Focus sur les techniques d'invisibilité

Publié le par Armée du futur

Si vous suivez les recherches concernant l'invisibilité, vous avez déjà entendu parler des métamatériaux,  des matériaux qui détournent les ondes électromagnétiques (donc la lumière) pour rendre les objets invisibles aux signaux en bandes étroites en jouant sur les propriétés électromagnétiques de l'objet. Les métamatériaux sont construits en associant au moins deux matériaux à l'échelle macroscopique et non par processus chimique. Ils ont une propriété particulièrement intéressante : leur indice de réfraction négative, qui leur permet de modifier la direction des ondes électromagnétiques dans un sens tout à fait particulier, rendant de ce fait possible l'invisibilité. Plusieurs travaux rendus publics ces derniers mois tracent des pistes pour l'invisibilité.
Des chercheurs chinois ont développé une 'porte de l'invisible' contrôlable à distance capable de bloquer tout type d'onde électromagnetique tout en laissant passer tous les autres objets physiques1. L'équipe a même résolu le problème de la faible largeur de bande opérationnelle, typique des métamatériaux. Pour ce faire, elle a associé des métamatériaux à indice de réfraction négative à des matériaux ferrites et à des optiques de transformation pour détourner de la porte la lumière et d'autres ondes électromagnétiques (effet de dispersion). Comme une mince couche d'air sépare les deux côtés de la porte, les autres objets peuvent la franchir sans subir de perturbations. En outre, cette configuration est modulable pour optimiser la permittivité et la perméabilité et isoler le champ magnétique proche grâce une réaction magnétique appropriée. Dans la gamme de fréquences où l'indice de réfraction du métamatériau est négatif, les gens se tenant à l'extérieur de la porte verront une sorte de miroir. Si l'indice de réfraction du métamatériau est dans le spectre visible (entre 300 et 800 nanomètres), il bloquera toute la lumière visible, mais un tel composite n'a pas encore été créé.
Quoique...
La réponse vient peut-être d'Espagne, et plus précisément de chercheurs de l'Université Autonome de Barcelone. Ces derniers ont conçu un matériau appelé dc métamatériau qui a la propriété de rendre les objets qu'il entoure indétectables aux champs magnétique et électromagnétique à basse fréquence, donc à la simple lumière, en annulant les champs magnétiques internes sans altérer les champs extérieurs. Ce métamatériau consiste en un réseau irrégulier de superconducteurs, qui lui donnent ces propriétés magnétiques à même de créer des zones d'invisibilité dans le champ magnétique et dans des champs magnétiques à très basses fréquences. Il reste encore à l'équipe à élaborer un prototype en laboratoire et utiliser cet appareil pour améliorer la technologie de détection de champ magnétique [pouquoi comment? Quel rapport avec la détection?]. Certes, l'invisibilité à la lumière visible n'a pas encore été réalisée avec ces expériences, mais les scientifiques travaillent avec d'autres types de lumières (comme les microondes, les champs magnétiques à basse fréquence comme les ondes radio et les ondes télévisuelles, et même avec le champ magnétique terrestre). Parmi les applications, on pense bien sûr au domaine militaire (empêcher la détection des sous-marins et des bâtiments) mais la technologie serviraut aussi à améliorer les technologoies de magnétoencéphalographie et magnétocardiographie, pour lesquelles il est nécessaire de se protéger de tous les champs magnétiques externes.
A côté des métamatériaux, des mathématiciens de l'université de l'Utah, Fernando Guevara Vasquez, Graeme W. Milton et Daniel Onofrei, ont développé un système qui joue sur l'interférence destructive pour neutraliser activement, et ensuite reconstruire, les ondes qui se dirigent vers l'objet à rendre invisible2. Des capteurs placés en amont détectent les caractéristiques de l'onde (longueur, phase, amplitude) afin de pouvoir générer une onde annihilant les effets de l'onde entrante (même longuer et même amplitude mais phase opposée) ; ainsi, chaque pic de l'onde entrante correspond au creux de la deuxième onde, et vice-versa, l'addition des deux amplitudes donnant zéro en tout point.
L'avantage de cette solution sur les métamatériaux est que l'interférence destructive peut agir sur une largeur de bande plus importante et protéger des objets juqu'à 10 fois la longueur d'onde concernée, ce qui permettrait de protéger des objets plus volumineux. Les métamatériaux, par comparaison, n'agissent que sur une bande étroite car leur comportement dépend en grande partie de la fréquence à laquelle l'objet doit être invisible : des objets peuvent donc être invisibles à la lumière rouge mais apparaître à la bleue.
Pour l'instant, ce principe fonctionne en deux dimensions mais les mathématiciens doutent de la possibilité de l'étendre à la troisième dimension. En outre, parce que la lumière visible possède de minuscules longueurs d'onde (entre 380 et 750 nanomètres), seuls des objets microscopiques pourraient devenir insivibles par cette nouvelle méthode. Néanmoins, on peut penser à des applications d'invisibilité pour de nouveaux types d'antennes et dans la furtivité militaire. 


Sources :
http://www.gizmag.com/invisibility-cloak-becomes-closer-to-reality/12268/
http://www.gizmag.com/tunable-electromagnetic-gateway/12621/
http://www.gizmag.com/3d-metamaterials-invisibility/9804/

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Armée du Futur 18/12/2009 12:47



Bonjour,

Un objet présent, pour être visible à l'oeil humain, doit réfléchir une onde électromagnétique (la lumière) dans le spectre visible
pour l'oeil humain (entre 380 et 780 nanomètres). Les techniques présentées ici cherchent à faire en sorte que l'onde dans le spectre visible pour l'oeil humain ne soit pas réfléchie vers
l'oeil humain. La question de la distance n'intervient pas dans les méthodes présentées.


Actuellement, ces techniques ne sont pas aussi "abouties" que vous le dites puisqu'elles ne fonctionnent pas dans le spectre perceptible pour l'oeil humain, ou alors de manière purement théorique
ou avec des objets en deux dimensions de taille microscopique. Bref, il y a encore quelques années de recherche avant qu'elles soient réellement "abouties". Mais la recherche avance, comme on
dit...






Romain Mielcarek 12/12/2009 01:12


Bonjour,


Je ne suis pas sur de bien comprendre. Parle t-on d'invisibilité réelle ou d'illusion ? Est-ce une invisibilité visuelle ou matérielle ?

J'avais lu un article qui évoquait la capacité d'appareils volants de devenir invisibles aux radars grâce à ce type de procédés.

Je n'avais encore jamais entendu parler de techniques d'invisibilité réelle aussi aboutis.

Concrétement, comment celà se manifeste t-il ? L'objet est-il totalement indetectable à l'oeil nu ? A n'importe qu'elle distance ?

Merci !