Elektromagnetické vírové dělo pro komunikační a obranné systémy

Vírové kruhy jsou záhadné a fascinující přírodní jevy. Vykazují úchvatné struktury a chování jak ve vzduchu, tak v elektromagnetických vlnách. Představte si vzduchové dělo, které dokáže vystřelovat prstence vírů a vytvářet tak dokonalý vzdušný vír. Tento jev není jen fyzikální podívanou, ale mistrovským dílem přírody.

Když vzduchové dělo vystřelí, okamžitý rozdíl tlaku způsobí, že vzduch vytvoří rotující prstencovou strukturu. Ta se plynule šíří vzduchem a předvádí jedinečný tvar a dynamiku víru. Aplikujeme-li stejný princip na elektromagnetické vlny, můžeme si představit „elektromagnetické vírové dělo“, které přímo emituje elektromagnetické vírové prstence. Díky vědeckému úsilí se tento koncept postupně stává realitou.

Docent Ren Wang z univerzity elektronických věd a technologií v Číně, odborný asistent Yijie Shen z Nanyangské technologické univerzity v Singapuru a jejich spolupracovníci z University of Southamptonu, navrhli novou metodu využívající koaxiální antény k přímému vyzařování elektromagnetického víru. Při svém výzkumu pozorovali charakteristiky pružného šíření a topologické struktury skyrmionů těchto virů.

Tito vědci shrnuli princip fungování svého elektromagnetického děla slovy: „Princip zahrnuje využití ultraširokopásmových, radiálně polarizovaných, kuželových koaxiálních rohových antén k vytvoření rotující struktury elektromagnetických vln.“

Když anténa vysílá, generuje okamžitý tlakový rozdíl, který tvoří tyto vírové prstence. Ty si udržují svůj tvar a energii na dlouhé vzdálenosti. Jedinečnost této metody spočívá v její schopnosti produkovat elektromagnetické pulsy se složitými topologickými prvky. Jako jsou skyrmiony, které během šíření vykazují pozoruhodnou odolnost a samoléčebné vlastnosti.

Potenciály, kde tuto technologii aplikovat, jsou rozsáhlé. Ve vysokokapacitních komunikačních systémech by tyto vírové pulsy mohly způsobit revoluci ve způsobu přenosu informací. Nabízejí totiž účinné a robustní metody kódování dat. Jedinečné spektrální a polarizační charakteristiky vírových prstenců jim umožňují přenášet více informací ve srovnání s tradičními vlnami. Což z nich dělá ideální kandidáty pro komunikační sítě nové generace.

Vzduchová děla a elektromagnetická děla

„Jejich schopnost zachovat strukturální integritu i v přítomnosti narušení životního prostředí je navíc staví jako cenné nástroje v dálkovém průzkumu Země a detekci cíle. Analýzou jedinečných vzorů těchto vírových pulzů můžeme vyvinout přesnější a spolehlivější metody pro detekci a lokalizaci objektů. Ať už v obranných systémech, nebo při průzkumu vesmíru,“ říkají vědci.

„Když uvažujeme o důsledcích našich zjištění, jsme obzvláště nadšeni z toho, jak by tento výzkum mohl vést k převratným pokrokům v metrologii a zpracování informací. Časoprostorová neoddělitelnost vírových pulzů poskytuje základ pro vývoj nových technik v komplexním kódování dat a možnosti vysoce přesných měření. Textury skyrmionu vložené do vírových prstenců navíc nabízejí zajímavé možnosti pro ukládání a zpracování topologických dat. Což potenciálně vede k efektivnějším způsobům správy a analýzy velkých datových sad.

„Tato práce nejen demonstruje neuvěřitelnou všestrannost elektromagnetických vírových prstenců, ale také připravuje půdu pro budoucí inovace v bezdrátové technologii. Vytváří příležitosti k předefinování našeho chápání elektromagnetických jevů,“ dodali vědci.

Zdroj: EurekAlert, AIP Publishing, Wikipedia Commons