02/03/2010 (D122) e 06/04/2010 (D141) / Relatórios preparados para a Divisão de Apoio à Aquisição (DWO-3) da DIA, Washington, D.C., EUA
DIA, 2010: estudos do AAWSAP avaliam capas de invisibilidade e metamateriais e concluem que ocultar da luz visível ainda é incerto
Dois DIRDs de 2010 revisam materiais artificiais capazes de desviar a luz e as micro-ondas. Um conclui que a ocultação perfeita é impossível e que só a invisibilidade a micro-ondas estava ao alcance da tecnologia; o outro vê nos metamateriais sobretudo sensores e componentes ópticos pequenos e leves para plataformas aeroespaciais.
- Data do evento
- 02/03/2010 (D122) e 06/04/2010 (D141)
- Local
- Relatórios preparados para a Divisão de Apoio à Aquisição (DWO-3) da DIA, Washington, D.C., EUA
- Tema
- História da investigação
- Órgãos das fontes
- DOW
- Documentos
- 2 documentos · 67 páginas
- Leitura
- 15 min
Capa de relatório oficialPágina física 1FONTES DOCUMENTAIS · DOW
O que os registros contam
São dois estudos técnicos encomendados pela Agência de Inteligência de Defesa dos EUA (DIA) no programa AAWSAP. “Invisibility Cloaking: Theory and Experiments”, de 2 de março de 2010, tem autor de nome substituído por “AAP Person 68”. “Metamaterials for Aerospace Applications”, de 6 de abril de 2010, é de “AAP Person 78”. Não são relatos de avistamento e não mencionam UFOs ou UAPs. Interessam ao tema porque a capacidade de um objeto sumir de vista ou do radar aparece com frequência em relatos, e aqui se vê o que a física de 2010 dizia sobre isso.
O estudo da invisibilidade distingue três caminhos: camuflagem, transparência e ocultação. A tecnologia furtiva de aviões como o B-2 é camuflagem: o avião fica “negro” para o radar, como o céu. A ocultação propriamente dita usaria um material que guiasse a luz em volta de um objeto, como se ela atravessasse espaço vazio, escondendo o objeto e “o próprio ato de esconder”. O texto relata que um protótipo desse tipo já funcionara com micro-ondas, em 2006, e descreve propostas baseadas em geometrias curvas do espaço óptico.
A conclusão desse estudo é dupla. Dispositivos perfeitos são impossíveis, porque exigiriam materiais em que a luz andasse infinitamente depressa. Dispositivos imperfeitos são possíveis e, para micro-ondas, estavam “definitivamente ao alcance da tecnologia atual”. Para a luz visível, o autor diz que o resultado “ainda não está totalmente claro” e dependeria mais de imaginação e de teoria do que de materiais; se metamateriais não forem necessários, a invisibilidade óptica poderia chegar “dentro de uma geração”.
O estudo dos metamateriais, materiais artificiais com propriedades inexistentes na natureza, como índice de refração negativo, concentra-se em usos práticos: lentes que enxergam detalhes menores que o comprimento de onda, circuitos menores, absorvedores de infravermelho para sensores e captação de energia. Na conclusão, as frases sobre esses usos aparecem realçadas em amarelo no fac-símile. Em uma página, o autor imagina expedições a outros planetas que encontrassem indício de vida celular primitiva e precisassem examinar a célula viva em seu meio líquido, sem tocá-la. É um cenário hipotético para justificar a técnica, não relato de descoberta.
Os dois documentos mostram o interesse do programa por tecnologias de ocultação e sensoriamento, sem atribuí-las a nenhum objeto observado. Outro DIRD do programa, sobre engenharia da métrica do espaço-tempo, cita os metamateriais como alternativa técnica para explicar o “piscar e sumir” de uma aeronave hipotética; estes dois relatórios não fazem essa ligação. As avaliações e previsões são dos autores e refletem o estado da pesquisa em 2010.
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LEITURA DIRETA DO ARQUIVO
O documento, em português
D122: traduzidos na íntegra a capa, o expediente (página 2), a introdução (página 5), a seção sobre camuflagem e tecnologia furtiva (página 6) e as seções finais de ocultação óptica e resumo (páginas 27 e 28, sem as referências). Ficaram de fora o sumário e as seções sobre transparência, metamateriais e geometria não euclidiana (páginas 7 a 26). D141: traduzidos na íntegra a capa, o expediente, a seção de abertura “Definição de metamateriais” (página 5; o relatório não tem introdução com esse nome), a página 11, que traz o cenário hipotético de exame de vida celular em outros planetas, e o resumo e conclusões (página 35). Ficaram de fora as demais seções técnicas (páginas 6 a 10 e 12 a 34) e as referências.
TRECHO 1 · PÁGINA FÍSICA 1
D122, página física 1: capa
NÃO CLASSIFICADO//[“PARA USO OFICIAL APENAS”, riscado]. Documento de Referência de Inteligência de Defesa. Apoio sobre Ameaças à Aquisição. 2 de março de 2010. ICOD [data-limite da informação]: 1 de dezembro de 2009. DIA-08-1003-001. Ocultação por invisibilidade: teoria e experimentos.Nota editorial: Conferido no fac-símile da capa. A marcação “FOR OFFICIAL USE ONLY” aparece riscada, o que indica a retirada dessa restrição na liberação.
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UNCLASSIFIED//[FOR OFFICIAL USE ONLY, struck through] Defense Intelligence Reference Document Acquisition Threat Support 2 March 2010 ICOD: 1 December 2009 DIA-08-1003-001 Invisibility Cloaking: Theory and ExperimentsConsultar a ficha do documento ↗ · Página física 1, contando a capa.
TRECHO 2 · PÁGINA FÍSICA 2
D122, página física 2: expediente
Ocultação por invisibilidade: teoria e experimentos. Preparado por: Divisão de Apoio à Aquisição (DWO-3), Escritório de Alerta de Defesa, Diretoria de Análise, Agência de Inteligência de Defesa. Autor: [nome substituído por “AAP Person 68”]. Nota administrativa. AVISO DE DIREITOS AUTORAIS: não está autorizada a divulgação adicional das fotografias desta publicação. Este produto faz parte de uma série de relatórios de tecnologia avançada produzidos no ano fiscal de 2009 no Programa de Aplicações de Sistemas de Armas Aeroespaciais Avançados (AAWSA) do Escritório de Alerta de Defesa da Agência de Inteligência de Defesa. Comentários ou perguntas sobre este documento devem ser enviados a [nome substituído por “AAP Person 1”], gerente do Programa AAWSA, Agência de Inteligência de Defesa, aos cuidados de CLAR/DWO-3, Edifício 6000, Washington, DC 20340-5100.Nota editorial: Conferido no fac-símile. O texto automático desta página tem falhas de reconhecimento nos nomes substituídos e no endereço; o original foi transcrito pela imagem. Os nomes aparecem no fac-símile como caixas com “AAP Person”.
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Invisibility Cloaking: Theory and Experiments Prepared by: Acquisition Support Division (DWO-3) Defense Warning Office Directorate for Analysis Defense Intelligence Agency Author: AAP Person 68 Administrative Note COPYRIGHT WARNING: Further dissemination of the photographs in this publication is not authorized. This product is one in a series of advanced technology reports produced in FY 2009 under the Defense Intelligence Agency, Defense Warning Office's Advanced Aerospace Weapon System Applications (AAWSA) Program. Comments or questions pertaining to this document should be addressed to [AAP Person 1], AAWSA Program Manager, Defense Intelligence Agency, ATTN: CLAR/DWO-3, Bldg 6000, Washington, DC 20340-5100.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 2, contando a capa.
TRECHO 3 · PÁGINA FÍSICA 5
D122, página física 5: introdução (íntegra)
Ocultação por invisibilidade: teoria e experimentos. Introdução. A ideia da invisibilidade fascina as pessoas há milênios, inspirando muitos mitos, romances e filmes. A ocultação por invisibilidade tornou-se recentemente tema de ciência e tecnologia. Este trabalho descreve os desenvolvimentos teóricos e experimentais atuais importantes e tenta projetá-los no futuro.Nota editorial: Conferido no fac-símile da página.
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Invisibility Cloaking: Theory and Experiments Introduction The idea of invisibility has fascinated people for millennia, inspiring many myths, novels, and films. Invisibility cloaking has recently become a subject of science and technology. This paper describes the important current theoretical and experimental developments and tries to project into the future.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 5, contando a capa.
TRECHO 4 · PÁGINA FÍSICA 6
D122, página física 6: camuflagem e tecnologia furtiva (íntegra)
Camuflagem. A invisibilidade pode ser obtida por três métodos principais: camuflagem, transparência e ocultação. Muitos animais e algumas plantas usam camuflagem para se disfarçar de predadores, por exemplo assumindo as formas e cores de objetos do ambiente. Os militares usam há muito tempo formas de camuflagem; uma aplicação militar recente é a tecnologia furtiva. Os aviões furtivos têm formas aerodinamicamente incomuns, angulosas, e são revestidos com um material especial. As duas características servem ao mesmo propósito: tornar o avião “invisível” ao radar. Como funciona? No radar, micro-ondas eletromagnéticas são emitidas por uma fonte, e sua reflexão por um objeto (um avião, por exemplo) é detectada. Pela direção e pelo atraso das ondas refletidas, inferem-se a direção e a distância do objeto. Se o objeto não reflete as micro-ondas de volta para a fonte, não aparece no radar. É exatamente isso que a tecnologia furtiva consegue. Por causa da forma angulosa do avião furtivo, a maior parte das ondas eletromagnéticas incidentes é refletida em direções diferentes; o revestimento do avião absorve o restante. Assim, o avião furtivo se tornou completamente negro na faixa espectral do radar. Para as ondas de radar, o céu é negro, não azul, e o avião assumiu a cor do fundo: o avião furtivo está camuflado. [Figura 1: bombardeiro furtivo B-2.]Nota editorial: Conferido no fac-símile da página.
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Camouflage Invisibility may be achieved through three principal methods: camouflage, transparency, and cloaking. Many animals and some plants use camouflage to disguise themselves from predators-for example, by assuming the shapes and colors of objects in their surround ings. The military has long used forms of camouflage; a recent military application of camouflage is stealth technology. Stealth planes have aerodynamically unusual, edgy shapes and are coated with a special material. Both features serve the same purpose: to make the plane "invisible" to radar. How does it work? In radar, electromagnetic microwaves are emitted by a source, and their reflection by an object-an airplane, for example-is detected. From the direction and the time delay of the reflected waves, the direction and distance of the object are inferred. If the object does not reflect the electromagnetic microwaves back to the source, it will not appear on the radar. This is precisely what stealth technology achieves. Owing to the edgy shape of the stealth plane, most of the incident electromagnetic waves are reflected in different directions; the coating of the plane absorbs the rest. In this way, the stealth plane has become completely black in the spectral range of radar. As for radar waves, the sky is black, not blue, and the plane has assumed the color of the background: the stealth plane is camouflaged.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 6, contando a capa.
TRECHO 5 · PÁGINA FÍSICA 27
D122, páginas físicas 27 e 28: ocultação óptica e resumo (íntegra, sem as referências)
Ocultação óptica. A ocultação na faixa óptica do espectro impõe vários desafios. O projeto atual de dispositivos de ocultação não euclidianos ainda exige materiais em que, em algumas partes do dispositivo, a velocidade da luz seja maior do que no ambiente do dispositivo, o que, na prática, significa maior que a velocidade da luz no vácuo. Muito provavelmente, esse problema pode ser contornado inventando novos projetos e novas formas geométricas de espaços curvos adequados, porque não há razão matemática para que a ocultação não euclidiana seja limitada dessa maneira. No entanto, resolver esse problema exige imaginação e criatividade matemática; não pode ser planejado por um roteiro claro, mas pode ser encorajado e estimulado. Pode levar 1 ou 2 anos, ou muito mais, até que tais projetos sejam inventados; a pesquisa verdadeiramente imaginativa é imprevisível. Essa pesquisa exige uma mentalidade específica, pensamento matemático claro combinado com espírito lúdico e intuição física, um ambiente estimulante e liberdade. O maior desafio para transformar a invisibilidade de ideia em dispositivo que funcione não é a tecnologia, mas a imaginação. A única maneira de resolver esse problema é seguir o conselho salomônico de investir nas pessoas certas. A tecnologia de ocultação dependerá do projeto desses dispositivos avançados. Provavelmente exigirão materiais altamente anisotrópicos, mas talvez cristais líquidos sejam suficientes. Talvez metamateriais nem sejam necessários. Nesse caso, a invisibilidade poderia se tornar uma tecnologia viável dentro de uma geração. Se forem necessários metamateriais ópticos, eles dependerão de estruturação em escalas extremamente curtas, possivelmente em distâncias subnanométricas. A tecnologia para fazer tais estruturas será desenvolvida porque a indústria de eletrônica de silício precisará delas; mas ainda se verá se dispositivos de grande escala com estruturas subnanométricas podem ser feitos. Outro desafio prático é o controle da impedância. Dispositivos de ocultação ideais exigem materiais com resposta elétrica e magnética iguais, porque implementam geometrias, e as geometrias são universais: agem tanto sobre o campo elétrico quanto sobre o magnético de ondas eletromagnéticas como a luz. Na prática, materiais ópticos de banda larga respondem principalmente ao campo elétrico, e não ao magnético. O magnetismo óptico foi demonstrado com metamateriais [nota 39], mas só em regiões estreitas do espectro. Se a resposta elétrica difere da magnética, a impedância eletromagnética fica desajustada, o que resulta em reflexões. Essas reflexões poderiam ser reduzidas usando perfis suaves de índice de refração como revestimentos antirreflexo adequados. Muito provavelmente, os dispositivos de ocultação serão cascas rígidas; torná-los flexíveis, como capas de invisibilidade vestíveis, é um desafio significativo. A razão é que suas propriedades ópticas precisam ser ajustadas às suas formas geométricas, já que o perfil de índice de refração de um dispositivo de ocultação depende de sua forma. Se a forma muda, o perfil de índice precisa acompanhar. As propriedades ópticas necessárias teriam de ser calculadas em tempo real, e o material teria de mudar de acordo. Cristais líquidos poderiam ajustar suas propriedades ópticas, mas controlar um arranjo grande e complicado de cristais líquidos, possivelmente com várias camadas, parece difícil, apesar do progresso feito nas telas de cristal líquido. Resumo. Um dispositivo de ocultação é um dispositivo passivo, feito de material transparente, que guia a luz em torno de qualquer objeto em seu interior como se a luz tivesse passado pelo espaço vazio. O dispositivo esconde o objeto e esconde o próprio ato de esconder. Dispositivos de ocultação perfeitos são impossíveis, porque exigem materiais em que a velocidade da luz tende ao infinito. Dispositivos de ocultação imperfeitos poderiam ser feitos. Tais dispositivos implementam geometrias de espaço curvo adequadas. Para micro-ondas eletromagnéticas, os dispositivos de ocultação estão definitivamente ao alcance da tecnologia atual. Ainda não está totalmente claro se a invisibilidade na faixa visível do espectro se tornará realidade. Muito provavelmente, isso dependerá mais de novas pesquisas teóricas do que de avanços em novos materiais, e da aplicação de inteligência matemática, intuição e imaginação.Nota editorial: Conferido no fac-símile da página.
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Optical Cloaking Cloaking in the optical range of the spectrum poses several challenges. The present design of non-Euclidean cloaking devices still requires materials where, in some parts of the device, the speed of light is larger than in the environment of the device, which, in practice, means larger than the speed of light in vacuum. Most probably, this problem can be circumvented by inventing new designs and new geometrical forms of suitable curved spaces, because there is no mathematical reason why non-Euclidean cloaking should be limited in this way. However, solving this problem takes imagination and mathematical creativity; it cannot be planned by a clear roadmap, but it can be encouraged and stimulated. It could take 1 or 2 years or a much longer time until such designs are invented; truly imaginative research is unpredictable. This research takes a specific mindset, clear mathematical thinking combined with playfulness and physical intuition, a stimulating environment, and freedom. The greatest challenge for turning invisibility from an idea into a workable device is not technology but imagination. The only way to solve this problem is to follow the Solomonic advice to invest in the right people. The technology for cloaking will depend on the design of such advanced cloaking devices. Probably they will require highly anisotropic materials, but perhaps liquid crystals could be sufficient. Maybe metamaterials are not needed after all. In this case, invisibility could become a feasible technology within a generation. If optical metamaterials are needed, they will rely on structuring on extremely short scales, possibly on sub-nanometer distances. The technology for making such structures will be developed because the silicon-electronics industry will need them; but whether large-scale devices with sub-nanometer structures can be made remains to be seen. Another practical challenge is impedance managing. Ideal cloaking devices require materials with equal electric and magnetic response because they implement geometries and geometries are universal-they act on both the electric and the magnetic fields of electromagnetic waves like light. In practice, broadband optical materials mostly respond to the electric field but not to the magnetic one. Optical magnetism has been demonstrated with metamaterials,[39] but only in narrow regions of the spectrum. If the electric response differs from the magnetic response, the electromagnetic impedance is mismatched, which results in reflections. One could reduce such reflections by using smooth refractive-index profiles as appropriate antireflection coatings. Most probably, cloaking devices will be rigid shells; to make them flexible like wearable invisibility cloaks poses a significant challenge. The reason is that their optical properties must be adjusted to their geometrical shapes, as the refractive-index profile of a cloaking device depends on its shape. If the shape changes, the index-profile must follow suit. The required optical properties should be calculated in real time, and the material should change accordingly. Liquid crystals could adjust their optical properties, but controlling a large, complicated array of liquid crystals with possibly several layers appears to be difficult, despite the progress made in liquid-crystal displays. Summary A cloaking device is a passive device made of a transparent material that guides light around any object in its interior as if the light has passed through empty space. The cloaking device conceals the object and hides the act of hiding itself. Perfect cloaking devices are impossible because they require materials where the speed of light approaches infinity. Imperfect cloaking devices could be made. Such devices implement suitable curved-space geometries. For electromagnetic microwaves, cloaking devices are definitely within reach of the present technology. Whether invisibility in the visible range of the spectrum will become a reality is not entirely clear yet. Most probably, this will depend more on the new theoretical research than on advances in new materials, and on the application of mathematical intelligence, intuition, and imagination.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 27, contando a capa.
TRECHO 6 · PÁGINA FÍSICA 1
D141, página física 1: capa
NÃO CLASSIFICADO//[“PARA USO OFICIAL APENAS”, riscado]. Documento de Referência de Inteligência de Defesa. Apoio sobre Ameaças à Aquisição. 6 de abril de 2010. ICOD [data-limite da informação]: 1 de dezembro de 2009. DIA-08-1004-006. Metamateriais para aplicações aeroespaciais.Nota editorial: Conferido no fac-símile da capa. A marcação “FOR OFFICIAL USE ONLY” aparece riscada, o que indica a retirada dessa restrição na liberação.
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UNCLASSIFIED//[FOR OFFICIAL USE ONLY, struck through] Defense Intelligence Reference Document Acquisition Threat Support 6 April 2010 ICOD: 1 December 2009 DIA-08-1004-006 Metamaterials for Aerospace ApplicationsConsultar a ficha do documento ↗ · Página física 1, contando a capa.
TRECHO 7 · PÁGINA FÍSICA 2
D141, página física 2: expediente
Metamateriais para aplicações aeroespaciais. Preparado por: Divisão de Apoio à Aquisição (DWO-3), Escritório de Alerta de Defesa, Diretoria de Análise, Agência de Inteligência de Defesa. Autor: [nome substituído por “AAP Person 78”]. Nota administrativa. AVISO DE DIREITOS AUTORAIS: não está autorizada a divulgação adicional das fotografias desta publicação. Este produto faz parte de uma série de relatórios de tecnologia avançada produzidos no ano fiscal de 2009 no Programa de Aplicações de Sistemas de Armas Aeroespaciais Avançados (AAWSA) do Escritório de Alerta de Defesa da Agência de Inteligência de Defesa. Comentários ou perguntas sobre este documento devem ser enviados a [nome substituído por “AAP Person 1”], gerente do Programa AAWSA, Agência de Inteligência de Defesa, aos cuidados de CLAR/DWO-3, Edifício 6000, Washington, DC 20340-5100.Nota editorial: Conferido no fac-símile. O texto automático desta página tem falhas de reconhecimento nos nomes substituídos e no endereço; o original foi transcrito pela imagem. Os nomes aparecem no fac-símile como caixas com “AAP Person”.
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Metamaterials for Aerospace Applications Prepared by: Acquisition Support Division (DWO-3) Defense Warning Office Directorate for Analysis Defense Intelligence Agency Author: AAP Person 78 Administrative Note COPYRIGHT WARNING: Further dissemination of the photographs in this publication is not authorized. This product is one in a series of advanced technology reports produced in FY 2009 under the Defense Intelligence Agency, Defense Warning Office's Advanced Aerospace Weapon System Applications (AAWSA) Program. Comments or questions pertaining to this document should be addressed to [AAP Person 1], AAWSA Program Manager, Defense Intelligence Agency, ATTN: CLAR/DWO-3, Bldg 6000, Washington, DC 20340-5100.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 2, contando a capa.
TRECHO 8 · PÁGINA FÍSICA 5
D141, página física 5: definição de metamateriais, seção de abertura (íntegra da página)
Definição de metamateriais. Um metamaterial é definido como um meio artificial cujas propriedades (mecânicas, ópticas, magnéticas ou outras) não podem ser encontradas em materiais naturais. A ênfase deste estudo será nos metamateriais eletromagnéticos e ópticos. Esses metamateriais podem exibir propriedades bastante extremas, como índice de refração negativo, o que implica que tanto a permissividade elétrica quanto a permeabilidade magnética sejam negativas (ε < 0, µ < 0) (Referência 1). Tais metamateriais costumavam ser chamados de “canhotos” por causa da relação de fase incomum entre os campos elétrico e magnético. Especificamente, na maioria dos meios (de índice positivo, incluindo o vácuo), usa-se a regra da mão direita para definir a relação entre o campo elétrico (E), o campo magnético (H) e o número de onda de propagação (k). A base física da regra da mão direita é que a direção de propagação da energia, definida pelo vetor de Poynting S = cE×H/4π, e a direção da velocidade de fase (definida pelo número de onda k) precisam coincidir. Isso não vale para metamateriais de índice negativo, em que as duas direções são opostas; por isso, a relação de mão esquerda precisa valer para os três vetores. Ainda assim, a designação “canhoto” não resistiu ao tempo, porque causava confusão e criava alusões irrelevantes a estruturas helicoidais (também chamadas quirais). Embora estruturas quirais possam de fato exibir comportamento de índice negativo (Referência 2), a quiralidade não é necessária. Um metamaterial típico consiste em elementos ressonantes, como os ressonadores de anel partido (SRR). Um exemplo de SRR aparece na Figura 1. A função principal do SRR é permitir uma forte resposta magnética da estrutura. Existe uma fórmula empírica simples para a permeabilidade magnética de um metamaterial composto de SRRs: µ = 1 − Fω_M²/(ω² − ω_M²) < 0 (1), em que ωM é a frequência de ressonância do SRR e F é proporcional ao fator de preenchimento volumétrico dos SRRs. Vale notar que os SRRs são projetados de modo a ter grande capacitância. Em consequência, a frequência de ressonância de um SRR é pequena (isto é, a célula que contém o SRR é muito menor que o comprimento de onda). No exemplo da Figura 1 (tirado da Referência 6), a célula unitária que opera em ω/2π = 10 GHz tem λ/10. De fato, o tamanho menor que o comprimento de onda dos metamateriais é o que os distingue de seus parentes próximos, os cristais fotônicos. Projetando adequadamente SRRs magnéticos, é possível obter qualquer valor de µ para qualquer frequência dada. Há, porém, desafios especiais para estruturas ópticas, como se explicará adiante.Nota editorial: Conferido no fac-símile. O documento não tem seção chamada “introdução”; esta seção de definição abre o texto. A equação (1) foi transcrita da imagem. A primeira frase da página aparece realçada em amarelo no original.
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Definition of Metamaterials A metamaterial is defined as an artificial medium whose properties (mechanical, optical, magnetic, or other) cannot be found in naturally-occurring materials. The emphasis of this study will be on electromagnetic and optical metamaterials. Such metamaterials can exhibit rather extreme properties, such as negative refractive index, which implies that both electric permittivity and magnetic permeability must be negative (£ < 0 µ < 0) (Reference 1). Such metamaterials used to be called " left-handed" because of the unusual phase relationship between the electric and magnetic fields. Specifically, in most (positive index, including vacuum) media one uses the right-hand rule to define the relationship between electric field (E) magnetic field (H), and the propagation wavenumber (f). The physical basis of the right-hand rule is that the direction of energy propagation defined by the Poynting vector S = cE×H/4π' and the direction of the phase velocity (defined by the wavenumber k) must coincide. That does not hold true for negative index metamaterials where the two directions are opposite, therefore, the left-handed relationship must hold for the three vectors. Nevertheless, the "left-handed" designation did not withstand the test of time because it was causing confusion and creating irrelevant allusions to helical (a.k.a. chiral) structures. Although chiral structures can indeed exhibit negative index behavior (Reference 2), chirality is not necessary. A typical metamaterial consists of resonant elements such as Split Ring Resonators (SRR). An example of an SRR is shown in Figure 1. The main function of the SRR is to enable strong magnetic response of the structure. A simple empirical formula exists for the magnetic permeability of a metamaterial comprised of the SRRs: μ = 1 - Fω_M^2/(ω^2 - ω_M^2) < 0, (1) where ω_M is the resonant frequency of the SRR, and F is proportional to the volume filling factor of SRRs. It is noteworthy that SRRs are designed in such a way that it has a large capacitance. As the result, the resonant frequency of an SRR is small, (that is, the SRR-containing cell is very sub-wavelength). In the example shown in Figure 1 (taken from Reference 6), the unit cell operated at ω/2π = 10 GHz is λ/10. In fact, the sub-wavelength size of the metamaterial is what distinguishes them from their close cousins: photonic crystals. By properly designing magnetic SRRs, it is possible to achieve any value of µ for any given frequency. Special challenges exist for optical structures, though, as will be explained below.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 5, contando a capa.
TRECHO 9 · PÁGINA FÍSICA 11
D141, página física 11: Figura 5 e trecho sobre exame de vida celular em outros planetas (íntegra da página)
[Figura 5. Esquema da superlente com índice de refração n = −1, correspondente a (ε = −1, µ = −1), cercada de vácuo. A presença da superlente permite imagear objetos menores que o limite de difração, como a grade periódica mostrada aqui.] Há, porém, circunstâncias interessantes em que é muito importante transportar a imagem em direção ao dispositivo de varredura. Uma dessas circunstâncias especiais é a espectroscopia com resolução espacial de estruturas pequenas (por exemplo, celulares). Pode-se imaginar expedições espaciais a outros planetas que poderiam, potencialmente, resultar na descoberta de alguma evidência de vida primitiva em nível celular. Seria então altamente desejável examinar a estrutura da célula viva em seu ambiente natural. Muito provavelmente, esse ambiente seria líquido. Portanto, seria muito desejável examinar a célula sem tocá-la de fato com a ponta de um microscópio óptico de campo próximo. Assim, seria necessário o imageamento subsuperficial de um objeto pequeno enterrado sob uma camada de líquido. Nenhum experimento desse tipo foi realizado até agora. No entanto, há vários anos houve um experimento que demonstrou o imageamento de objetos menores que o limite de difração enterrados sob uma camada de dióxido de silício. O esquema e os resultados experimentais desse experimento (Referência 19) aparecem na Figura 6. Nesse experimento, os objetos menores que o comprimento de onda eram simples furos feitos no metal com um feixe de íons focalizado (FIB). Eles foram enterrados sob a superlente, formada por carbeto de silício (material de épsilon negativo para frequências do infravermelho médio) e dióxido de silício (material de épsilon positivo). Note-se que essa configuração (materiais com ε1 > 0 e ε2 ≈ −ε1 < 0 unidos, sanduichados ou posicionados lado a lado) é típica de uma superlente de campo próximo. A diferença entre a superlente de campo próximo da Figura 6 e a superlente “ideal” da Figura 5 é que a ideal também exige um material com valor negativo de permeabilidade magnética.Nota editorial: Conferido no fac-símile da página.
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Figure 5. Schematic of the Super-Lens with n=-1 Refractive Index Corresponding to (ε = -1, µ = -1) Surrounded By Vacuum. Super-lens' presence enables imaging sub-diffraction objects such as the periodic grating shown here. There are, however, interesting circumstances when it is very important to transport the image towards the scanning device. One such special circumstance is spatially-resolved spectroscopy of small (for example, cellular) structures. One can envision space expeditions to other planets that could, potentially, result in finding some evidence of primitive cellular-level life. It would then be highly desirable to examine the structure of the living cell in its natural environment. In all likelihood, that environment would be liquid. Therefore, it would be very desirable to examine the cell without actually touching it with a tip of a near-field optical microscope. Thus, the sub-surface imaging of a small object which is buried underneath a liquid layer would be necessary. No such experiments have so far been conducted. However, several years ago there was an experiment demonstrating imaging of sub-diffraction objects buried under the layer of silicon dioxide. The schematic and experimental results from the experiment (Reference 19) are shown in Figure 6. In this experiment the sub-wavelength objects were simple holes that were milled in the metal using an FIB. They were buried underneath the super-lens consisting of SiC (negative epsilon material for mid-infrared frequencies) and silicon dioxide (positive epsilon material). Note that this configuration (materials with ε1 > 0 and ε2 ≈ -ε1 < 0 joined together: sandwiched or positioned next to each other) is typical for a near-field super-lens. The difference between the near-field super-lens shown in Figure 6 and the "ideal" super-lens shown in Figure 5 is that the ideal also requires a material with a negative value of magnetic permeability.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 11, contando a capa.
TRECHO 10 · PÁGINA FÍSICA 35
D141, página física 35: resumo e conclusões (íntegra, sem as referências)
Resumo e conclusões. Embora seja difícil apontar as aplicações exatas que os metamateriais encontrarão na indústria aeroespacial avançada, eles têm várias características que os tornam especialmente adequados a aplicações aeroespaciais. Primeiro, permitem a miniaturização de vários componentes ópticos. Tornar pequenos e leves os dispositivos transportados ao espaço é essencial. Essas oportunidades foram tratadas em detalhe. Segundo, os metamateriais possibilitam novas modalidades de imageamento abaixo do limite de difração: superlentes, hiperlentes e superlentes de campo distante. Essas modalidades dispensam os microscópios de varredura de campo próximo, que são dispositivos complexos, de varredura lenta e grandes, inadequados a plataformas aeroespaciais avançadas. Captar fótons infravermelhos, sejam de fontes de laser coerentes na Terra (para guiagem, recarga de energia e assim por diante), do brilho térmico da Terra ou das estrelas, provavelmente será importante para plataformas aeroespaciais. Os metamateriais oferecem oportunidades únicas de fazer absorvedores eficientes, sintonizáveis em comprimento de onda e de grande ângulo. Como discutido nos numerosos exemplos deste relatório, os metamateriais vão revolucionar a maneira como a luz é captada, manipulada e usada para imageamento. Embora os metamateriais ainda sejam uma área acadêmica de pesquisa, esses exemplos mostram que há grande potencial para aplicações práticas.Nota editorial: Conferido no fac-símile. Quatro frases desta seção aparecem realçadas em amarelo no original: a da miniaturização, a das novas modalidades de imageamento, a da captação de fótons infravermelhos e a última, sobre o potencial prático.
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Summary and Conclusions While it is difficult to pinpoint the exact applications that metamaterials will find in advanced aerospace industry, metamaterials possess several features that uniquely suit them for aerospace applications. First, they enable miniaturization of a variety of optical components. Making space-born devices small and light-weight is essential. These opportunities have been covered in detail. Second, metamaterials enable new modalities for sub-diffraction imaging: super-lenses, hyperlenses, and far-field superlenses. Those modalities dispense with the near-field scanning microscopes, which are complex, slow-scanning, large devices that are not appropriate for advanced aerospace platforms. Harvesting infrared photons, whether from coherent laser sources on Earth (for guidance, energy recharging, and so forth), from thermal Earth glow, or from the stars, is likely to be important for aerospace platforms. Metamaterials offer unique opportunities for making efficient wavelength-tunable, wide-angle absorbers. As discussed in the numerous examples in this report, metamaterials are going to revolutionize the way light is captured, manipulated, and used for imaging. Although metamaterials are still an academic area of research, these examples illustrate that there is great potential for practical applications.Consultar a ficha do documento ↗ · Página física 35, contando a capa.
Datas e contexto documental
- Acontecimento
- 02/03/2010 — Data de capa do D122; o D141 é de 6 de abril de 2010. ICOD de ambos: 1º de dezembro de 2009.
- Documento
- 02/03/2010 — Capas, página física 1 de cada relatório.
- Publicação
- Não estabelecida — Liberados na série DOW-UAP do Departamento de Guerra dos EUA.
Origem e divulgação
Defense Intelligence Agency (DIA), Divisão de Apoio à Aquisição (DWO-3), programa AAWSAP; D122 de “AAP Person 68”; D141 de “AAP Person 78” · DOW-UAP-D122_AAWSAP-DIRD-Invisibility-Cloaking-Theory-and-Experiments-March-2-2010.pdf; DOW-UAP-D141_AAWSAP-DIRD-Metamaterials-for-Aerospace-Applications-April-6-2010.pdf
Conferidas no fac-símile: D122 páginas 1, 2, 5, 6, 9, 13, 27 e 28; D141 páginas 1, 2, 5, 11 e 35.
Relatos relacionados e suas diferenças
- Contratação do AAWSAP, 2008
- DIRD sobre engenharia da métrica
- DIRD sobre detecção de veículos hipersônicos
Perguntas para continuar a investigação
- O programa relacionou em algum documento a ocultação por metamateriais a relatos de objetos que “somem” de vista, como faz o DIRD sobre engenharia da métrica ao mencionar metamateriais?
GEOGRAFIA DO CASO
Relatórios técnicos, sem local de evento
Estudos técnicos sem episódio nem local de observação.
RASTRO DOCUMENTAL
Volte às fontes
As referências usam páginas físicas do PDF, contando a capa. Os resumos são apresentados em português; os documentos preservam seu idioma original.
- DOW-UAP-D122_AAWSAP-DIRD-Invisibility-Cloaking-Theory-and-Experiments-March-2-2010.pdf
Páginas físicas 1 e 2 (capa e expediente), 5 e 6 (introdução e camuflagem), 9 e 13 (figuras 5 e 9) e 27 e 28 (ocultação óptica e resumo)
DOW · 29 páginas - DOW-UAP-D141_AAWSAP-DIRD-Metamaterials-for-Aerospace-Applications-April-6-2010.pdf
Páginas físicas 1 e 2 (capa e expediente), 5 (definição), 11 (Figura 5 e trecho sobre vida em outros planetas) e 35 (resumo e conclusões)
DOW · 38 páginas
Síntese editorial baseada no fichamento do acervo, revista em 26/09/2026. Como lemos os documentos.


