Рідкі кристали зможуть захистити пілотів від сліпучого лазера

Американські хіміки пристосували рідкі кристали для захисту пілотів літака від сліпучого лазерного випромінювання. Поки що вчені розробили прототип комірки, з якої буде складатися така система: у звичайному стані осередок прозорий, однак при попаданні лазерного променя затемнюється і послаблює його приблизно в 20 разів. При цьому ефективність клітинки не залежить від кольору, потужності або кута падіння лазерного пучка. Про нову розробку вчені повідомили на Весняних зборах та виставці Американського хімічного товариства (ACS Spring 2019 National Meeting & Exposition), інформує Ukr.Media.

Із зростанням доступності та потужності лазерних вказівок почастішали випадки лазерного хуліганства, зокрема, засліплення пілотів літаків. Така атака особливо небезпечна під час зльоту і посадки літака, коли втрата концентрації пілота може призвести до катастрофи. За даними Федерального управління цивільної авіації США, в 2017 році було зафіксовано 6754 випадків засліплення пілотів. На щастя, поки що не зареєстровано жодного випадку катастрофи через лазерні промені.

Основна проблема, яка заважає розробити надійну систему захисту - велика різноманітність лазерів, які світять в широкому діапазоні довжин хвиль. Грубо кажучи, захист, який блокує випромінювання синього лазера, погано справляється з червоним або зеленим лазером, і навпаки. Крім того, всі розроблені до цих пір системи захисту поглинають не тільки лазерне, але і звичайне світло, тим самим погіршуючи огляд пілотів. Це суперечить вимогам безпеки, тому таким системам складно пройти сертифікацію і дістатися справжніх літаків.

Група дослідників під керівництвом Джейсона Келехера (Jason Keleher) розробила новий підхід, який вирішує ці проблеми. Для цього вчені звернулися до рідких кристалів - фазовим станам речовини, які одночасно мають властивості рідини і твердого тіла. Зокрема, у своїй роботі вчені використовували рідкий кристал MBBA (N-(4-Methoxybenzylidene)-4-butylaniline). У звичайних умовах ця речовина знаходиться в прозорій рідкій фазі, однак під напругою переходить у непрозору кристалічну фазу, яка поглинає і розсіює світло.

Щоб виготовити прототип захисної системи, вчені затиснули розчин MBBA між квадратними пластинками скла площею близько 6,5 квадратних сантиметрів (один квадратний дюйм) і забезпечили клітинку фоторезистором. Коли лазерний пучок потрапляв в клітинку, фоторезистор запускав систему харчування, яка подавала напругу на рідкий кристал і переводила його в непрозору фазу. У цьому режимі осередок поглинав близько 95 відсотків потужності випромінювання, причому ефективність його роботи не залежала від кольору, потужності або кута падіння лазерного пучка. Коли ж пучок переставав світити на клітинку, система знімала з неї напругу, і рідкий кристал знову ставав прозорим.

Таким чином, якщо покрити такими осередками скло кабіни пілотів, вийде ефективна система захисту, яка практично не знижує огляд, захищає від всіх видів лазерів і включається тільки тоді, коли це дійсно потрібно. Зараз вчені опрацьовують влаштування такої системи. Крім того, дослідники шукають інші рідкі кристали, які швидше реагують на зняття та прикладання напруги, а отже, менше часу загороджують огляд пілотів.

У березні 2017 року концерн Airbus спільно з канадською компанією MTI повідомила про розробку нового метаматеріалу, який захищає пілотів цивільної авіації від засліплення лазером. У листопаді того ж року британська компанія BAE Systems розробила для цих цілей полімерну плівку - за словами компанії, плівка блокує лазерне випромінювання в широкому діапазоні довжин хвиль, однак пропускає лише 70 відсотків звичайного видимого світла. На жаль, досі не відомо, чи пройшли ці матеріали сертифікацію для використання в цивільній авіації. Справа в тому, що за вимогами безпеки скло в кабіні пілотів повинне мати мінімальну ступінь затемнення, щоб не погіршувати огляд. Нова технологія, яка запропонована вченими на Зборах Американського хімічного співтовариства, цим вимогам задовольняє.