Луч захвата: притянуть и уничтожить

Tractor beam — луч захвата, притягивающий луч, тяговый луч — впервые появившийся в научно-фантастическом романе Э. Смита «Космические гончие» и успешно использовавшийся в «Звездном пути» становится реальностью 30 Октябрь 2015, 13:13
Группа исследователей из Бристольского и Сассекского университетов в сотрудничестве с компанией Ultrahaptics создали первый в мире акустический «луч захвата», который может поднимать и перемещать объекты с помощью звуковых волн. 

Лучи захвата (tractor beams) — фантастическое средство, которое может захватывать и перемещать объекты. Хотя эта технология уже давно упоминается в НФ-книгах и фильмах (например, знаменитом «Звездном пути», Star Trek), лишь сегодня ученые приблизились к созданию соответствующего устройства — британские исследователи использовали звуковые волны большой амплитуды для создания акустической голограммы, которая может поднимать и перемещать небольшие предметы. 

Метод, описанный в журнале Nature Communications, может найти применение в самых различных областях. Например, акустический конвейер может перемещать невероятно хрупкие объекты и собирать их в более крупные конструкции — и все это без физического контакта. Еще одна возможность — такая технология поможет захватывать и перемещать внутри живых тканей капсулы с лекарствами или микрохирургические инструменты.

«Это был невероятный эксперимент. Мы, по сути, были первыми, кто увидел как объект удерживается в воздухе с помощью лучей захвата. Наши усилия были вознаграждены. Это еликолепно», — комментирует результаты научной работы руководитель проекта Асьер Марцо (Asier Marzo).

По словам специалиста в области акустики ультразвука профессора Брюса Дринкуотера (Bruce Drinkwater), работающего на факультете машиностроения Бристольского университета, несмотря на то, что наука хорошо знакома с физическим эффектом акустических волн, в ходе этого исследования впервые удалось достичь сверхточного управления звуковыми волнами.
«С помощью нашего устройства мы воздействуем на объекты, находящиеся в воздухе, что похоже на левитацию. В данном случае мы можем управляем каждым из нескольких десятков звуковых излучателей, что позволяет создать акустическую голограмму, которая, в свою очередь, может манипулировать множественными объектами в режиме реального времени и без физического контакта», — объясняет концепцию один из основателей компании Ultrahaptics профессор информатики Сассекского университета Срирам Сабраманиан (Sriram Subramanian).

Исследователи использовали систему из 64 миниатюрных акустических излучателей для создания звуковых волн высокой частоты и интенсивности. Луч захвата «обхватывает» объект высокоинтенсивным звуком, что приводит к созданию своеобразного силового поля, которое удерживает объект на одном месте. Плавно изменяя выходную мощность излучателей, можно также перемещать и вращать объект.

В ходе исследования ученые обнаружили, что в качестве лучей захвата могут работать акустические силовые поля трех различных форм. В первом случае они напоминают пару пальцев или пинцет, во втором — воронку, удерживающую объекты в центре, в третьем — «акустический контейнер», окружающий и удерживающий объект, воздействую с разных сторон.

В предыдущем исследовании ученым приходилось окружать объект звуковыми излучателями со всех сторон, что ограничивало диапазон движений и возможность практического применения. В прошлом году группа исследователей из Университета Данди в Великобритании представила концепцию луча захвата, но в их работе не было указания на возможность работы с объектами.