Unhörbar

US-Forscher entwickeln akustische Tarnkappe

Unhörbar statt unsichtbar: US-Forscher haben eine akustische Tarnkappe entwickelt. Sie besteht aus mehreren Kunststofffolien mit Löchern darin und soll bessere Schallschutzwände ermöglichen sowie Schiffe für Sonar unsichtbar machen.

Artikel veröffentlicht am 28. Juni 2011, 11:52 Uhr, Werner Pluta

Mit Sonar erstellte Karte: Tarnkappe macht gegen Schall unsichtbar (Bild: Brian Snyder/Reuters)

Tarnkappentechnik bezog sich bisher in erster Linie auf elektromagnetische Wellen: Sogenannte Metamaterialien leiten Lichtwellen um Gegenstände herum, so dass diese unsichtbar erscheinen. Metamaterialien sind Stoffe, die über Eigenschaften verfügen, die in der Natur nicht vorkommen.

Schallwellen umleiten

Dieses Prinzip haben Wissenschaftler der Duke-Universität in Durham im US-Bundesstaat North Carolina auf Schallwellen übertragen: Sie haben ein Metamaterial entwickelt, das Schallwellen so umleitet, dass sie nicht reflektiert werden. "Was das Verstecken von Gegenständen angeht, ist das grundsätzlich das Gleiche: Etwas wird mit irgendeiner Art von Welle erfasst, und man sieht oder hört das Ergebnis", erklärte Steven Cummer von der Duke-Universität der BBC. Er hatte 2008 eine akustische Tarnkappe erstmals theoretisch beschrieben.

Der Unterschied liege darin, ein solches Metamaterial herzustellen, da Schallwellen und elektromagnetische Wellen sehr unterschiedliche Charakteristika aufwiesen. Entsprechend müsse auch das Tarnkappenmaterial anders aufgebaut sein.

Folien mit Löchern

Die Wissenschaftler haben sie aus mehreren Lagen Kunststofffolie aufgebaut. Die Folien weisen Lochmuster auf. Die Löcher müssen bestimmte Größen haben und exakt angeordnet sein. Die Folien wiederum müssen einen bestimmten Abstand zueinander haben. Stimmen alle diese Parameter, dann leitet die Tarnkappe die Schallwellen so um einen Gegenstand, den sie bedeckt, herum, als ob dieser Gegenstand nicht da wäre.

Die Schallwellen kommen also nicht bei dem Objekt, das sich unter der Tarnkappe befindet, an. Das Material könnte als Schallschutz verwendet werden. Da die Schallwellen nicht von der Tarnkappe reflektiert werden, ist ein Gegenstand, beispielsweise ein Schiff, zudem mit einer schallbasierten Technik wie Sonar nicht zu orten.

Im hörbaren Bereich

Cummer und seine Kollegen haben das System erfolgreich mit einem 10 Zentimeter großen Holzstück getestet. Das Metamaterial funktionierte in der Luft in einem hörbaren Frequenzbereich zwischen 1 und 4 Kilohertz. Die Entwicklung haben die Wissenschaftler in einem Aufsatz im US-Fachmagazin Physical Review Letters beschrieben.