隠蔽装置

クローキング装置とは、宇宙船や個人などの物体を電磁スペクトルの一部に対して部分的または全体的に見えなくすることができる、架空のステルス技術である。架空のクローキング装置は、長年にわたりさまざまなメディアで プロット装置として使用されてきました。

科学研究の進展^[1]は、現実世界のクローキング装置は少なくとも1つの波長の電磁放射から物体を隠すことができることを示しています。科学者はすでにメタマテリアルと呼ばれる人工材料を使用して、物体の周りの光を曲げています。^[2] しかし、スペクトル全体にわたって、クローキングされた物体はクローキングされていない物体よりも散乱します。^[3]

透明人間になる魔法の力を持つマントは、物語が語られ始めた初期の頃から登場している。現代のSFの出現以来、このテーマには、現実に基づいたさまざまなバリエーションが考えられてきた。スタートレックの脚本家ポール・シュナイダーは、1958 年の映画「ラン・サイレント、ラン・ディープ」と1957 年に公開された「The Enemy Below」に一部触発され、宇宙旅行における潜水艦の潜水に似たものとしてクローキングを想像し、1966 年のスタートレックのエピソード「Balance of Terror」でそれを採用した。このエピソードで、彼は宇宙船でクローキング装置を広範に使用しているロミュラン種族を紹介した。 (彼はまた、同じエピソードで、上記のように「選択的に光を曲げる」透明化には膨大な電力が必要になると予測した。)スタートレックの別の脚本家であるDC フォンタナは、やはりロミュラン人が登場する1968 年のエピソード「エンタープライズ号の事件」で「クローキング装置」という用語を作り出した。

スタートレックでは、この装置の使用に制限を設けている。宇宙船はステルス状態の間は武器を発射したり、防御シールドを使用したり、転送装置を操作したりすることができない。^[4]そのため、発射するには「ステルス解除」する必要がある。これは、潜水艦が魚雷を発射するために「浮上」する必要があるのと本質的に同じである。^[5]

それ以来、作家やゲームデザイナーは、『ドクター・フー』、『スター・ウォーズ』、『スターゲイト』など、他の多くのSF作品にもステルス装置を組み込んできました。

実用的で架空のクローキング装置は、ステルス機で使用される基本技術の延長である可能性がある。例えば、レーダーを吸収する暗色塗料、光学迷彩、外面を冷却して電磁放射（通常は赤外線）を最小限に抑える、その他の電磁放射を最小限に抑える技術、物体からの粒子放射を最小限に抑える技術などである。遠隔探知装置を妨害して混乱させる特定の装置の使用は、このプロセスに大いに役立つが、より正確には「アクティブ迷彩」と呼ばれる。あるいは、メタマテリアルは、電磁放射を「クローキングされた」物体の周りを自由に通過させる理論的な可能性を提供する。^[6]

光学メタマテリアルは、不可視性スキームのいくつかの提案で取り上げられています。「メタマテリアル」とは、その構成物質ではなく、構造によって屈折特性が決まる材料を指します。変換光学を使用すると、「マント」の光学パラメータを設計して、光を特定の領域に誘導し、特定の波長帯で不可視にすることができます。^{[7] [8]}

これらの空間的に変化する光学パラメータは、いかなる自然素材にも対応していませんが、メタマテリアルを使用して実装できます。クローキングにはいくつかの理論があり、さまざまな種類の不可視性を生み出しています。^{[9] [10] [11]} 2014年、科学者は濁った水の中で優れたクローキング性能を実証し、霧に包まれた物体は、メタマテリアルで適切にコーティングすると完全に消えることを実証しました。これは、雲、霧、牛乳、すりガラスなどで発生する光のランダムな散乱と、メタマテリアルコーティングの特性が組み合わさったためです。光が拡散すると、物体の周りのメタマテリアルの薄いコートは、さまざまな照明条件下でその物体を本質的に見えなくすることができます。^{[12] [13]}

アクティブ カモフラージュ(またはアダプティブ カモフラージュ) は、色や明るさを変更できるパネルやコーティングを使用して、物体 (通常は軍事目的のもの) を周囲に溶け込ませるカモフラージュ技術のグループです。アクティブ カモフラージュは、物体を視覚的に検出されないようにカモフラージュする技術の完成形となる可能性を秘めていると考えられます。

光学迷彩はアクティブ迷彩の一種で、着用者の真後ろの風景の画像を投影した布を身に着けることで、着用者が透明に見えるようになります。このシステムの欠点は、着用者が動くと、布が物体の動きに追いつくため、目に見える歪みが生じることが多いことです。このコンセプトは今のところ理論と概念実証のプロトタイプの段階にしか存在しませんが、多くの専門家は技術的には実現可能だと考えています。

イギリス軍が目に見えない戦車をテストしたとの報告がある。 ^[14]

特定の密度範囲のプラズマは、広帯域波の特定の帯域幅を吸収し、物体を見えなくする可能性があります。しかし、空気中でプラズマを生成するのはコストがかかりすぎるため、代わりに薄い膜の間にプラズマを生成するという現実的な代替手段があります。 ^[15]国防技術情報センターもプラズマを減らすRCS技術の研究を進めています。 ^[16] プラズマクローキング装置は1991年に特許を取得しました。^[17]

メタスクリーンのプロトタイプは、厚さわずか数マイクロメートルで、限られた範囲で、自然な環境、自然な位置、あらゆる方向、すべての観察者の位置にあるマイクロ波から3Dオブジェクトを隠すことができると主張されているクローキングデバイスです。テキサス大学オースティン校のアンドレア・アルー教授によって作成されました。^[18]

メタスクリーンは、66マイクロメートル厚のポリカーボネートフィルムと、漁網に似た20マイクロメートル厚の銅ストリップの配列で構成されていました。実験では、メタスクリーンに3.6GHzのマイクロ波が当たると、同じ周波数の位相の異なるマイクロ波が再放射され、隠れている物体からの反射が打ち消されました。^[18] この装置は、マイクロ波の散乱を一次的にしか打ち消しませんでした。^[18]同じ研究者が前年に「プラズモニッククローキング」に関する論文を発表しました。 ^[19]

ロチェスター大学の物理学教授ジョン・ハウエルと大学院生ジョセフ・チョイは、一般的な光学レンズを使用してマクロスケールで可視光遮蔽を実現するスケーラブルな遮蔽装置「ロチェスタークローク」を発表しました。この装置は、光路を遮る物体の周囲に光線を向ける4つのレンズで構成されています。^[20]

クローキングの概念は光学に限らず、物理学の他の分野にも応用できます。たとえば、特定の周波数の音響をクローキングしたり、機械工学の接触をクローキングしたりすることが可能でした。これにより、物体は音に対して「見えなくなる」ようになり、さらには接触からも隠されます。^[21]

• マント
• 不可視
• 透明マント
• メタマテリアル
• フィラデルフィア実験
• ステルス技術

• テキサス大学オースティン校、コックレル工学部、テキサス大学オースティン校の研究者が超薄型透明マントを開発、2013 年 3 月 26 日。
• New Journal of Physics、「自由空間における有限長ロッドの散乱抑制のための超低プロファイルクロークの実証」、JC Soric、PY Chen、A Kerkhoff、D Rainwater、K Melin、Andrea Alù、2013 年 3 月。
• New Journal of Physics、「自由空間における 3 次元プラズモニック クローキングの実験的検証」、D Rainwater、A Kerkhoff、K Melin、JC Soric、G Moreno、Andrea Alù、2012 年 1 月。
• Physical Review X、「隠蔽された物体は本当に散乱が少ないのか」、Francesco Monticone と Andrea Alù 著、2013 年 10 月。