Görünmezlik Savaşları 2 >> Rochester Üniversitesi “kuantum radar” yaptı. Hayalet uçakların modası geçti
Her şey 40 yıl önce, ABD’nin hayalet uçak teknolojisini geliştirmesiyle başladı ve stealth uçaklarla gemiler dünyanın en güçlü ordularının ayrılmaz parçası oldu (bu yazının ilk bölümü için tıklayınız).
Geçen ay ise, İngiliz BAE Systems, tankların da radarlar ve termal kameralara yakalanmasını önleyen özel bir “zırh” geliştirdiğini duyurdu. Bu sistem “gerçek bir görünmezlik pelerini” olmasa da, stealth teknolojisinin nihayet kara taşıtlarına uygulanması açısından büyük önem taşıyordu.
…Ve sonra, New York Rochester Üniversitesi, hayalet uçakları kolayca tespit eden özel bir “kuantum radar” icat ederek bütün stealth teknolojisini çöpe atan yeni bir gelişmeye imza atmış oldu. Ancak görünmezlik savaşlarındaki son gelişme, Kanada şirketi Hyperstealth Biotechnology’nin, “Harry Potter” tarzı gerçek bir “kuantum görünmezlik pelerini” ürettiğini öne sürmesiydi.
Peki, görünmezlik teknolojileri ne ölçüde etkili? Stealth tanklar nasıl üretiliyor? Harry Potter tarzı bir görünmezlik pelerini üretmek mümkün mü? Yoksa bütün bu haberler silah şirketlerinin devletlerden para koparmak için ileri sürdüğü uyduruk projelerden mi ibaret? Bu soruları yanıtlamak için önce “hayalet uçak” teknolojisini ele almamız gerekiyor.
Uçakların “radar izini” görülemeyecek kadar küçülten veya uçak değil de radarda kuş sürüsü gibi görünmesini sağlayan teknolojileri, stealth (hayalet uçak) sistemleri olarak adlandırıyoruz.
Gökyüzünde kuşlar gibi uçmak insanoğlunun en büyük hayallerinden biriydi. 80’lerin başlarında buna Hayalet Uçakları da ekledik: Hayalet uçaklar yalnızca radara yakalanmamakla kalmıyor. Aynı zamanda, radar ekranında kuş sürüsü veya ticari uçak gibi görünerek, radar operatörlerini aldatıyor (!).
Bunun için de radarların düşman uçaklarını tespit etmek için yolladığı radar dalgalarını çarpıtan ve uçağın radar ekranındaki görüntüsünü bulanıklaştırarak gözlerden gizleyen bir teknoloji gerekiyor. Amerikan B-2 stratejik bombardıman uçakları ve F-117 taktik bombardıman uçaklarında bu teknoloji kullanılıyor.
Sarhoş bir mühendisin tasarım masasından çıkmışa benzeyen bu “çirkin uçakların” sahip olduğu çarpık açılar, uçaktan yansıyan radyo dalgalarını dağıtıyor ve radar antenine geri dönen dalgaları çarpıtarak uçağın radar izini küçültüyor. Sonuç olarak, radar operatörleri, düşman uçaklarını ya göremiyor ya da kuş sürüsü sanarak gözden kaçırıyor.
En görünmez uçaklar, en çirkin uçaklardı
Dünyanın ilk hayalet uçakları çok çirkindi. Bu uçakların radar dalgalarını çarpıtarak yansıtması ve kendini radardan gizlemesi için uçak gövdesinde özel açılar kullanıyordu. Örneğin, F-117’lerin gövdesi kabaca yontulmuş bir elmas gibi dik açılı kesitlerden, üçgen ve yamuk parçalardan oluşuyor.
Gerçekten de F-117 göklerde süzülen zarif bir martıdan çok, havada uçması imkansız bir tür “uçan takoza” benziyor. Bunun nedeni, radyo dalgalarını çarpıtacak özel yüzey açılarını hesaplamak için güçlü bir süper bilgisayar gerekmesidir.
Oysa F-117 yetmişlerin sonunda geliştirilirken, en hızlı bilgisayarlar bile bu açıları hesaplamakta yetersiz kalıyordu. Ancak, daha sonra üretilen B-2 bombardıman uçakları için daha güçlü bilgisayarlar kullanıldı ve bu bilgisayarlar, radarı şaşırtan uçak gövdesi açılarını çok daha detaylı ve küçük parçalar halinde hesaplayarak, B-2’lerin estetik kıvrımlara sahip fütüristik bir uzay mekiği gibi üretilmesini sağladılar.
Stealth tank üretmenin zorlukları
Küçüklüğümden beri sorduğum sorulardan biridir: Amerikalılar hayalet uçak ve hayalet gemiler ürettiler ama neden bugüne kadar stealth tank üretmeyi başaramadılar?
Bunun birkaç sebebi var…
Öncelikle gemiler açık denizde, uçaklar açık havada gider :). Radardan bakıldığında gökyüzü de okyanuslar da pürüzsüz bir arka plan olarak görülür. Bu durumda havadaki uçaklar, radarlar için beyaz bir kağıttaki küçük siyah harfler kadar belirgindir.
Radar operatörü açısından bakıldığında bu yüksek karşıtlık, bu yüksek kontrast, uçakların radara yakalanmasını kolaylaştırabilir ama aslında durum tam tersidir: Hava ve deniz, radarda sade bir arka plan oluşturduğu için, radyo dalgalarını emen özel boyalarla kaplı gemilerin ve uçakların radarda görünmez olması aslında çok kolaydır.
Bunun bir sebebi de avcı uçaklarının engin gök kubbede uçarken kıyı koruma radarlarına çok küçük bir nokta olarak gözükmesidir… Uçak ve gemiler uzun menzilli silahlar kullandıkları için, düşman hedeflerini füze fırlatarak ufuk ötesinden, 60 – 900 km uzaktan vurabilirler; yani mecbur kalmadıkça, düşmana görülecek kadar yaklaşmazlar.
Maalesef tankların böyle bir şansı yok
Öncelikle tanklar uzun menzilli füze taşımıyor ve toplarıyla düşmanı vurmak için, hedefe birkaç kilometreye kadar yaklaşmaları gerekiyor. Tanklar her ne kadar uçaklardan küçük olsa da, düşman topçu birlikleri, saldıran tankları mobil kara radarları, termal kameralar ve lazer nişan alma sistemleri ile kolayca tespit edebiliyor.
Bu noktada tankların en büyük avantajı, her türlü engebe ve inşaatın kalabalık yaptığı asfaltta veya arazide yol almalarıdır… Bütün binalar, ağaçlar, tepeler, kamyonlar, arabalar ve varsa filler (!) tankların radarda ayırt edilmesini zorlaştıracaktır :).
Madem tankları kara radarlarından gizlemek kolay, öyleyse neden 40 yıl önce stealth tank yapmadık?
Termal kameralar yüzünden! Karada gece hücuma geçen tankları saptamanın tek yolu kara radarları değil… Bunun için tankların motor ısısını gören termal kameralar da kullanabiliriz ve düşmana lazer gece görüş dürbünleriyle nişan alıp ateş açabiliriz.
Termal kameralar hedefi ısı dalgaları, yani kızılötesi ışınlar aracılığıyla seçiyor ve özellikle gece karanlığında çok kolay fark ediyor. Kızılötesi ışınlar elektromanyetik dalgalardan oluşuyor. Ancak, kızılötesi ışınlar yine bir elektromanyetik dalga türü olan radyo dalgalarından çok daha büyük bir enerjiye sahip. Bu sebeple de kızılötesi ışınların dalga boyu, radyo dalgalarından daha kısa.
Kızılötesi ışınları “dalga boyu daha uzun olan” radyo dalgalarıyla (radar) karşılaştırdığımızda; termal kameraların, sadece kısa mesafelerde işe yaramakla birlikte, radyo dalgalarından çok daha yüksek çözünürlüklü olduğunu görüyoruz. Termal kameralar, radarlar gibi hedefi bulanık bir nokta olarak seçmek yerine, düşman tanklarını sivil arabalardan ayıracak kadar net olarak seçebiliyor.
Dolayısıyla stealth tanklar üretmek için, tankları, kısa dalga boylu kızılötesi ışınları ve kızılötesi lazerleri bile aldatabilen özel bir malzeme ile kaplamak gerekiyor.
Bu malzeme, tıpkı hayalet uçakların radyo dalgalarına yaptığı gibi, kızılötesi ışınları büküp çarpıtmak zorunda (konunun detaylarını, görünmezlik teknolojilerinin temellerini ve metamateryelleri anlattığım ilk bölümde ele aldım).
İngiliz BAE Systems dünyanın ilk stealth tankını üretti
BAE Systems’ın ADAPTIV görünmez tank zırhı işte bunu yapıyor. Termal kameraları aldatarak tankı gözlerden gizliyor ve geceleyin termal kamerayla sınır denetimi yapan askerleri yanıltarak, tank yerine normal bir otomobil görmelerini sağlıyor.
İsveç’te geliştirilen ve patenti alınan ADAPTIV zırh, resimde gördüğünüz gibi özel karolardan oluşuyor. Banyoda fayans döşer gibi, tankı bu karolarla kaplıyorsunuz… Ve termal kameralarla bakıldığında, düşman tankları sokağa park etmiş zararsız bir kamyonet gibi görünüyor.
ADAPTIV zırhın diğer bir özelliği ise dost kuvvetlere bir kimlik tanıma sinyali göndermesi ve tankın dost ateşiyle vurulmasını önlemesi…
Düşününce kulağa mantıklı geliyor: Geceleyin gördüğünüz tankın sizin orduya mı, yoksa düşmana mı ait olduğunu nasıl anlayacaksınız? Sonuçta termal kameralar Predator filminde olduğu gibi yapay renklendirme ile çekim yapıyor… Ve gece vakti yapay renkli termal kamerayla bir tankı arabadan ayırmak gün ışığında çekim yapmaktan zordur.
İşin sırrı metamateryellerde
Bu yüzden ADAPTIV zırhta termal kameraların, savaş uçaklarındaki termal kameraların bile yanılabileceği hesaba katılmış durumda: ADAPTIV zırh bu hataları önlemek için dost uçaklara hangi tankların dost tankların olduğunu söyleyen bir sinyal gönderiyor. Böylece uçaklar yalnızca düşman tankları vurmuş oluyor.
ADAPTIV’in termal kameraları nasıl aldattığına gelince…
İşin sırrı zırh karoların üretiminde kullanılan metamateryellerde… (Metamateryellerin “ışığı imkansız açılarda bükerek” görünmezlik sağladığını yine yazının ilk bölümünde anlatmıştım).
ADATIV zırhı oluşturan karolar birkaç kat metal plakadan meydana geliyor. Gofret katmanı gibi üst üste binerek “stealth karoları” oluşturan bu hafif metal plakalar, altıgen şekilli (altı köşeli) piksellerle kaplı bunuyor.
Bunları resimleri oluşturan pikseller gibi düşünmeyelim…
Bunun yerine, altıgenlerin yüzeyinin termal kameradan gelen kızılötesi ışınları yakalayıp tuzağa düşüren, bal peteği şekilli mikroskobik çukurlarla kaplı olduğunu düşünelim: Optik mikroskopta görünemeyecek kadar küçük olan bu bal peteği çukurları, kızılötesi ışınları yakalayıp çarpıtıyor ve termal kameranın gördüğü “resmi” değiştiriyor. Böylece, sizi termal kamerayla tarayan düşmanın bir tank yerine, bir kamyon görmesini sağlıyor.
Kedigözü gibi
Yol kenarlarındaki kedigözlerini bilirsiniz… Balık puluna benzeyen küçük prizmalarla kaplı plastikler, otomobil farlarının ışığını toplayarak güçlü bir şekilde geri yansıtır ve siz de yol kenarında şarampole yuvarlanmanızı önleyen parlak kırmızı noktalar görürsünüz. ADAPTIV sistemi, bunu kızılötesi ışınlar için mikroskobik ölçekte yapıyor.
Ancak hepsi boş…
…Çünkü New York Rochester Üniversitesi “Hayalet Uçak” teknolojisini çöpe atan özel bir kuantum radarı geliştirdi.
Bu sistem çok basit bir yöntemle çalışıyor:
Stealth uçaklar, radar görüntüsünü çarpıtıyor ve kendini bulutların arasında kuş sürüsü gibi gizliyor dedik. Rochester Üniversitesi’nin “kuantum radarı” ise, radara bağlı bir bilgisayar ile radardan gelen görüntüleri tek tek inceliyor. Elektromanyetik dalgaların kuantum fiziği özelliklerinden yararlanan sistem, bu görüntülerin gerçeğini sahtesinden ayırt ediyor.
Stealth uçakların radyo dalgalarını nasıl çarpıttığını bilen sistem, radar görüntülerini tek tek inceleyerek özel bir formülle elekten geçiriyor. Bu matematik formülü, hangi görüntülerin gerçekten kuş sürüsü olduğunu ve hangi görüntülerin kendini kuş sürüsü gibi gizleyen bir avcı uçağına ait olduğunu tespit ediyor.
Rochester Üniversitesi’nin kuantum radarı çok gizli…
…Ama “kuantum radarın”, radyo dalgalarını (elektromanyetik dalgaları) aynı zamanda fotonlar, yani parçacıklar halinde yorumladığını ve radar görüntüsünü tek tek fotonlardan oluşan piksellerine ayırdığını söyleyebiliriz.
(Kuantum fiziğine göre parçacıklar nasıl bakarsanız öyle görünür: Parçacık olarak bakarsanız, parçacık görürsünüz –örneğin fotonlar–. Ancak dalga olarak bakarsanız, bu parçacıkları dalga olarak görürsünüz. Şu yazıda anlatıyorum).
Hayalet uçakları görmekte kullanılan kuantum radarın başarılı olmasının en büyük nedeni, radyo dalgalarının uzun dalga boylu olması ve çözünürlükleri düşük olduğu için uzun mesafelerde fazla çarpılmamasıdır. Bu yüzden çarpılan görüntüyü eski haline getirmek mümkün oluyor…
Oysa termal kameralarda kullanılan kızılötesi ışınların dalga boyu kısadır ve bu kısa dalga boylarını çarpıtan bir termal görünmezlik sisteminin yarattığı kamyon görüntüsünün aslında bir tanka ait olduğunu anlamak imkansızdır… Bu noktada işimizi zorlaştıran bir faktör daha var:
Kısa dalga boylarında, kuantum fiziğindeki “Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi” sahte termal kamera görüntüsünün aslının anlaşılmasını zorlaştırıyor. Bu da diğer araçlar, binalar ve ağaçlar arasında gizlenen bir stealth tankın maskesini düşürmemize mani oluyor.
Kanada şirketi Hyperstealth Biotechnology ise gerçek görünmezlik pelerini geliştirdiğini söylüyor!
Yazımızın 3. bölümünde şirketin basın açıklamasının tersine, gerçek görünmezlik pelerini yapmanın şimdilik neden imkansız olduğunu açıklayacağım.
Belli ki Kanadalılar, Amerikalıları dolandırmaya karar vermiş. Zaten Hyperstealth Biotechnology de videolarda özel efekt kullandıklarını söylüyor.Tanıtım videosunda gerçek görünmezlik pelerinini göstermemelerinin nedeni ise, bu teknolojinin devlet sırrı olmasıymış!
Neyse… Biz de kendi “anti görünmezlik, anti sahtecilik” teknolojimizi kullanalım ve fotonik kristaller, aktif kamuflaj gibi konuları ele alacağımız gelecek yazımızda onların maskesini düşürelim.
BAE Systems ADAPTIV Stealth tank zırhı
