Технология невидимости для защиты от землетрясений

Заимствование из физики невидимости маскировки может сделать возможным защиту зданий от разрушительных последствий землетрясений, считают физики во Франции и Соединенном Королевстве. Идея защитного покрова от землетрясения принадлежит команде Штефана Эноха (Stefan Enoch) из Института Френеля в Марселе, Франция. Они впервые показали, что физика покровов невидимости может иметь и другие приложения — создание маскировки, которая может представлять объекты невидимыми для разрушительных ураганов или цунами.

Сейсмические волны землетрясения делятся на две большие группы: объемные волны, распространяющиеся в недрах Земли, и поверхностные волны, блуждающие по ее поверхности. "Хотя рассчитано, что контроль над объемными волнами будет слишком сложным, для процесса контроля поверхностных волн достаточно возможностей традиционной инженерии. Причем эти поверхностные волны имеют более разрушительный характер", — говорит участник исследования Себастьен Генно (Sebastien Guenneau) из Университета Ливерпуля.

Новая теоретическая модель маскировки включает ряд крупных концентрических колец из пластика, установленных на поверхности Земли. Прочность и эластичность колец должны строго контролироваться для того, чтобы поверхностные волны беспрепятственно проходили через материал вместо их отражения или рассеивания. Когда волны проходят через маскировку, они сокращаются до крошечных колебаний по воздействию и интенсивности и движутся по направлению с минимальным временем распространения из доступных. В отношении параметров этой защиты, выбранный путь может иметь форму дуги, которая выводит волны изнутри маскировки наружу. Когда волны покидают маскировку, они возвращают свои первоначальные параметры.

В отличии от оптических покровов невидимости, которые исследуются физиками в последние годы, новая маскировка более универсальна и работает в широком диапазоне частот. Это стало возможным благодаря подбору различных колец маскировки для поступающих волн различной частоты. Волны не испытывают воздействия со стороны колец, не настроенных на их частоту. "Наружные кольца остаются практически неподвижными, хотя пара колец, работающих на частоте волны, изо всех сил колеблется, сгибаясь и скручиваясь", — говорит Генно. Для каждого небольшого диапазона частот существует пара колец, которая выполняет большую часть работы. Команда смоделировала маскировки, содержащие более 100 колец, хотя для защиты от основных типов поверхностных землетрясений достаточно и меньшего числа.

"Для защиты зданий они могут быть встроены в фундамент", — говорит Генно. "Должна быть возможность создать бетонные конструкции с необходимыми характеристиками". Для маскировки объекта шириной 10 м каждое кольцо должно быть диаметром от 1 до 10 м и 0,1 м толщиной. Он также добавил, что концентрическое кольцо может быть уменьшено, и тогда оно сможет контролировать вибрации в автомобилях и другой технике.

"Для завершения этой работы необходимо подтвердить теоретические данные экспериментально", — говорит физик Ульф Леонхард (Ulf Leonhardt) из Университета Святого Эндрю. "Но вполне возможно, что первой реальной областью применения невидимости в мире станет именно управление сейсмическими или океаническими волнами, а не манипулирование светом".