La Capa De 'Invisibilidad' Puede Esconder Cosas Del Sonar

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Los científicos han construido un dispositivo de camuflaje que hace que los objetos sean invisibles para las ondas sonoras.

Los dispositivos de ocultación, un elemento básico de la ciencia ficción (piense en Harry Potter), se están acercando a la realidad. Los investigadores de la Universidad de Duke han construido una estructura que ocultaría cualquier cosa debajo del sonar, al menos en el aire.

Hecha de láminas de plástico perforado, la capa en forma de pirámide cambia la forma y la velocidad de las ondas de sonido a medida que las golpean. Esos cambios hacen que las ondas de sonido parezcan reflejarse en la superficie sobre la que se encuentra la pirámide, como si no estuviera allí.

Para construir el manto, Lucian Zigoneanu, Bogdan-Ioan Popa y Steven Cummer modelaron la forma en que las ondas de sonido actúan en una computadora. Probaron varias formas simuladas y, finalmente, crearon el diseño piramidal, hecho con láminas que tienen agujeros. [Vea el video del dispositivo de ocultación de sonido en acción]

Los agujeros son clave

Para probar su idea, colocaron una esfera dentro de la pirámide y luego las colocaron en una habitación prácticamente vacía con un generador de sonido y un micrófono. El generador de sonido hizo un "ping" que rebotaría en la pirámide. Un solo micrófono en un aparato tipo pórtico grabó el sonido desde cientos de posiciones diferentes.

Los orificios tenían que ser exactamente del tamaño correcto, ajustado de acuerdo con la longitud de onda del sonido que los golpea. Sin los agujeros, las ondas de sonido simplemente rebotarían y revelarían la presencia de la pirámide. Con ellos, algunas ondas de sonido se desaceleraron. Las ondas más lentas siguieron un camino más largo hacia un detector, tal como lo harían si la pirámide no estuviera allí. La forma de la onda reflejada se ve igual que si golpeara una superficie plana, engañando a cualquier sonar para que piense que la capa y cualquier cosa debajo de ella no existe.

Cuando los equipos de sonar envían un "ping", o los murciélagos o los delfines utilizan la ecolocación, cronometran el sonido para ver cuánto tiempo antes se vuelve a reflejar. Simplemente absorber el sonido no funcionaría por la misma razón que absorber todas las longitudes de onda de la luz no lo haría, en lugar de un objeto invisible tendría una forma negra.

"En [el] problema de encubrimiento no puedes hacer que el sonido se refleje en una dirección diferente, y no puedes simplemente absorber, porque proyecta una sombra", dijo Cummer a WordsSideKick.com.

El hecho hace que las capas sean difíciles de diseñar: las ondas de sonido o luz deben volver al dispositivo de detección, ya sean micrófonos de sonar, globos oculares humanos o radares, con la misma forma y frecuencia que tendrían sin ningún objeto en el camino.

Próximos pasos para el manto sonar.

Cummer señaló que aún queda mucho camino por recorrer antes de que esta tecnología esté lista para proteger un submarino.

"El verdadero truco al tratar de hacer la transición al agua es que hay mucho contraste en el material", dijo. "Con aire y un sólido, ninguna energía de onda de sonido entra en el sólido".

A diferencia del aire, el agua es tan densa que las vibraciones penetran en la propia capa y el objeto que quieres ocultar. La densidad del agua también varía más, por lo que las olas se comportan de manera diferente y se requeriría un conjunto de cálculos mucho más complejo. Además, un objeto en movimiento agrega otra capa de complejidad al diseño, debido a que el ángulo de las ondas de sonido provienen de los cambios.

Dicho esto, hay otras áreas donde una capa de sonido puede resultar útil. El diseño del auditorio es uno, y resolver los problemas de proyección suena lo suficientemente alto como para que las personas en los asientos baratos puedan escuchar mientras evitan los ecos no deseados. Encubrir ciertas estructuras podría algún día resolver esos problemas.

Cummer, un profesor de ingeniería eléctrica e informática, comenzó su carrera científica investigando las ondas de luz, pero pronto también se dedicó a investigar el sonido. "Las olas son olas", dijo.

Con esta línea de investigación, quiso demostrar que el uso de diseño asistido por computadora y la aplicación de matemáticas sofisticadas podrían permitirle construir capas sin materiales exóticos. "Queríamos mostrar más ampliamente que el enfoque basado en la transformación se puede hacer con cosas bien diseñadas que no son tan difíciles de hacer", dijo.

La capa de sonido se detalla en el número del 9 de marzo de la revista Nature Materials.

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