטר) נראה בבירור. גרסה אחרת היא מערך של חוטי מתכת דקים המתכנסים לחוד, שהגדיל עצם בגודל 1/25 מאורך הגל פי חמישה. "עדשת-על לשדה הרחוק" (FSL) משתמשת בסריג נוסף שממיר את הגלים לשדה הרחוק, ובהדגמה הפרידה בין שני ננו-חוטים, חריץ ברוחב 50 ננומטר ומרווח 70 ננומטר, שמיקרוסקופ רגיל לא הצליח להבחין ביניהם.
הבעיה שנותרה, לפי המסמך, היא ש"סדרי עקיפה" שונים נשלחים לאותו גלאי ומתערבבים. כאן מוצגת שיטה שהקבוצה של המחבר החלה לפתח: הולוגרפיה טומוגרפית עם שתי קרני לייזר קוהרנטיות ושני גלאים, שבה השוואת העוצמות בשני הגלאים כפונקציה של הפרש הפאזה בין הקרניים מאפשרת להפריד בין הסדרים. ה-IPM נבנה במעבדה משכבות SiO2-SiC-SiO2, ושכבות ה-SiC נשלחו לדברי המחבר מפרופסור פרו (Ferro) מאוניברסיטת ליון בצרפת. המחבר מדגיש שאף אחד מהניסויים אינו הדמיה של ממש, אבל הם השיגו שתי אבני דרך: הוכחה שבתחום תדרים מסוים גלים מתחת לגבול העקיפה מתפשטים דרך ה-IPM בהנחתה קטנה יותר מגלים רגילים, תוצאה שהוא מכנה "מנוגדת לאינטואיציה", ומדידה ראשונית של התאבכות בין גלים כאלה באורכי גל של 10.8 ו-11.3 מיקרון. לדבריו, עם שתי אבני דרך אלה אפשר לעבור לניסויי הדמיה אמיתיים.
מזעור רכיבים והאטת פולסים
מהירות האור מגבילה את גודלם של רכיבים: מכשיר שמעבד פולס מיקרוגל של ננו-שנייה אחת חייב להיות באורך רגל אחת לפחות. האטת הפולס מקצרת את האורך הנדרש. המחבר מזכיר עבודה קודמת על דחיסת פולסים בפלזמה ממוגנטת, אך קובע שהתקני פלזמה אינם מתאימים לתעופה וחלל בגלל גודלם, צריכת ההספק והסלילים המגנטיים הגדולים. במקומם הוא סוקר את רעיון "הקשת הלכודה" (trapped rainbow): מוליך גל שליבתו מטא-חומר בעל מקדם שבירה שלילי ועוביו הולך וקטן, כך שכל רכיב תדר נעצר בנקודה אחרת. לדבריו, הסיכוי לייצר חומר כזה באופטיקה בהפסדים נמוכים "עדיין רחוק במידת מה".
החלופה שהוא מציע היא אנלוג של שקיפות מושרית אלקטרומגנטית (EIT), תופעה שנחשבה קוונטית בלבד. מתוארת "מולקולה פלסמונית": אנטנה "קורנת" באורך 128 ננומטר לצד זוג אנטנות "אפלות" באורך 100 ננומטר, שבאורך גל של 700 ננומטר מבטלות כמעט את ההחזרה ומעלות את המעבר לכמעט מאה אחוז. במבנה רב-שכבתי כזה האור מואט פי 30 או יותר. אור איטי, כך נכתב, קל לשליטה ומגביר תהליכים לא-ליניאריים, ותכנונים בתחומי התת-אדום והמיקרוגל עשויים להועיל לפלטפורמות תעופה וחלל יותר מהתחום הנראה.
קצירת אנרגיה ובולעים "מושלמים"
הפרק הארוך במסמך עוסק בבולעים של קרינת תת-אדום. המחבר מסביר שצילום תת-אדום ביום נשען על הבדלי החזרת אור השמש בין משטחים כמו שלג, קירות לבנים, בטון ודשא, ושהבדלים אלה גדולים במיוחד בין 2 ל-3 מיקרון. מעל 10 מיקרון שולטת פליטה תרמית, ו"זוהר כדור הארץ" מרוכז בעיקר בין 3 ל-14 מיקרון, טווח שיכול לשמש לפי המסמך "לקציית אנרגיה בלילה" בלוויינים בגובה רב. בולעים צרי-סרט יכולים לשמש במערכי בולומטרים לניווט בחלל לפי אותות תת-אדום חלשים מגרמי שמיים מסוימים, ומערך של גלאים המכוונים לתדרים שונים יאפשר הדמיה היפר-ספקטרלית וקביעה מדויקת של טמפרטורת המקור.
נסקרים בולע מיקרוגל "מושלם", גרסה לתחום הטרה-הרץ בעובי 6 מיקרון עם בליעה של 70 אחוז, והבעיה שהבליעה בתכנון המקורי צנחה כבר בזווית פגיעה של 20 מעלות. לעומתו מוצג תכנון רחב-זווית של קבוצת המחבר, מבנה מבוסס כסף הפועל ב-1,550 ננומטר, שלפי חישוב המסמך שומר על בליעה של כ-97 אחוז גם בזווית של 30 מעלות. בין התרחישים: פלטפורמה מוטסת שמקבלת הספק מלייזר תת-אדום רב-עוצמה על הקרקע, בחלונות השקיפות של האטמוספרה (3 עד 4 מיקרון, וסביב 10 מיקרון); ותאים תרמו-פוטו-וולטאיים (TPV), שלדברי המחבר "יותקנו כמעט בוודאות" בפלטפורמות העתיד, ושכבר הוכחו כמגדילים פי שלושה את טווח הנסיעה של מכוניות חשמליות ניסיוניות. כדוגמה מובא ממיר GaSb, שמתאים לפולט סלקטיבי סביב 1.7 מיקרון.
בהמשך מתוארים ניסויים שהמחבר מציין שטרם פורסמו: שכבת SiC בעובי 500 ננומטר על מראת מתכת מחזירה פחות מ-3 אחוזים באורך גל של 13.1 מיקרון, כלומר בולעת 97 אחוז בשכבה שעוביה 1/25 מאורך הגל, תופעה המוסברת בעזרת עקרון "מסך סליסברי" מעולם המיקרוגל. משם נשאלת השאלה אם מראה "דולפת" יכולה לשפר בליעה, והתשובה הראשונית חיובית: מראת זהב חלקה נותנת בליעה של 40 אחוז, ומראה מחוררת במערך פתחים בצורת U מעלה אותה ל-75 אחוז. למבנה זה קוראת הקבוצה "מטא-מראה" (MetaMirror), והיא מזהה שני מנגנונים פיזיקליים שמאפשרים אותו. לפי המסמך, לוויינים יכולים לטעון סוללות בלילה מזוהר כדור הארץ, ומטר רבוע של משטח שחור בטמפרטורת החדר קורן 460 ואט. הפרק מסתיים בארבע שאלות פתוחות: התלות בזווית, האפשרות לבליעה רחבת-סרט, תאים שאינם תלויים בקיטוב, והאם אפשר להחיל את הרעיון על אור נראה ועל קציר אנרגיית שמש.
חומרים כיראליים לא-הדדיים: מבודדים אופטיים
מבודדים אופטיים מגינים על רכיבים פעילים במערכות סיבים אופטיים מפני החזרות, וחשיבותם רבה, כך נכתב, בפלטפורמות שבהן "יש להימנע מתיקונים בכל מחיר". הגישה הנפוצה, מסובבי פאראדיי מגנטיים, מגושמת, והמחבר מציע גישה לא-ליניארית שטרם פורסמה: המרת מצבים אדיאבטית בלתי הפיכה בזמן (ATIMC) בסיב אופטי מפותל בעל פסיעה משתנה. אור שנכנס קדימה עובר בלי אובדן, ואור שמוחזר לאחור מומר כולו למצב מעטפת ודועך. הסימולציה שמוצגת היא של סיב בעל ליבה אליפטית של 2 על 1.8 מיקרון, מעטפת ברדיוס 20 מיקרון, פסיעה סביב 166 מיקרון שמשתנה ב-6 אחוזים לאורך 500 מ"מ, באורך גל של 1.5 מיקרון והספק שיא של 3.5 ואט. בהמשך מוצע לממש את הרעיון גם במבני ה-EIT מהפרק הקודם, עם דיודת קיבול משתנה (varactor) כמקור הלא-ליניאריות.
חומרים מתכווננים וניתנים למיתוג
תכונותיהם של רוב המטא-חומרים נקבעות בייצור, ולפי המחבר זה "מכשול רציני" לשימוש בחקר החלל. נסקרות שתי דוגמאות: מטא-חומר לתחום הטרה-הרץ שנשלט חשמלית באמצעות מתח הפוך על שכבת GaAs מסוממת, שלפי מחבריו עולה כמאפנן על המאפננים החשמליים המתקדמים בסדר גודל אחד ופועל בטמפרטורת החדר; וטבעות מפוצלות עם קבלים מסרט דק של בריום-סטרונציום טיטנאט (BST), שתדר התהודה שלהן מתכוונן במתח על פני 140 מגה-הרץ סביב 1.75 ג'יגה-הרץ, והחדירות המגנטית שלהן עוברת בין ערכים חיוביים לשליליים.
סיכום ומסקנות
המחבר מודה ש"קשה לקבוע במדויק" אילו יישומים ימצאו המטא-חומרים בתעשיית התעופה והחלל, ומונה שלוש תכונות שמתאימות אותם לה: מזעור רכיבים אופטיים, אופני הדמיה חדשים מתחת לגבול העקיפה בלי מיקרוסקופ שדה קרוב, ובולעים יעילים, רחבי-זווית ומתכווננים לקציר פוטונים מלייזרים על הקרקע, מזוהר כדור הארץ או מהכוכבים. הוא כותב שהמטא-חומרים "עומדים לחולל מהפכה" בדרך שבה אור נלכד ומשמש להדמיה, אך מסייג שהם "עדיין תחום מחקר אקדמי". המסמך נחתם ברשימת מקורות מדעיים מכתבי עת כמו Science, Nature ו-Physical Review Letters.
פרטים בולטים
- המסמך מעלה תרחיש של משלחת חלל שתבחן תא חי בסביבה נוזלית על כוכב לכת אחר בלי לגעת בו, כהצדקה להדמיה מתחת לגבול העקיפה.
- לפי המסמך, שכבת SiC בעובי 500 ננומטר על מראת מתכת בולעת 97 אחוז מהקרינה באורך גל של 13.1 מיקרון.
- מראת זהב מחוררת בפתחים בצורת U ("מטא-מראה") העלתה את הבליעה מ-40 ל-75 אחוז, ממצא שהמחבר מכנה פרדוקסלי.
- המסמך מציין שמטר רבוע של משטח שחור בטמפרטורת החדר קורן 460 ואט, ומציע שלוויינים יטענו סוללות בלילה מזוהר כדור הארץ.
- מוצע תרחיש של פלטפורמה מוטסת המונעת בלייזר תת-אדום מהקרקע, בחלון השקיפות של 3 עד 4 מיקרון או סביב 10 מיקרון.
- "מולקולה פלסמונית" של אנטנות באורך 128 ו-100 ננומטר מאטה אור פי 30 או יותר במבנה רב-שכבתי.
- שכבות ה-SiC לניסויים נשלחו לפי המסמך מאוניברסיטת ליון בצרפת.
מה לא נמצא במסמך
- שם המחבר ושם מנהל התוכנית הוחלפו בכינויים "AAP Person 78" ו-"AAP Person 1", וחלק מכתובת התוכנית חסר. אין במסמך שום התייחסות ל-UAP, לתצפיות או לטכנולוגיה של עצמים לא מזוהים.
- תאריך המסמך (6 באפריל 2010) ומיקומו (לאס וגאס) מופיעים רק בתיאור באתר war.gov; בגוף הטקסט אין תאריך, וההערה המנהלית מייחסת את הסדרה לשנת הכספים 2009.
- המשוואות לא שרדו את ה-OCR, ורבים מהאיורים והגרפים הם שברי טקסט בלתי קריאים. הפניות האיורים בגוף הטקסט אינן תואמות תמיד את מספור האיורים, ושמות של כמה מאיורי תוכן העניינים קטועים.
- רשימת המקורות קטועה: היא נגמרת במקור 35, מקור 28 חסר בה, ומקורות 36 ו-37, שהטקסט מפנה אליהם, אינם מופיעים. אחדות מההפניות חסרות פרטי כרך ועמוד.
- כמה מהתוצאות מוצגות כ"ראשוניות" או "שטרם פורסמו", והמסמך אינו מציג את המשך המחקר.
מונחים
- DIRD - מסמך עזר מודיעיני ביטחוני, פורמט סקירה טכנית של ה-DIA.
- SRR / ERR - מהוד טבעת מפוצלת (מגנטי) ומהוד טבעת חשמלי, אבני הבניין של מטא-חומרים.
- IPM - חומר בעל פרמיטיביות בלתי מוגדרת (היפרבולית), שמעביר גלים קטנים מאורך הגל.
- ENZ - מטא-חומר שהפרמיטיביות שלו קרובה לאפס.
- CMM - מטא-חומר משלים: חריצים במשטח מתכת רציף.
- NSOM - מיקרוסקופ אופטי סורק בשדה הקרוב.
- FSL - עדשת-על לשדה הרחוק.
- EIT - שקיפות מושרית אלקטרומגנטית, תופעה שמאפשרת להאט אור.
- TPV - תא תרמו-פוטו-וולטאי, הממיר חום לחשמל.
- ATIMC - המרת מצבים אדיאבטית בלתי הפיכה בזמן, העיקרון של המבודד האופטי המוצע.
// תוכן המסמך - תרגום
מטא-חומרים ליישומים אוויריים-חלליים
הוכן על ידי:
אגף תמיכה ברכש (DWO-3)
משרד ההתרעה הביטחוני
מנהלת הניתוח
סוכנות הביון הביטחונית (DIA)
מחבר: AAP Person 78
הערה מנהלית
אזהרת זכויות יוצרים: אין להפיץ הלאה את התצלומים שבפרסום זה.
מוצר זה הוא אחד מסדרת דוחות טכנולוגיה מתקדמת שהופקו בשנת הכספים 2009 במסגרת תוכנית יישומי מערכות נשק תעופתיות-חלליות מתקדמות (AAWSA) של משרד ההתרעה הביטחוני בסוכנות הביון הביטחונית. הערות או שאלות בנוגע למסמך זה יש להפנות אל AAP Person 1, מנהל תוכנית AAWSA, סוכנות הביון הביטחונית, לשכת CLAR/DWO-3, בניין 6000, וושינגטון.
תוכן העניינים
יישומים להדמיה מתחת לגבול העקיפה: על-עדשה (Super-Lens) והיפר-עדשה (Hyper-Lens) - 6
יישומים למזעור מעגלים ומוליכי גלים: האטה ותמרון של פולסים אלקטרומגנטיים (EMP) באמצעות מטא-חומרים מתקדמים - 16
מטא-חומרים כיראליים לא-ליניאריים ולא-הדדיים: לפיתוח התקנים אופטיים חדשניים…
איורים
איור 1. דוגמה לרכיב מטא-חומר: מהוד טבעת מפוצלת מגנטי
איור 2. דוגמה לרכיב מטא-חומר נוסף: מהוד טבעת חשמלי
איור 3. הגיאומטריה של תאי היחידה המקוריים של מטא-חומר מישורי (OE1-OE6) ו…
איור 4. מטא-חומרים אופטיים עדכניים לאורכי גל של תקשורת ו…
איור 5. תרשים סכמטי של העל-עדשה בעלת מקדם שבירה n=-1, המתאימה ל…
איור 6. תרשים סכמטי של העל-עדשה מבוססת SiC המדמה עצמים קטנים מאורך הגל; חומר בעל פרמיטיביות בלתי-מוגדרת (Indefinite Permittivity) באינפרה-אדום הבינוני - 5
איור 7. תפיסות תיאורטיות (משמאל) ומימוש ניסויי (מימין) של היפר-עדשה אופטית המסוגלת להגדיל עצמים שמתחת לגבול העקיפה לגודל נצפה - 9
איור 8. היפר-עדשה המבוססת על מערך מתכנס של חוטי מתכת - 10
איור 9. על-עדשה לשדה רחוק (FSL) המבוססת על מטא-חומר בעל פרמיטיביות בלתי-מוגדרת הממוקם בין העצם למישור הדמות
איור 10. הולוגרפיה טומוגרפית רב-קרנית ורב-גלאית של עצמים קטנים מאורך הגל באמצעות תווך בעל פרמיטיביות בלתי-מוגדרת (IPM) - 12
איור 11. הדגמה ניסויית ראשונה של גלים מתפשטים מתחת לגבול העקיפה בתווך בעל פרמיטיביות בלתי-מוגדרת (IPM) - 13
איור 12. תרשים סכמטי למדידה אינטרפרומטרית בשתי קרניים ושני גלאים
איור 13. מערך ניסויי למדידה אינטרפרומטרית בשתי קרניים ושני גלאים במעבדה, ותוצאות ניסוי ראשוניות - 15
איור 14. תרשים סכמטי של דחיסת פולס בפלזמה ממוגנטת - 16
איור 15. "הקשת הלכודה": מוליך גל בעל ליבה עם מקדם שבירה שלילי יכול לעצור…
איור 17. מטא-חומר רב-שכבתי אמיתי עם תא יחידה המוצג באיור 16: אנטנה מקרינה (רצועת מתכת יחידה) המצומדת לאנטנה "חשוכה"
איור 18. בולע מיקרוגל "מושלם" בפס צר…
+ // המקור באנגלית
// Excerpt (first ~3,000 chars)
Metamaterials for Aerospace Applications
Prepared by:
Acquisition Support Division (DW0-3)
Defense Warning Office
Directorate for Analysis
Defense Intelligence Agency
Author:
AAP Person 78
Administrative Note
COPYRIGHT WARNING: Further dissemination of the photographs in this publication is not authorized.
This product is one in a series of advanced technology reports produced in FY 2009
under the Defense Intelligence Agency, Defense Warning Office's Advanced Aerospace
weapon System Applications (AAWSA) Program. Comments or questions pertaining to
this document should be addressed to JAAP Person 1
J AAWSA Program
Manager, Defense Intelligence Agency, ATTN: CLAR/DWO-3, Bldg 6000, Washington,
ii
Contents
Applications to Sub-Diffraction Imaging: Super-Lens and Hyper-Lens .................. 6
Applications to Circuits and Waveguide Miniaturization: Slowing Down and
Manipulating Electromagnetic Pulses (EMP) Using Advanced Metamaterials ....... 16
Nonlinear Non-Reciprocal Chiral Metamaterials: For Developing Novel Optical
Figures
Figure 1. Example of a Metamaterial Component: The Magnetic Split Ring
Figure 2. Example of Another Metamaterial Component: Electric Ring Resonator
Figure 3. Geometry of Original Planar Metamaterial Unit Cells (OE1-OE6) and Their
Figure 4. Recent Optical Metamaterials for Telecommunication Wavelength and
Figure 6. Schematic of the SiC-based Super-lens Which is Imaging Sub-wavelength
Mid-Infrared Indefinite Permittivity Material .......................................... 5
Figures. Schematic of The Super-lens With n=-1 Refractive Index Corresponding
Figure 7. Theoretical Concepts (left panel) and Experimental Implementation
(right panel) of an Optical Hyperlens Capable of Magnifying Sub-
Diffraction Objects to Observable (larger than Size................................. 9
Figure 8. Hyperlens Based on a Converging Array of Metal Wires ........................ 10
Figure 9. Far-Field Super-lens (FSL) Based on an Indefinite Permittivity
Metamaterial Placed Between the Object and the Image-Releasing
Figure 10. Tomographic Multi-Beam Multi-Detector Holography of Sub-Wavelength
Objects Using Indefinite Permittivity Medium (IPM) ........................... 12
Figure 11. First Experimental Demonstration of Propagating Sub-Diffraction Waves
Figure 12. Schematic for 2-Beams/2-Detectors Interferometric Measurement
Figure 13. Experimental Setup for 2-Beams/2-Detectors Interferometric
in the Indefinite Permittivity Medium (IPM) ....................................... 13
Measurement in the Lab and Preliminary Experimental Results .......... 15
iii
Figure 14. Schematic of Pulse Compression in Magnetized Plasma ...................... 16
Figure 15. Trapped Rainbow: A Waveguide With Negative Index Core Can Stop
Figure 17. True Multi-Layer Metamaterial With a Unit Cell Shown in Figure16:
Radiative Antenna (Single Metal Strip) Coupled to a Dark Antenna
Figure 18. "Perfect" Narrow-Band Microwave Absorber .......................................…
// Full OCR
// עוד ממהדורה 06