So funktioniert ein echter Unsichtbarkeitsumhang tatsächlich

Sowohl die Romulaner als auch die Klingonen nutzen Tarntechnologie, um Raumschiffe der Vereinigten Föderation der Planeten anzugreifen. Der Predator nutzt regelmäßig Tarntechnik, um seine Beute auszuschalten. Und Harry Potter bekam seinen Umhang der Unsichtbarkeit als Weihnachtsgeschenk. Gewiss, Flüge der Wissenschaft und der Fantasie, aber Unsichtbarkeit ist nicht mehr nur der Fantasie vorbehalten. Die Tarntechnologie ist real, wenn auch im Vergleich zu den obigen Beispielen immer noch in einer primitiven Form. Dennoch arbeiten Wissenschaftler fieberhaft an dem Punkt, an dem man sich ein Kleidungsstück überwerfen kann … und sich in Luft auflöst.

Seit Anfang der 2000er Jahre gibt es optische Tarnung, doch das Verfahren war so aufwändig, dass es nahezu nutzlos war. Es erforderte, dass jemand stoisch an einer Stelle stand und etwas trug, das wie ein Regenponcho aussah, der mit einem stark reflektierenden Material bedeckt war. Direkt hinter dieser Person befand sich eine digitale Videokamera, die Bilder aufzeichnete, die in einen Computer eingespeist und so realistisch wie möglich gestaltet wurden. Der Computer sendete diese verbesserten Bilder an einen Projektor vor der Person, der sie in einen einzigartigen Spiegel, einen sogenannten Combiner, projizierte und die Hintergrundbilder wie eine Filmleinwand auf den Umhang reflektierte (über HowStuffWorks). Irgendwie sollte das alles die Person im Poncho „unsichtbar“ aussehen lassen. Es hat nicht.

Aber es war ein Ausgangspunkt, und Technologie und Wissenschaft haben sich in den letzten 20 Jahren weiterentwickelt.

Wenn Licht (mit beliebiger Wellenlänge) auf ein Objekt fällt, passieren zwei Dinge: Das Objekt reflektiert das Licht und wirft es zurück zu Ihren Augen, wodurch es sichtbar wird, oder es absorbiert das Licht und verhüllt das Objekt, hinterlässt jedoch einen Schatten. In beiden Fällen scheint das Objekt nicht transparent zu sein. Das Ziel der Cloaking-Technologie besteht darin, Licht um ein Objekt herum zu lenken, sodass jeder, der es aus einer beliebigen Richtung oder einem beliebigen Winkel betrachtet, nur das sieht, was sich dahinter befindet, wodurch es effektiv transparent und für das Auge unsichtbar gemacht wird.

Hyperstealth Biotechnology Corporation ist ein in Kanada ansässiges Unternehmen, das für die Bereitstellung eines breiten Sortiments an Tarnausrüstung für Armeen weltweit bekannt ist. Im Oktober 2019 meldete das Unternehmen vier Patente im Zusammenhang mit einem neuen Material namens „Quantum Stealth“ an. Dieses billige, flexible Metamaterial beugt nicht nur Licht um ein Ziel im sichtbaren Spektrum, sondern auch ultraviolettes, infrarotes und kurzwelliges Infrarotlicht und blockiert gleichzeitig die thermische Signatur des Objekts (oder der Person) und seinen Schatten. Darüber hinaus benötigt diese Breitband-Cloaking-Technologie keine Stromquelle und kann „in jeder Umgebung, zu jeder Jahreszeit und zu jeder Tages- und Nachtzeit“ eingesetzt werden.

Das dünne Metamaterial besteht aus einem leicht versetzten Paar Lentikularlinsen, die einen „negativen Brechungsindex“ verursachen. Es ist die Verwendung von Rücken-an-Rücken-Lentikularlinsen, die den Effekt erzeugen. Die Verwendung nur eines würde einfach das Hintergrundbild verwischen und niemanden täuschen. Eine Lentikularlinse ist im Grunde eine geriffelte Platte, die aus Reihen konvexer (nach außen gekrümmter) Linsen besteht. Quantum Stealth beugt das Licht auf „magische“ Weise und zeigt Hintergrunddetails, erzeugt aber auch einen „toten Punkt“ direkt hinter dem Material, in dem sich ein Objekt verstecken kann, sodass Menschen für die Illusion blind bleiben.

Obwohl Quantum Stealth viele Vorteile hat, hat es auch seine Grenzen. Hauptsächlich verwendet es immer noch eine Linse – linsenförmig oder anders – und ist daher anfällig für chromatische Aberration, die auch als bunter Regenbogeneffekt angesehen wird. Unterschiedliche Wellenlängen breiten sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit aus (blaues Licht bewegt sich langsamer als rotes Licht). Zweitens handelt es sich nicht um einen Stoff, den man zu etwas verarbeiten kann, das man anzieht und trägt, wie zum Beispiel einen Umhang.

Aber die Verwendung von Metalens, einem nanoskaligen optischen Gerät, könnte es ermöglichen, etwas problemlos zu tragen. Theoretisch kann eine Metalllinse Licht jeder Wellenlänge beugen und auf einen unendlich kleinen Punkt fokussieren. Im Jahr 2018 zeigte ein Team unter der Leitung von Wei Ting Chen, dass sie „die Lichtgeschwindigkeit anpassen“ konnten, indem sie Metalens verwendeten, die mit einem Paar Nanoflossen auf Titanbasis ausgestattet waren. Das Team konnte nahezu das gesamte sichtbare Lichtspektrum von 470 bis 670 nm abdecken, indem es sichtbares Licht präzise auf einen fokussierten Punkt lenkte und beugte. Das menschliche Sehvermögen liegt zwischen 400 und 700 nm (über Big Think).

Es ist sehr wahrscheinlich, dass in irgendeinem geheimen Labor ein Prototyp existiert, der Metamaterialien mit diesen nanotechnologischen Metallarten kombiniert. Das Militär wird es wahrscheinlich zuerst bekommen und es könnte irgendwann der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden. Die Moral dahinter, unsichtbar zu werden, steht jedoch zur Debatte (und verdient eigenes Ermessen). Aber sollte in Ihrem örtlichen Einzelhandelsgeschäft ein Unsichtbarkeitsumhang auf den Markt kommen, hoffen wir, dass er etwas schicker aussieht als der von Harry Potter.