Kdo z nás si někdy nepřál být z různých důvodů neviditelný? Postavy z pohádek mizí a objevují se jako na běžícím pásu. H. G. Wells stvořil svého neviditelného muže již v roce 1897. Z televize k nám v pravidelných reprízách přichází záludný čaroděj II. kategorie Rumburak.

A celý svět zná čarodějova učně z Bradavic, vlastníka neviditelného pláště Harryho Pottera. Zůstane však neviditelnost navždy jen pouhou fantazií?

Není tajemstvím, že kus ošacení, podobný neviditelnému plášti, již skutečně existuje – díky týmu britských a amerických odborníků. Snahy o zneviditelnění vzrušují zejména vojáky. Potvrzují to i nejnovější fakta.

Letos v únoru odstartoval na vojenské základně Edwards v americké Kalifornii k prvnímu z 50 zkušebních letů nový model „neviditelného“ bezpilotního bojového letounu – X-47B. O měsíc později se na druhém konci světa v Komsomolsku na Amuru poprvé vznesl k vysokému nebi prototyp ruské »neviditelné« stíhačky Suchoj T-50.

Jak ošálit zrak?

Zásadní roli při vnímání okolí hraje zrak. Díváme-li se na nějaký objekt, odráží se od něj světlo do oční sítnice, kde se mění na elektrické signály putující do mozku.

Mnozí badatelé tedy vycházejí z hypotézy, že by se předmět mohl stát neviditelným, pokud by se komplexně zakryl zvláštní tkaninou co nejméně odrážející světlo. V optimálním případě by takový materiál světlo zcela ignoroval.

Tak by se optickým klamem, kdy se využívají i zákonitosti lomu světla, dal zrak ošálit.

Teorii se pokusili přeměnil v praxi výzkumníci z Duke University v Severní Karolíně (USA) a londýnské vysoké školy Imperial College. Jak?

Malý měděný váleček obklopili mnohovrstevným obalem o vnějším průměru 30 centimetrů. Potom k němu v jedné rovině vypouštěli mikrovlny, tedy elektromagnetické záření kmitající rychlostí 300 milionů až 300 miliard kmitů za vteřinu (s milimetrovou až decimetrovou vlnovou délkou), které využívají radiolokátory (radary).

Vlny předmět obtékají

„Je to jako fata morgana, kde teplo způsobuje ohýbání světelných paprsků a zahalí tak cestu před vámi za obraz oblohy. Sestrojili jsme takový umělý přelud, který bude moci schovat předmět od potenciálních pozorovatelů ve všech směrech,“ popisuje pokus designér »neviditelného pláště« David Schurig z Dukeovy univerzity.

Podstatou zkoumaného principu je tedy předmět přikrytý speciálním obalem. Světelné (či jiné) paprsky se od tohoto obalu neodrazí, nýbrž se zdeformují, projdou jeho vrstvami podél skrytého předmětu, a pak se vrátí do své původní dráhy.

„Je to podobné, jako když voda obtéká hladký kámen, který jí stojí v cestě,“ přirovnává toto dění Schurig. Pokud bychom uvedenou vodu pozorovali o kus dál, vůbec bychom z ní nezjistili, že se krátce předtím setkala s kamenem.

V případě, že se díváme na objekt, který stojí před stěnou, ale zakrývá ho neviditelný obal, vidíme stěnu, ale nikoli zkoumaný předmět nacházející se mezi ní a námi.

Ještě vychytávají mouchy

Spolutvůrce pláště David R. Smith prozrazuje: „Dělali jsme svou práci velmi rychle, a to vedlo k tomu, že zatím není plášť zcela optimální.“

Proč? Plášť s vloženým předmětem lze při troše pozornosti dosud objevit. Můžeme si to představit, jako když půjdete v neviditelném plášti, ale šokovaní lidé budou zírat, jak kolem nich šlape samotinká noha či její část.

„První fungující plášť pracoval pouze ve dvou dimenzích a vytvářel tak slabý stín,“ nastiňuje problém Smith. Nyní tedy chtějí výzkumníci plášť převést do trojrozměrného světa a stíny odstranit.

Prim sehrají metamateriály?

Aby náš zrak neodhalil ukrytý předmět, je nutná co nejvyšší kvalita složení krycího obalu. Dnes jej reprezentují zejména tzv. metamateriály. Tak se označují moderní, uměle vytvořené hmoty, které díky struktuře získávají neobvyklé elektrické či magnetické vlastnosti.

Jde vlastně o složité »tkaniny« pečlivě navržené a vyráběné na úrovni mikro- až nano- rozměrů (mikro = miliontina, nano = miliardtina, pozn. red.) Tvar »dílů« jim dává ojedinělé vlastnosti, třeba záporný index lomu.

Metamateriály dokážou vést záření určitých vlnových délek. Výzkumníci využívají směs kovových materiálů, keramiky, teflonu či vláknových kompozitů.

Vše je zatím mikroskopické

Objekt pokrytý vrstvou metamateriálu je tedy neviditelný (alespoň v dané vlnové délce), ovšem v ostatních vlnových délkách se metamateriál bohužel chová naprosto normálně, a tudíž ho vidíme.

Vědci proto chtějí vyvinout metamateriály, které odvedou i další typy záření – včetně viditelného světla. Zatím existují pochyby, zda lze všech požadavků dosáhnout najednou. Tedy zda je možné vytvořit objekt, který bude současně neviditelný v běžném světle, při použití radarových vln, ale také v infračerveném záření.

Jakýmsi velice citlivým »kuřím okem« výzkumu je fakt, že badatelům se dosud podařilo zneviditelnit pouze objekty pozorovatelné mikroskopem. A tank nebo letadlo pod mikroskop rozhodně nedostanete…

Nakonec pomohl vápenec

Malinkaté metamateriály jsou velice drahé. Proto jako výhra prvního pořadí ve Sportce zapůsobil letošní objev, že lze vyrábět krycí pláště mnohem větší. A navíc i levněji!

Pomocnou ruku opět podala všestranná příroda. Nabídla osvědčený materiál – kalcit, což je krystalická forma vápence.

Právě nyní ho zkoumají dva výzkumné týmy – z univerzit v britském Birminghamu a v Singapuru. Jak informoval časopis Nature, vědci vyrobili bloky z krystalů kalcitu, které fungují jako plášť neviditelnosti.

Bylo to poprvé, kdy lidé skryli předmět, který může oko přímo spatřit bez pomoci techniky.

Velkou výhodou je, že díky použití kalcitu je nový plášť nesrovnatelně levnější než ty metamateriálové.

Raději dávají přednost naději

„Práce jsou založeny na principu takzvaného zametení pod koberec, který je sice zajímavý, ale nedokáže předměty skrýt úplně,“ vysvětlil pro 21. STOLETÍ odborník na optiku, prof. Mgr.Tomáš Tyc, Ph.D., z Masarykovy univerzity v Brně.

Dodejme, že i on (spolu s vědeckým kolegou ze Skotska) se úspěšně účastní hledání »pláště neviditelnosti«. K výše uvedeným experimentům s kalcitem upřesnil: „Dala by se tak například skrýt taška nebo vak na zádech nějaké osoby.“.

Optimistický propagátor nových metamateriálů, prof. John Pendry z londýnské vysoké školy Imperial College, předpovídá, že se podaří z metamateriálů vytvořit plášť, jímž půjde obalit dokonce bojové letadlo nebo tank.

„Nemůžete ale chtít, aby neviditelný plášť byl příliš tenký. Nebude to nic, co by kolem vás vlálo ve větru,“ upozorňuje prof. Pendry. Podle něj půjde o pevnou konstrukci.

Příroda je nezničitelnou učitelkou

Jak už jsme naznačili, jde o pověstnou vodu na mlýn pro různé součásti armády, která se o neviditelnost snaží v různých podobách.

Velkou učitelkou byla a je opět příroda. Mnozí tvorové už statisíce let využívají ochranné zbarvení (mimikry, mimetické jevy), které umožňují splynutí s okolním prostředím. Kdo by neznal chameleona, který barvy mění podle potřeby.

Jako příklad postačí i tuzemská luční kobylka. Mnoho kožešinových zvířat střídá zbarvení srsti podle sezony.

A právě zde mají původ vojenské maskovací uniformy, ale třeba i kamufláž vojenské techniky ukryté v lese, v polích či v nenápadném březovém háji.

Na řadu vedle pozemních strojů (tanků, automobilů) přišla i letadla, která měla spodní část v barvě oblohy, s níž poté při pohledu zdola splývala.

Do vzduchu se dostaly krystaly

Nyní se pro potřeby vojenského letectva vyvíjejí tzv. průhledné letouny. Zejména ty bezpilotní. Mají »chytrý« potahový materiál na principu tekutých krystalů, jež jsou schopné měnit barvu podle prostředí. Vše napájí elektrický zdroj o napětí 24 V.

Je to mnohem lepší kamufláž než tmavé zbarvení, jakým disponují americké letouny F117 a které se osvědčovalo v noci. Starosti nastávaly za dne, kdy při válce v Perském zálivu nepřátelé tmavá letadla na jasné obloze pozorovali až do výšky 15 km!

Američané je dlouho označovali za »neviditelná«. Až do roku 1999, kdy jeden drahý stroj sestřelila srbská protiletecká obrana při podivné válce v bývalé Jugoslávii. Od té doby stroje F117 létaly jen pod rouškou tmy, aby svrhávaly bomby řízené laserem.

První start nestvůry

Pokud chtějí letouny proniknout nad nepřátelské území, čekají na ně stíhačky, rakety země- vzduch i jiné protiletadlové komplexy, které mají velkou oporu ve výkonných radiolokátorech (radarech) neustále slídících po narušitelích vlastního vzdušného prostoru.

Obelstít radiolokátory měla americká technologie nazvaná Stealth (anglicky kradmý, tajně jednající). Ta má co nejvíce snížit radarový odraz letounu, elektromagnetické vyzařování přístrojů i agregátů na palubě.

Skutečností je, že mohutné letadlo o hmotnosti 23 tun se pak na monitoru radaru zobrazí jako obrysy srovnatelné s nevelkým ptačím hejnem.

Když v roce 1988 ministerstvo obrany USA zveřejnilo první fotografii stíhačky F117A typu stealth, svět šokoval její tvar připomínající nestvůru.

Poslední hit – aktivní kamufláž

Povrch F117 tvoří jednotlivé rovné plochy, panely, trojúhelníčky a mnohoúhelníky. Jaký to má účel? Odklánět signál pryč od radaru, který se ho snaží zachytit. Konstruktéři se snaží výrazně zmenšit jejich vizuální, radarový, tepelný a akustický obraz. Na povrchu tedy nesmí být žádné výstupky či prohloubeniny.

Nový stealth letoun The Birth of Pray má navíc už systém aktivní kamufláže. Zajišťují ji panely, které snižují viditelnost ve viditelné části spektra, resp. mění barvu či jas. Lze to označit za první technický pokus o skutečnou optickou neviditelnost.

Takové stroje se mohou tedy využívat při bojových akcích již i ve dne. Američané mají v současnosti nejmodernější F-22 – Raptor a nyní intenzivně vyvíjejí letoun F-35. Ten by měl být zase o technický krok napřed a do bojového nasazení by měl vyrazit už letos.

Rusové zkoušejí plazmu, Němci »světluškovité«

Američané jsou však neradi, že tzv. neviditelné letouny mají i jiné armády. Platí to především o ruských »nevidimkach«. Prototypem ruské stíhačky páté generace Suchoj PAK FA se stal letoun T-50. Poprvé odstartoval k testovacímu letu v lednu 2010 a má se stát přímým konkurentem americké F-22.

Rusové zkoušejí levnější technologii – tzv. plazma-stealth. Jeho princip je založen na tom, že do vzduchu proudícího kolem letadla, je vypouštěna plazma. Ta »zabalí« povrch stroje do plazmové klece, která neodráží radarové vlny.

Technologie stealth není tabu ani pro Čínu. Dokázal to těžký bitevní bombardér JH-7. Novinkou je »neviditelná« stíhačka J-20, jejíž snímky se objevily počátkem letošního roku.

V Indii se chystá nová generace středních bojových letounů – MCA. Pilně se »zneviditelňuje« i ve vyspělých evropských zemích. Němci svoje „neviditelné“ letadlo nazvali kupodivu Lampyridae, což znamená světluškovití (jedna z čeledi brouků, kam patří i světlušky).

Armády ovšem netouží schovat pod neviditelný plášť jen letouny. Generálové by nejraději před nepřítelem ukryli vše – vojáky, obrněnou techniku i lodě.

Máme tomu věřit?

Vraťme se však z nadoblačných výšek dolů na zem. Nejnověji experimentátoři při levnějším hledání pozemské neviditelnosti zkoušejí speciální tkaniny. Tvoří je nitě měnící barvu obdobně jako chameleón, takže se přizpůsobují prostředí.

Současnou jedničkou je firma International Fashion Machines z amerického Seattlu, která užívá zvláštní nitě pokryté elektroluminiscenční barvou.

Možná se tak dočkáme chvíle, kdy se náhodně potkáme se známými – a vůbec je nepoznáme, protože každého z nás zneviditelní zvláštní oblečení.

Filadelfský experiment naháněl hrůzu

Dnešní tzv. neviditelný bombardovací letoun Stealth – Fighter má prapočátky už v 30. letech 20. století. Tehdy Americké námořnictvo (US Navy) hledalo nejlepší kamufláž – neviditelnost. Tak se zrodil Projekt Duha (Rainbow – Project), který se do historie zapsal spíš jako Filadelfský experiment.

Šlo o pokus vytvořit abnormálně silné elektromagnetické pole sahající do vzdálenosti cca 35 metrů kolem plavidla. Výsledným efektem takto vzniklé ionizace vzduchu měla být jemná mlha zahalující loď. V umělém »oblaku« ionizovaného vzduchu mělo dojít k rozptýlení radarových paprsků protivníkových radiolokátorů tak, aby místo kontury chráněného objektu se na stínítku cizího radaru objevila rozmazaná skvrna.

Testovali Einstein i Edison

V roce 1931 začalo studium možnosti nechat předměty zmizet. Vědecký tým vedl až do března 1942 vynálezce Nikola Tesla (1856–1943). Zapojil se i Albert Einstein. Jeho sjednocená teorie pole (Unified Field Theory) se stala základem experimentu.

Elektromagnetické pole vzniklo pomocí magnetických generátorů. Mělo sloužit k dosažení cíle, tj. zmizení objektu, tedy překonání a rozbití čtvrtého rozměru – času, který jednoznačně určuje trojrozměrnou realitu.

Vědci zjistili, že pátý rozměr se skládá z rotujícího geometrického místa či spirály, která určuje rychlost a směr plynutí času. Změnou času, ve kterém se objekt nalézal, mohli údajně dosáhnout jeho mizení a opětovného objevení.

Neviditelnost je dost ohromila!

Dva testy s loďmi bez posádky experimentátoři vyhodnotili jako úspěšné. Proto do třetího pokusu zapojili plně obsazené plavidlo. Tím se 12. 8. 1943 stal eskortní torpédoborec USS Eldridge. Nikdo z posádky 40 dobrovolníků netušil, že se změnil v pokusného králíka při experimentu, který se vědcům vymkne z rukou!

První minutu viděli pozorovatelé loď přes tajemnou zelenkavou mlhu. Poté náhle ztratili radiové spojení a Eldridge zmizel. Objevil se v přístavu Norfolk-Newport v Porthsmouth (vzdáleném 610 km). Ovšem již o čtyři hodiny později se loď vrátila do filadelfského přístavu.

Některé části měla poškozené, jiné dokonce úplně chyběly. Torpédoborec náhle vážil o několik stovek tun méně!

Námořníci hořeli a šíleli

Nejděsivější byl dopad mocného silového pole na námořníky. Někteří v plamenech běhali po palubě. Část posádky nenávratně zmizela, někteří muži byli pevně „zataveni“ do trupu lodi. Zbytek byl ve stavu hysterie nebo šílenství převezen do nemocnice Bethesda Naval Hospitál.

Tam je prý drželi v odloučení po zbytek trvání války. Někteří svědci se zapřísahali, že torpédoborec se začal střídavě objevovat a mizet jak do minulosti, tak i budoucnosti (až do roku 1983).

Dnes je již vědecky dokázáno, že silné elektromagnetické pole při delším působení negativně působí nejen na lidský mozek a různě životně důležité pochody, ale může měnit i genetickou strukturu tkání.

Radiolokátorům dlouho kralovala naše TAMARA

*Radiolokátor (radar) vysílá signály – druh elektromagnetického záření, které má nižší frekvenci než televizní či radiový signál, ale vyšší frekvenci než viditelné světlo či infračervené záření.

*Jestliže vlny při své cestě narazí na překážku, odrážejí se od ní zpět a zjištění se projeví na monitoru. Tak lze přesně rozlišovat rozmanité předměty – letadla, lodě apod.

*U většiny současných druhů radarů senzory zachycující odezvu používají stejnou anténu, kterou se vysílá do prostoru ozařující signál. Při pátrání se používá jen záření, které se vrací přímo k radaru. Záření šikovně přesměrované (např. speciálním zařízením na letounu) jinam, tak anténa nezachytí.

*Na rozdíl od těchto tzv. aktivních radarů, které vyzařují vlny, se hitem stal tzv. pasivní systém TAMARA (později VĚRA) vyráběná v tehdejším Československu. Nijak se navenek neprojevovala žádným vyzařováním;

její snímače jen čekaly, až k nim dorazí rozmanité nemaskované signály, které kolem sebe přirozeně šíří různé objekty, tedy i letouny včetně tzv. neviditelných.

Japonská optika se týká i projekce

Svoje cesty k dosažení neviditelnosti hledají i Japonci. Využívají metamateriály, které připomínají bezpečnostní reflexní nášivky užívané na školních brašnách, oděvech apod. Výborně odrážejí světlo bez ohledu na to, z jakého směru na ně dopadá.

Předmět (ale třeba i člověka) pokryjeme podobným  metamateriálem. Tak se z něj stane jakési tvarované projekční plátno, na kterém se věrně odráží okolí. V něm se důkladně zahalený předmět lidským očím ztrácí.

Na poněkud hrbolatější cestu se vydal tokijský prof. Sasumo Tachi. Princip je zdánlivě jednoduchý – na objektu nesoucím optické zařízení se promítá obraz, který se nachází za ním. Tím se docílí přehlednost, respektive určitá neviditelnost.

Začíná se u Platona

Historií lidského rodu se jako příslovečná červená nit vinou představy o neviditelnosti. Zasvětil jí mnoho úvah již řecký filozof Platon (427–347 př. n. l.).

Zatímco Platon jen filozofoval, o mnohém, co se po desetiletích od jeho vymyšlení přeměnilo ve skutečnost, psal francouzský geniální myslitel a spisovatel Jules Verne (1828–1905). V jeho románu Tajemství Wilhelma Storitze synek zhořeleckého mistra alchymie rád pije z modré láhve řídkou žlutou tekutinu.

Látka vstřebaná živým organismem měnila povahu světla. Jak? Záření viditelných délek převáděla na neviditelné, takže neviditelným pro lidský zrak byl i člověk, který se oné čarovné látky napil. Po průchodu organismem se zase délka mění do původního stavu.

Problematice mizení se věnovali významní vědci jako Edison a Einstein (viz Filadelfský experiment).