بررسی فناوری استتار نوری، تنها فناوری قابل استفاده در حال حاضر برای نامرئی کردن افراد و شیوه‌ی کار و کاربردهای آن
|
|
استتار نوری: اجزای شنل نامرئی
|
بسیار خب! شما دوربین فیلم برداری، کامپیوتر، پروژکتور، ترکیب کننده و بارانی صیقلی شگفت انگیزتان را دارید. اما چگونه واقعیت بزرگ شده از این وسایل برای نامرئی شدن استفاده می‌کند؟!
ابتدا، بیایید از نزدیک نگاهی به بارانی بیاندازیم: بارانی از مواد بازتابنده ساخته شده. این مواد با تکنولوژی بالا توسط هزاران دانه‌ی ریز پوشیده شده است. هنگامی که نور به یکی از این دانه‌ها برخورد کند، پرتوهای نور دقیقا در همان مسیر قبلی بازتابیده می‌شوند.
برای این که بفهمیم چرا این مسئله منحصر به فرد است باید بازتاب نور از سطوح دیگر را بررسی کنیم. یک سطح ناصاف بازتابی پراکنده ایجاد می‌کند چون پرتوهای ورودی نور در جهات مختلف پراکنده می‌شوند. یک سطح کاملا هموار (صاف) مانند آینه بازتابی ایجاد می‌کند که در آن زاویه تابش با زاویه بازتابش برابر است. در پس بازتابیدن، مهره‌های شیشه‌ای مانند منشور عمل می‌کنند، یعنی پرتوهای نور را خم می‌کنند. این باعث می‌شود تا نورهای بازتابیده شده در همان مسیر نورهای تابیده شده برگردند. نتیجه این که ناظری که در منبع نور قرار دارد نور بازتابیده شده‌ی بیشتری را مشاهده می‌کند پس جسم را روشن‌تر می‌بیند.
مواد پس بازتابگر بسیار معمول هستند. در ساخت علائم راهنمایی و رانندگی، خطوط جاده و بازتابنده‌های دوچرخه همه از مواد پس بازتابگر استفاده شده تا برای افراده که در شب رانندگس می‌کنند نمایان‌تر باشد. همچنین از این مواد برای درخشندگی بیشتر پرده‌های فیلم تئاترهای مدرن تجاری استفاده می‌شود. در استتار نوری به کارگیری این مواد حیاتی است چون دو لازمه‌ی نامرئی به نظر آمدن اجسام (نامرئی شدن اجسام) را داراست، یعنی از دور و در نور شدید خورشید قابل رویت است.
|
|
استتار نوری: دیگر اجزای شنل نامرئی
|
|
برای بقیه کار، دوربین فیلم برداری برای ضبط پس زمینه باید پشت جسم قرار گیرد. کامپیوتر، تصاویر ضبط شده از دوربین را دریافت می‌کند، دورنمای مناسب را محاسبه کرده و تصویر ضبظ شده را به طرحی تبدیل می‌کند که بر روی ماده پس بازتابگر انداخته خواهد شد. پروژکتور سپس تصاویر اصلاح شده را با تاباندن پرتو نور از سوراخی که توسط دیافرگم عنبیه کنترل می‌شود، بر روی لباس می‌اندازد.
|
|
این دریچه از صفحات ماتی تشکیل شده و حلقه‌هایی را می‌چرخاند که قطر سوراخ مرکزی را تغییر می‌دهد. برای این که استتار نوری به خوبی کار کند این سوراخ باید به اندازه ته سنجاق باشد (سرسوزن!). این، عمق بزرگی از میدان را تامین می‌کند تا صفحه بتواند (در اینجا شنل نامرئی) در هر فاصله دلخواه از پروژکتور قرار بگیرد.
در نهایت کل سیستم نیازمند آینه‌ی مخصوصی است تا هم تصاویر را به سمت شنل بازتاب کند و هم اجازه دهد تا پرتوهای نور از شنل پرتاب شده (بازتاب شده) و به چشم ناظر بازگردند. این آینه مخصوص که پرتو شکاف یا ترکیب کننده نام دارد، آینه‌ای نیمه نقره است که هم نور را بازتاب می‌کند (قسمت پشت نقره) و هم نور را عبور می‌دهد (قسمت شفاف).
ترکیب کننده (پرتو شکاف) اگر به طور مناسب در برابر چشم ناظر قرار داده شود، این امکان را برای ناظر فراهم می‌کند تا هم تصویر کامپیوتر و هم پرتوهای نور محیط اطراف را دریافت کند. این مساله حیاتی است زیرا تصاویر تولید شده بوسیله کامپیوتر و منظره دنیای واقعی (اطراف) باید کاملا یکپارچه باشند تا نامرئی شدن به واقعیت نزدیکتر شود!
|
|
استتار نوری: سیستم نامرئی کامل
|
|
حالا تمامی این اجزا را در کنار هم قرار می‌دهیم تا ببینیم که چگونه یک شنل نامرئی یک شخص را نامرئی می‌کند. تصویر زیر یک آرایش ساده از تمامی دستگاه‌ها و قطعات مختلف را نشان می‌دهد.
زمانیکه یک شخص شنلی که توسط مواد بازتابنده ساخته شده را می‌پوشد، سلسله اتفاقات زیر به وقوع می‌پیوندد:
1. یک دوربین تصویر برداری دیجیتالی تصویر پشت شخص پوشنده‌ی شنل را ضبط می‌کند.
2. کامپیوتر تصویر ضبط شده را پردازش می‌کندو محاسبات لازم را برای تطابق تصویر ثابت یا ویدئو انجام می‌دهد بنابراین زمانیکه تصویر تابش می‌شود واقعی به نظر می‌رسد.
|
|
3. پروژکتور تصویر تقویت شده را از کامپیوتر دریافت می‌کند و تصویر را از درون یک دریچه به اندازه‌ی سرسوزن به ترکیب کننده تابش می‌کند.
4. نیمه‌ی نقره‌ای آینه که کاملا بازتابگر است، تصویر تابش شده را به سمت شخص پوشنده‌ی شنل بازتاب می‌کند.
5. شنل مانند یک پرده‌ی فیلم عمل می‌کند، نور را مستقیما به منبع باز می‌گرداند که در اینجا همان آینه است.
6. پرتوهای نور بازتاب شده از شنل از قسمت شفاف آینه عبور کرده و به چشمان بیننده می‌رسندو به یاد داشته باشید که پرتوهای نور بازتاب شده از شنل در بردارنده‌ی تصویر صحنه‌ای هستند که در پشت فرد پوشنده‌ی شنل وجود دارد.
شخص پوشنده‌ی شنل ناپدید می‌شود زیرا تصویر پیش زمینه روی ماده بازتابنده نمایش داده می‌شود. در همین زمان، پرتوهای نور محیط اطراف نیز به چشم بیننده می‌رسند و باعث می‌شود که تصور شود گویی یک شخص نامرئی از دیدی دیگر در محیط معمولی اطراف وجود دارد.
|
|
استتار نوری: کاربردهای نامرئی بودن در دنیای واقعی
|
|
به نظر می‌رسد که کلمه شنل نامرئی تصاویری از ماجراهای خیالی، جاسوسی‌های جادویی و حیله‌های دنیای خیالی را تداعی کند. کاربرد واقعی برای استتار نوری، البته در دنیای واقعی خیلی کمتر هستند. شما می‌توانید مخفی کردن سفینه فضایی خود یا گشت و گذار در اتاق‌های محرمانه را فراموش کنید، ولی این بدان معنا نیست که استفاده‌هایی قابل توجه برای این فناوری وجود ندارد.
برای مثال، خلبان‌های یک هواپیما می‌توانند از این فناوری استفاده کند تا زمین کابین خلبان نامرئی شود. این امر می‌تواند این امکان را برای آن‌ها ایجاد کند تا باند فرودگاه و عراده هواپیما را به راحتی با نگاهی سریع به کف اتاق (که نمایی از خارج بدنه‌ی هواپیما نشان می‌دهد) ببینند. به طور مشابه، راننده‌ها دیگر لازم نیست با آینه‌ها و نقاط کور سرو کله بزنند. در عوض، می‌توانند تنها به قسمت عقب ماشین نگاه کنند. این فناوری حتی ادعا می‌کند که ظرفیت کاربرد در زمینه پزشکی را نیز دارد، به این صورت که جراحان می‌توانند از استتار نوری برای دیدن آن سوی دستان و وسایلشان استفاده کنند تا دیدی بدون مانع از بافت قرار گرفته در زیر این وسایل داشته باشند.
|
|
جالب است بدانید که یکی از کاربردهای محتمل این فناوری مرئی کردن بیشتر اشیا است! این مفهوم Mutual Telexistance (موجودیت دوطرفه از راه دور) خوانده می‌شود و ضرورتا شامل تابش ظاهر کاربر از راه دور بر روی یک ربات پوشیده شده با ماده‌ی بازتابنده می‌باشد. برای مثال می‌توانیم کاربر را یک جراح در حال عمل یک بیمار از طریق ربات در نظر بگیریم. mutual telexistance دور این امکان را فراهم می‌کند که دکترهایی که در حال کمک به انجام یک عمل هستند این حس را داشته باشند که در حال کار با یک انسان هستند به جای یک ماشین.
در حال حاضر، mutual telexistance در مرحله‌ی تخیل علمی قرار دارد ولی دانشمندان در حال تلاش برای افزایش مرزهای فناوری هستند. برای مثال، بازی‌های فراگیرنده در حال تبدیل شدن به یک واقعیت هستند. بازی‌های فراگیرنده (pervasive gaming) تجربه‌ی بازی کردن را به دنیای واقعی چه درون خیابان‌های یک شهر چه در مناطق دور افتاده‌‌ی صحرایی توسعه داده‌اند. بازکنان همراه با نمایشگرهای حامل به درون دنیا حرکت می‌کنند در حالیکه حسگرها اطلاعات محیط پیرامونشان را که شامل موقعیت آن‌ها می‌شود ضبط می‌کنند. این اطلاعات تجربه‌ای از بازی کردن را ایجاد می‌کند که با توجه به مکان کاربر و کاری که در حال انجام است تغییر می‌کند.