Bir nesnenin yaydığı kızılötesi (infrared) ışınımı algılayan termal kameralar, karanlıkta bile insanların, araçların ya da elektronik bileşenlerin oluşturduğu ısı izini tespit edebiliyor. Bu yüzden yıllardır bilim insanları, nesnelerin bu termal izini gizleyebilecek "termal görünmezlik pelerini" geliştirmeye çalışıyor. Ancak bugüne kadar geliştirilen çözümlerin büyük bölümü yalnızca belirli açılardan çalışıyor ya da iki boyutlu yüzeylerle sınırlı kalıyordu. Şimdi ise araştırmacılar, bu alanda önemli bir eşiğin aşıldığını duyurdu.
Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi ile Danimarka Teknik Üniversitesi'nden (DTU) araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni sistem, nesneleri her yönden kızılötesi kameralara karşı görünmez hâle getirebilen ilk üç boyutlu termal görünmezlik pelerini olma özelliğini taşıyor. Bu sistem, ısıyı engellemek yerine,ısı akışını nesnenin etrafından yönlendirerek sanki ortada hiçbir nesne yokmuş gibi doğal bir sıcaklık dağılımı oluşturuyor.
Yeni sistem, ısıyı engellemiyor; nesnenin etrafından dolaştırıyor
Araştırmacılara göre gerçek bir termal görünmezlik pelerini, ısının hangi yönden geldiğinden bağımsız olarak aynı performansı göstermeli. Geliştirilen yeni yapı da tam olarak bunu başarıyor. Ekip, karmaşık üç boyutlu nesneleri sonsuz sayıda farklı açıdan görünmez hâle getirebildiklerini, bunu yaparken de içerideki sıcaklığı kararlı şekilde koruyabildiklerini söylüyor.
Bunu mümkün kılan şey ise pelerinin sahip olduğu özel yapı. Araştırmacılar, klasik malzemelerin bu problemi çözmekte yetersiz kalması üzerine, ısı transferinin matematiksel temellerini yeniden ele alarak tamamen yeni bir malzeme mimarisi geliştirdi.
Ortaya çıkan sistem, üç boyutlu yazıcıyla üretilmiş petek benzeri alüminyum bir kafes yapı ile düşük ısı iletkenliğine sahip kauçuk benzeri bir dolgu malzemesini bir araya getiriyor. Kafes yapısının farklı bölgelerindeki boyutlar hassas şekilde ayarlanarak her noktadaki ısı iletkenliği ayrı ayrı kontrol edilebiliyor. Böylece ısı, nesnenin içine ulaşmak yerine dış yüzey boyunca akarak diğer tarafta yeniden doğal şekilde birleşiyor.
Bunu bir nehirdeki suyun kayaya çarptığında ikiye ayrılıp kayanın arkasında yeniden birleşmesine benzetmek mümkün. Dışarıdan bakıldığında suyun akışında belirgin bir bozulma görülmediği gibi, termal kamera da sıcaklık dağılımında herhangi bir anormallik algılamıyor.
Termal kameralar, deneylerde gizlenen nesneleri tespit edemedi
Araştırmacılar geliştirdikleri sistemi yüksek sıcaklık farklarının bulunduğu ortamlarda test etti. Deneylerde kızılötesi kameralar kullanılarak ısı akışı sürekli takip edildi. Elde edilen sonuçlara göre dışarıdan bakıldığında sıcaklık alanı tamamen normal görünmeye devam etti. Gizlenen nesnenin oluşturması gereken termal iz tamamen ortadan kalkarken, pelerinin iç kısmı da dış ortamın aşırı sıcak veya soğuk koşullarından korunarak sabit bir sıcaklıkta tutuldu.
Araştırma ekibi, sistemi yalnızca basit geometriler üzerinde değil, insan kafasının ayrıntılı üç boyutlu modeli gibi oldukça karmaşık şekiller üzerinde de başarıyla test etti. Bu da yeni yaklaşımın gerçek dünyadaki farklı nesnelere uygulanabileceğini gösteriyor.
Savunmadan mikroçiplere kadar pek çok alanda kullanılabilir
Bu teknoloji ilk bakışta askerî uygulamalar için geliştirilmiş gibi görünse de araştırmacılar kullanım alanlarının çok daha geniş olduğuna dikkat çekiyor. Özellikle giderek küçülen elektronik bileşenlerde, işlemciler ve mikroçipler içerisinde oluşan sıcak noktaların istenilen bölgelere yönlendirilmesi, elektronik sistemlerin daha verimli ve güvenli çalışmasını sağlayabilir. Isının hassas bileşenlerden uzaklaştırılması, gelecekte daha yüksek performanslı işlemcilerin geliştirilmesine de katkı sağlayabilir.
Diğer yandan savunma sanayiinde ise potansiyel kullanım alanları oldukça dikkat çekici. Tanklar, insansız hava araçları ve askerî personel, teorik olarak bu teknoloji sayesinde termal kameralara ve ısı güdümlü algılama sistemlerine karşı çok daha düşük görünürlüğe sahip olabilir.
Araştırma ekibi ise şimdiden bir sonraki hedef üzerinde çalışıyor. Bilim insanları gelecekte, kendi içinde ısı üreten nesneleri algılayıp buna göre anlık tepki verebilen, gerektiğinde fazla ısıyı dinamik olarak dağıtabilen "akıllı" termal görünmezlik pelerinleri geliştirmeyi amaçlıyor. Böyle bir sistem, yalnızca nesneleri gizlemekle kalmayıp, ısı yönetimini aktif olarak optimize eden yeni nesil termal kontrol teknolojilerinin de önünü açabilir.
