Речь не идёт о нарушении базовых законов физики, а скорее о новом взгляде на давно известные принципы. Так профессор Элиас Вент, руководитель отдела перспективных двигателей Европейского космического агентства (ESA), отметил:
«Мы не создаем антигравитацию – мы открываем новые способы взаимодействия в рамках уже известных законов физики.»
2. Волновые коммуникации
2.1 Терагерцовые излучатели: прорыв в сканировании и связи
Одной из наиболее интригующих областей современной науки стало освоение терагерцового (ТГц) диапазона электромагнитных волн. Долгое время он оставался недостаточно изученным из-за технических сложностей, однако сейчас его важность стала очевидной.
ТГц диапазон важен, т.к. частоты излучения лежат между микроволнами и инфракрасным светом, что делает их идеальным выбором для множества практических применений. Главное достоинство этих волн состоит в том, что они свободно проникают сквозь большинство диэлектриков (таких как ткань, дерево, пластик, картон), но хорошо отражаются от проводников и жидкостей. Это качество позволяет применять ТГц-излучение там, где другие виды волн неэффективны или опасны.
Однако существовал важный недостаток: эффективное использование ТГц было затруднительно из-за низкой чувствительности и низкого коэффициента полезного действия приёмников и генераторов.
Решением этой проблемы может стать работа с псевдоповерхностями – специальными конструкциями, состоящими из периодических структур с отрицательной кривизной.
Особенности псевдоповерхностей
Псевдоповерхности представляют собой уникальные материалы, созданные с учётом особенностей распространения электромагнитных волн в данном диапазоне. Особенность их структуры позволяет эффективно управлять формированием и передачей ТГц-сигнала, концентрируя энергию в нужном месте и формируя предельно узкий пучок.
Это даёт сразу несколько важных преимуществ.
– Эффективность. Антенны и приёмники, построенные на псевдоповерхностях, отличаются повышенной мощностью сигнала и высоким КПД, что увеличивает дальность и чувствительность.
Компактность. Излучатели уменьшились с десятков сантиметров до единиц сантиметров, став удобными для мобильных и портативных устройств.
– Управляемость. Конструкция псевдоповерхностей позволяет целенаправленно изменять направление и интенсивность лучей, облегчая передачу данных и диагностику.
Ширина спектра ТГц охватывает сотни гигагерц, что намного превышает возможности нынешних стандартов мобильной связи. С появлением высокоэффективных псевдоповерхностей становится возможной передача данных со скоростью терабайт в секунду на расстояния до сотен километров.
Таблица сравнения.
Этих показателей достаточно, чтобы считать, что использование псевдоповерхностей способно совершить настоящий прорыв в развитии ТГц-технологий.
Комбинирование возможностей псевдоповерхностей и терагерцового диапазона открывает грандиозные перспективы для медицины, охраны правопорядка и телекоммуникаций.
Освоение этих технологий выведет технологию на качественно новый уровень понимания и использования электромагнитных волн, приближая будущее, где информация передается быстрее, диагностика проводится точнее, а безопасность становится абсолютной.
2.2 Терагерцовые фильтры и резонаторы.
Псевдоповерхности перспективны в терагерцовом диапазоне, где классические устройства сталкиваются с рядом фундаментальных и технологических ограничений: размеры элементов приближаются к длине волны, высокочастотная электроника становится резко неэффективной из-за потерь и тепловых шумов, а миниатюризация традиционных резонаторных структур требует дорогих наномасштабных технологий с ограниченной надёжностью. И именно в этом диапазоне геометрическая волновая инженерия (ГВИ) предлагает уникальное решение: поверхностная кривизна становится одновременно фильтром, резонатором и коммутационно-режимным узлом.