Šiuolaikinis karas sparčiai keičiasi. Išlikti nepastebėtam darosi vis sudėtingiau, nes karius dieną naktį seka radarų sistemos, dronai ir kita pažangi įranga. Paprasto šalmo ir neperšaunamos liemenės jau nebepakanka. Ir čia į pagalbą ateina mokslininkai, kuriantys išmaniąją tekstilę, galinčią padaryti karius praktiškai „nematomus“.
Šią užduoti bando įvykdyti devyniolika partnerių iš devynių Europos šalių, įgyvendindami Europos gynybos fondo projektą ACROSS (angl. Adaptive Camouflage for Soldiers and Vehicles). Jau atlikti pirmieji sėkmingi vadinamojo adaptyvaus kamufliažo lauko bandymai, ir šios technologijos toliau vystomos siekiant ištobulinti patikimą antiradarinę maskuotę tiek žmonėms, tiek karo mašinoms.
Savo indėlį čia įneša ir Lietuva: vienas iš projekto dalyvių yra Fizinių ir technologijos mokslų centras (FTMC).
Pasislėpti ne tik nuo žmogaus, bet ir nuo roboto
„Kare svarbiausias yra žmogus, o jam reikia apsaugos, kai jis išlipa iš tanko ar palieka priedangą. Tinkama apranga padeda užtikrinti saugumą, komfortą ir palaikyti reikiamą organizmo vidinę temperatūrą.
Mūsų kuriama maskuotė skirta tam, kad karys susilietų su aplinka. Kiekvienas žmogus turi tam tikrą „parašą“, kurį gali aptikti radarai ir kitos sistemos, įskaitant šiluminius jutiklius. Mes siekiame šį „parašą“ sumažinti kiek įmanoma labiau“, – sako FTMC Tekstilės technologijų skyriaus vadovė dr. Julija Baltušnikaitė-Guzaitienė.
Projekte dalyvaujančios šalys kuria maskuotės sprendimus, kurie padeda prisitaikyti prie įvairių situacijų ir „paslėpti“ karius bei transporto priemones visame elektromagnetiniame spektre: nuo ultravioletinės ir regimosios šviesos iki artimosios bei tolimosios infraraudonosios spinduliuotės ar mikrobangų diapazono.
FTMC čia daugiausia dėmesio skiria žmogaus aprangai – nuo radarų apsaugančiai tekstilei ir medžiagoms, mažinančioms šiluminį atspindį tolimosios infraraudonosios spinduliuotės diapazone.
„ACROSS projekte jau pasiekta reikšminga pažanga. Kiekvienoje projekto tyrimų kryptyje yra atlikta technologijų analizė ir atrinkti sprendimai kitam bandymų etapui. Su apsauga nuo radarų susijusiems sprendimams toliau vystomos dvi technologijos, o šiluminio atspindžio mažinimui atrinktos septynios.
Galutinis ACROSS rezultatas turėtų būti universali apranga, kurioje būtų integruotos visų projekto partnerių technologijos ir kuri žmogų bei mašiną apsaugotų nuo priešo aptikimo elektromagnetinėmis priemonėmis“, – pasakoja J. Baltušnikaitė-Guzaitienė.
FTMC gynybos projektų vadovas dr. Karolis Stašys teigia, kad šios technologijos atneš daug naudos, nes karas tampa vis išmanesnis:
„Robotizuotos bei bepilotės sistemos aplinką suvokia kitaip nei žmogus. Kadangi visos kariaujančios pusės naudoja dronus ir autonomines sistemas, atsiranda naujas iššūkis: kaip nuo jų pasislėpti. Tenka slėptis jau ne tik nuo žmogaus, bet ir nuo roboto. Mes su partneriais kaip tik sprendžiame šią problemą, ir čia slypi šio projekto išskirtinumas.“
Mažytės figūros, „atmušančios“ spinduliuotę
Kaip kuriamas šis adaptyvus kamufliažas? J. Baltušnikaitės-Guzaitienės tekstilininkų komanda bendradarbiauja su FTMC Fizikinių technologijų skyriaus Mikrobangų laboratorija, kuriai vadovauja dr. Paulius Ragulis. Šios laboratorijos mokslininkai kuria metamedžiagas – dirbtines struktūras (dažnai sudaromas iš kvadratėlių, žiedų ar kitų paprastų geometrinių formų), dėl savo išsidėstymo pasižyminčias savybėmis, kurių neturi įprastos medžiagos.
Radarų naudojamos elektromagnetinės bangos dažniausiai yra centimetrų ilgio, todėl ir metamedžiagų elementai būna pagaminami panašaus dydžio – nuo kelių milimetrų iki kelių centimetrų. Jų forma ir išdėstymas parenkami taip, kad krintančios radaro bangos būtų sugeriamos ar išsklaidomos, o ne atspindimos atgal. Kuo mažiau signalo grįžta į radarą, tuo sunkiau aptikti žmogų.
Mikrobangų laboratorijos mokslininkai kuria šių struktūrų dizainą: kompiuteriu modeliuoja, kokios formos ir dydžio elementai geriausiai sumažins radaro atspindį. Tekstilės specialistų užduotis – tą dizainą perkelti ant audinių taip, kad gaminys būtų patogus dėvėti, atlaikytų lankstymą ir kasdienį naudojimą ir kartu išlaikytų reikiamas elektromagnetines savybes.
„Žinoma, tokias elektromagnetines bangas veikiančias struktūras būtų paprasčiau formuoti ant standaus pagrindo. Tačiau kariui toks sprendimas būtų nepraktiškas – jis turi išlikti judrus ir jaustis komfortiškai. Todėl mūsų užduotis yra šias struktūras integruoti į tekstilę, kuri būtų lengva, lanksti ir pralaidi orui “, – teigia J. Baltušnikaitė-Guzaitienė.
Šios struktūros modeliuojamos kompiuteriu: parenkama elementų forma, raštas, dydis, atstumas tarp elementų ir kiti parametrai, kad metamedžiaga veiktų reikiamais dažniais ir turėtų norimas savybes. Kompiuteryje galima išbandyti daugybę variantų, kol randamas tinkamiausias.
„Metamedžiagos struktūrą galime suformuoti ne tik ant audinio, bet ir ant kieto pagrindo. Vienas paprasčiausių, greičiausių ir pigiausių būdų – elektronikoje naudojamos spausdintinės plokštės, tokios, kokios yra kiekvieno telefono ar kompiuterio viduje. Nuo plokštės nuėsdiname nereikalingą varį, ir lieka reikiamas raštas.
O kai kalbame apie būsimą aprangą, FTMC Tekstilės technologijų skyriaus komanda struktūrą ant audinio suformuoja naudodama laidžius polimerus – medžiagas, praleidžiančias elektros srovę“, – pasakoja P. Ragulis.
Pagaminti bandiniai tuomet tyrinėjami FTMC Mikrobangų beaidėje kameroje. Jos sienos išklotos specialiomis mikrobangas sugeriančiomis piramidėmis, todėl jos nuo sienų beveik neatsispindi, ir galima išmatuoti, kaip šias bangas veikia tik pats bandinys. Čia mokslininkai patikrina, ar metamedžiaga iš tiesų veikia tais dažniais ir taip, kaip buvo numatyta modeliuojant.
Poligone – pirmieji bandymai
Panašius eksperimentus – tik siekiant sukurti maskuotę nuo kitų spektrų elektromagnetinės spinduliuotės – atlieka ir kitų aštuonių projekte dalyvaujančių valstybių atstovai. Prieš keletą mėnesių visi jie susirinko poligone, Šeštojo kavalerijos pulko bazėje Bragos mieste, Portugalijoje, kur atliko pirmuosius lauko bandymus, bendradarbiaujant su Portugalijos kariuomene. Susitikimo metu buvo tikrinamos jau ne pavienės medžiagos ar atskiros technologijos, o skirtingų partnerių sprendimų kombinacijos.
Lauko bandymuose dalyvavo kariai, dėvėję sukurtas maskuotes, taip pat buvo vertinamas adaptyvus kamufliažas transportui. Papildomai tyrimai buvo atliekami su standartizuotais pakaitiniais taikiniais – manekenais ir kitais objektais, kurie bandymuose atstoja realius taikinius. Tai leido technologijas vertinti tiek realiam naudojimui artimesnėmis, tiek labiau kontroliuojamomis sąlygomis.
„Bandymų metu buvo vertinama, kaip apjungtos technologijos veikia skirtingose aplinkose, įvairiais atstumais, dieną ir naktį bei skirtinguose elektromagnetinio spektro diapazonuose. Svarbiausia buvo patikrinti, ar atskirai gerai veikiantys sprendimai išlaiko savo savybes juos sujungus į vieną daugiaspektrinę konstrukciją.
Šie bandymai dar labiau išgrynino, kurie technologijų deriniai turi didžiausią potencialą ir kurias kryptis verta vystyti toliau. Kartu išryškėjo sprendimai, kuriuos dar reikia optimizuoti. Todėl dalis technologijų jau yra pakankamai brandžios, kad būtų integruojamos į galutinius demonstratorius (eksperimentinius modelius), o dalis išlieka perspektyvios, tačiau joms dar reikia papildomo vystymo – todėl baigiamajame šio projekto etape jos nebebus demonstruojamos“, – pasakoja J. Baltušnikaitė-Guzaitienė.
Po lauko bandymų atrinktos technologijos buvo išnagrinėtos dar kitu pjūviu. Buvo vertinamas ne tik jų maskavimo efektyvumas, bet ir tvarumas, galimybės didinti gamybos mastą, kaina, energijos poreikis, integravimo galimybės, technologijos išvystymo lygis bei tolesnio praktinio pritaikymo perspektyvos.
Pasak FTMC mokslininkės, dabar vienas svarbiausių darbų – remiantis visais gautais rezultatais parengti galutinius technologijų demonstratorius. Siekiama ne vieno universalaus varianto, o kelių skirtingų kamufliažo versijų, kuriose perspektyviausios technologijos būtų suderintos taip, kad kartu veiktų kuo platesniame elektromagnetinio spektro diapazone:
„Didelis dėmesys skiriamas būtent integracijai. Reikia užtikrinti, kad skirtingų partnerių kuriamos technologijos ne tik gerai veiktų savo diapazone, bet ir sujungtos viena kitai netrukdytų, išlaikytų reikalingas maskavimo savybes ir kartu būtų praktiškai pritaikomos. Todėl dar laukia konstrukcijų optimizavimas, tarpusavio suderinamumo vertinimas ir baigiamųjų sprendimų parengimas.“
Ekspertė priduria, kad kartu ieškoma ir galimybių atskiras technologijas vystyti kaip savarankiškus sprendimus. FTMC atveju viena tokių krypčių yra antiradarinės technologijos.
Gynybos technologijos – ne vien gynybai
Gynyba – vienas svarbiausių FTMC prioritetų, ir J. Baltušnikaitė-Guzaitienė pabrėžia, kad, būdami savotiškoje geopolitinėje „seisminėje zonoje“ ir norėdami gyventi saugiai ir taikiai, turime būti visapusiškai pasirengę. O mokslas, pasak pašnekovės, tam reikšmingai padeda.
„Taip pat svarbu prisiminti, kad gynybos technologijos dažnai turi dvejopą paskirtį. Pavyzdžiui, mes kuriame tekstilę, kuri padeda reguliuoti kūno temperatūrą. Tokia apranga gali būti naudinga ne tik mūšio lauke, bet ir pramonės darbuotojams, dirbantiems ekstremalaus karščio sąlygomis.
Manau, kiekvienas mokslininkas turėtų pažvelgti į savo sritį ir pagalvoti, kaip jo žinios bei kompetencijos galėtų prisidėti prie valstybės saugumo stiprinimo“, – sako FTMC Tekstilės technologijų skyriaus vadovė.
FTMC gynybos projektų vadovas K. Stašys priduria, jog mokslininkams saugumo tema turėtų būti ne tik aktuali dėl išorės grėsmių, bet ir įdomi dėl atsiveriančių galimybių.
„Čia vis atsiranda naujų nežinomųjų. Viena yra teoriškai ieškoti problemų sprendimų skaitant mokslinius straipsnius, o visai kas kita dirbti gynybos srityje, kur labai greit galima gauti informaciją iš karo lauko, kas veikia, o kas ne. Tai leidžia sprendimus tikrinti realiomis, o ne vien laboratorinėmis sąlygomis.
Nors gynybos technologijos vystomos jau seniai, karas iš esmės pasikeitė. Jis tapo išmanus, o tai atveria galimybes daugelį fundamentinių mokslo sprendimų pritaikyti kuriant naujas gynybos technologijas. Būtent tai šią sritį daro tokią įdomią.
Istorija rodo, kad kariniai konfliktai dažnai tampa stipriu technologinių ir mokslinių proveržių katalizatoriumi. Karai atneša nelaimes, mes jų nenorime ir siekiame tam užkirsti kelią – bet, karams įvykus, visi kartu galime ieškoti sprendimų, ką sukurti ir ką daryti, kad apsisaugotume nuo priešo dabar ir ateityje“, – teigia K. Stašys.
