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Camuflage termooptico- ensayo
Introducción a la física de las superficies foto-replicativas y aplicaciones comerciales del camuflaje termo-óptico
Resumen:
Debido a la aparición de un camuflajes termo-ópticos en el mercado y su próximo uso por ejércitos privados. Consideramos recomendable desclasificar algunos estudios sobre el tema e intentar dar una explicación detallada a un fenómeno tan complicado como la invisibilidad. El objetivo de este trabajo es introducirnos en la teoría de la orientación iónica de la materia y mostrar algunas aplicaciones tecnológicas así como métodos de detección.
Introducción
Pasar desapercibido es una de las habilidades más codiciadas tanto por los espías, las tropas especiales, así como por ladrones y asesinos. La vía más común para lograrlo es el camuflaje ordinario que logra confundir al observador mezclando la figura del soldado, vehículo o base con el fondo.
El camuflaje termo-óptico se basa en el mismo principio. Consideremos el caso más simple, deseamos volver invisible una superficie esférica opaca. Supongamos ahora que cubrimos la esfera con una superficie hipotética que tiene la propiedad de desviar por un nanosegundo el rayo de luz incidente haciendolo atravesar la masa general deol objeto, con igual intensidad luminosa (I), su longitud de onda pasaría a estar fuera del espectro visible y en la misma dirección que el rayo incidente. Si esta condición puntual de replicación se cumple para toda la superficie integralmente obtendremos una esfera no-visible.
En la práctica este es el principio básico para volver invisible cualquier cuerpo. En cada caso particular se procede en dependencia de la región del espectro en la que se cree el canal.
Obtención de la superficie foto-replicativa .
Concentrémonos primero en la replicación puntual del rayo de luz para luego generalizar a toda la superficie. Para lograr el efecto deseado se necesita de un censor capaz de absorber toda la luz incidente, transmitir los datos al censor conjugado y transmitir los que le envíe el mismo. Los primeros trajes que funcionaban en el modo oculto presentaban el problema de que el tiempo de absorción-emisión de la celda básica era muy grande y no se lograba la invisibilidad total sino solo una atenuación de la imagen, lo cual explica que los primeros sistemas termo-ópticos eran para el infrarrojo.
El problema fue resuelto inicialmente creando un compromiso entre las celdas conjugadas, así surgieron invisibilidades direccionales de extensa aplicación en ocultar bases o puestos de observación de campaña. Dicha direccionalidad se debe a que el par conjugado solo existe para una dirección de incidencia, basta que el rayo incidente varíe un d? , o lo que es lo mismo: que el observador nueva, para que el par de censores conjugados cambie.
Solo con el aumento de la velocidad de absorción-emisión de la celda básica y estableciendo un protocolo de transmisión de dominios conjugados se lograron camuflajes verdaderamente imperceptibles al ojo humano ( velocidades de cambio de absorción-emisión menores de 1/24 por segundo) aunque por supuesto existían detectores ópticos capaces de resolver los cambios de los termo-ópticos de primera generación, esto imposibilitó durante muchos años el camuflaje termoóptico.
A la hora de generalizar el proceso surgen algunos inconvenientes de corte práctico, como el hecho de que la misma superficie debe de ser la conductora de la información limita esto el camuflaje mas aún al dominio de los androides antes de salir la primera generación de termo-ópticos al mercado,aún deberá pasar bastante investigación en nanoconductores, al llevar estos la minicélulas de absorción. Fue el proceso de miniaturización el que vino a salvar la situación transformando la celda básica en una unidad conductora además de lograrse más capacidad para el módulo lógico de control, siendo fácilmente instalable un circuito lógico capaz de coordinar el transporte de los datos de cada celda. Al aparecer en el mercado los primeros componentes activos basados en nano-tecnología la resolución se hizo mucho mayor, aumentándose el número de celdas básicas por cm2 .Debido al enorme número de celdas a las que enviar la información simultáneamente por cada cambio requerirá, un tiempo de reacción por relativamente corto. Este es el principal defecto de la primera generación de termo-ópticos solo se resolverá con superconductores a temperatura ambiente, lo cual permitió lograr tiempos de retardo del orden de los 10-15 nanosegundos.
Una vez generalizado resulta experimentalmente efectivo (en un 100 %) una superficie foto-replicativa de primera generación totalmente esférica. A la hora de adaptar una superficie foto-replicativa a una silueta humanoide, caso idéntico para trajes de espionaje como para androides, se determina que para rayos de luz tangenciales se crea un efecto borde en la silueta del sujeto en Modo Oculto. Por supuesto que es poco perceptible. Tras la revolución nano tecnológica esta deficiencia puede ser mejorada en la segunda generación aumentando la densidad de celdas de absorción-detección-emisión (ADE).
Los principios en los que se basa la celda básica son simples.
Imaginemos un fotosensor que detecta radiación electromagnética en un pequeño rango de frecuencias, generando corriente eléctrica de intensidad proporcional a la intensidad de la radiación incidente. Si tenemos un cierto número de dispositivos similares, que detecten en otros rangos de frecuencias, cubriendo en conjunto una zona más amplia, y además los ordenamos espacialmente de un modo previamente (por ejemplo, dieciséismil fotosensores ordenados en una <<matriz>> de cuatro por cuatro), tenemos en conjunto un dispositivo capaz de detectar radiación electromagnética en un intervalo amplio de frecuencia, estando contenida la información de la intensidad de la misma en la intensidad de la corriente respuesta, y la del rango de frecuencia a que pertenece en la posición del sensor que la detecta. Un dispositivo construido de manera similar pero con fotoemisores, que al paso de corriente eléctrica emitieran radiación electromagnética de intensidad proporcional a la intensidad de la corriente eléctrica, donde cada fotoemisor esta diseñado para un determinado rango de frecuencias y en conjunto están ordenados espacialmente de una forma determinada nos daría la aparición de cualquier forma predeterminada en el espacio físico. Estos dos dispositivos conforman una unidad que, unida a conversores AD y DA es capaz de detectar y emitir radiación electromagnética en el intervalo de frecuencias para el que fueron diseñados, bajo el control de una sencilla unidad de procesamiento lógico.
Resolver el problema del ángulo de incidencia resulta menos elemental. Se necesitan numerosas pruebas para que la ciencia de los materiales nos de la respuesta. El gel de nuevo tipo DEMM-2332, contiene en suspensión partículas de momento dipolar previamente polarizadas de modo que solo permite el paso de la radiación EM en una dirección, absorbiendo el resto de la radiación incidente. Ahora solo se trata de formar un arreglo espacial de unidades como las descriptas en los párrafos anteriores y recubrirlas, de manera convenida, con películas de gel que permita el paso de determinadas direcciones, cubriéndose todas las posibles direcciones de incidencia. Y es esta unidad, formada por el arreglo espacial de sub-celdas que, debido a la cubierta de gel , solo detecta o emite en determinadas direcciones(x,y,z ángulos según las coordenadas esféricas), es lo que llamamos celda ADE o celda básica.
Invisibilidad en todo el espectro
Las primeras celdas foto-replicativas tenían un amplio rango de emisión-absorción extendiéndose desde los 340nm hasta los 710nm. Pero no fue hasta la primera generación que se pudieron lograr trajes verdaderamente integrales. Surgió entonces el problema de que si se extendía mucho el rango de absorción-emisión aumentaba el tiempo de cambio. Con el surgimiento de las celdas ECA miniaturizadas se logró resolver este problema de la complejidad del sensor. Pero como se requería mover una cantidad de información enorme a través de la superficie el tiempo de reacción aumentaba con el ancho del espectro efectivo de invisibilidad. En tiempos de la segunda generación termo-óptica lo más usual era fabricar trajes para determinadas ventanas del espectro (infrarrojo, visible, microondas, etc.) jugando con la situación en la que se emplearía el traje y los detectores que enfrentaría. Precisamente fue en esta época que se pusieron de moda las lentes holográficas portátiles capaces de escudriñar una gama de frecuencias enorme centrada en el visible.
Procesamiento digital de la información
Nunca hubiese sido posible la construcción de un camuflaje basado en foto-replicación sin hacer uso del procesamiento digital de datos (DSP) La propia concepción exige un procesamiento de la información casi "al vuelo". Para esto se empleó desde los primeros prototipos micro-controladores (de la familia de los procesadores digitales) para controlar la información enviada y recibida por cada celda básica.
Los cambios se han limitado a optimizar el proceso ajustando el diseño para emplear menos componentes electrónicos así como miniaturizar el proceso.
De más está decir que la información viaja a través de la propia superficie que a su vez posee cualidades conductoras. Solo se empleó cablería interna en los modelos experimentales previos a la primera generación.
Visores y medios ópticos
Desde que apareció el primer proyecto de camuflaje por medios foto-replicativos surgió la pregunta clásica de cómo podría ver el hombre invisible si toda la luz es absorbida por su traje. En la primera generación se empleó una especie de foto-censores en la parte frontal del casco o cabina que dejaban pasar un por ciento de la luz incidente. Esto le daba a la persona una imagen poco nítida de la realidad pero al menos veía. Incluso se construyeron prototipos con censores muy costosos en los que esto no era un problema.
Con el surgimiento de las celdas ADE miniaturizados a partir de superconductores algunas compañías privadas lograron fabricar visores termoópticos. En los cuales la imagen que le llega al ojo proviene de un sensor ADE que recibe la señal de las celdas básicas situadas en el frente. Estos visores, al emplear tecnología foto-replicativa no solo emiten la información obtenida en el visible sino que el usuario puede ver todo espectro infrarojo o geotérmico
En prototipos de nueva generación creados usan un módulo lógico auxiliar para controlar las funciones del sistema de visión. En la actualidad se investiga como desarrollar un sistema de visión más completo y con más opciones; como visión periférica, opción de ver varias imágenes e incluso solaparlas. Así quién posea una termo-óptica de tercer generación podra hasta solapar imágenes en el visible y en ultravioleta, por ejemplo. Incluso hay artículos en los que se habla de un nuevo sistema de soporte vital controlado por una IA que permite hacer análisis de las imágenes recibidas por el visor. Aun no hay resultados completos pero se trabaja en esa línea sobretodo buscando una posible aplicación de tecnología para espectros de satélites
Consideraciones termodinámicas y energéticas
Entre los métodos de detección más usuales de la termo-óptica se considera el de desequilibrar térmicamente la superficie foto-replicativa como el más efectivo. En efecto, al variar bruscamente la temperatura es afectado el sensor y por tanto la información, perdiéndose el efecto de la invisibilidad. Es conveniente aclarar, aunque algunos autores divergen, que el problema de las baterías nunca fue tal ya que solamente el microprocesador requiere alimentación.
Conclusiones
En la actualidad se fabrican sistemas de camuflaje que cubren una gran gama de longitudes de onda del espectro y con tiempos de retardo aceptables a la hora de burlar un sistema de seguridad de nivel medio. Los visores han alcanzado un nivel aceptable de comodidad y resolución aunque se esperan más avances en este sentido con la aparición de la tercera generación.
Es evidente que resulta efectivo emplear chorros de agua o gas para detectar superficies invisibles debido a que la teoría aplicada a esta tecnología es puramente óptica.
Esto sin contar con el ya descrito método del desequilibrio térmico, problema aun sin solución, ya que construir sensores resistentes a los cambios de temperatura equivale a perder sensibilidad en los mismos. Los costos de producción siguen siendo muy altos. No se esperan progresos mayores por el momento.
En resumen, la invisibilidad es un campo abierto a la investigación y es poco probable que con las próximas generaciones de camuflaje se satisfagan todas las expectativas.
Desconozco la extraccion
Willy
