Teknologi Permukaan Pintar 6G China Menukar Radar kepada Kuasa untuk Jet Halimunan

Menukar Radar daripada Ancaman kepada Sumber

Selama beberapa dekad, pesawat tentera bergantung pada teknologi halimunan untuk mengelak daripada dikesan radar musuh. Prinsip asasnya melibatkan pembentukan badan pesawat serta penggunaan bahan khas penyerap radar untuk menyerakkan atau menyerap gelombang radio yang datang, sekali gus menghalangnya daripada melantun semula ke penerima. Kini, para penyelidik di China mengemukakan evolusi radikal bagi konsep ini. Daripada sekadar memesongkan atau melesapkan tenaga radar, teknologi baharu mereka bertujuan menangkapnya dan menukarkannya kepada tenaga elektrik yang boleh digunakan. Perkembangan yang berteraskan kejuruteraan elektromagnet termaju ini berpotensi mengubah secara asas dinamik peperangan elektronik dan masa depan komunikasi tanpa wayar.

Penyelidikan yang diketuai pasukan dari Universiti Xidian ini memberi tumpuan kepada sistem elektronik sara kendiri yang menggabungkan pemindahan maklumat tanpa wayar dengan penuaian tenaga. Dalam senario ketenteraan sebenar, teknologi ini boleh membolehkan jet halimunan menyerap pancaran radar yang menjejaknya dan menggunakan tenaga itu untuk membekalkan kuasa kepada sistem pendorongan, penderia atau komunikasi di dalam pesawat. Ini mewujudkan keadaan apabila tindakan musuh mengesan sasaran secara tidak sengaja membekalkan sasaran itu tenaga yang diperlukan untuk beroperasi atau mengelak.

Sains di Sebalik Permukaan Pintar Boleh Konfigurasi Semula

Teras inovasi ini ialah teknologi yang dikenali sebagai permukaan pintar boleh konfigurasi semula, atau RIS. Jika teknologi halimunan tradisional bergantung pada bahan pasif yang ditetapkan semasa pembuatan, RIS ialah struktur dinamik dua dimensi yang terdiri daripada ratusan atau ribuan unsur kecil yang boleh diprogramkan. Unsur-unsur ini boleh memanipulasi gelombang elektromagnet dalam masa nyata dengan mengubah ciri seperti fasa dan amplitud bagi mengawal cara isyarat dipantulkan atau diserap.

Penyelidik menyifatkan seni bina RIS ini sebagai penyelesaian kos rendah dan sangat boleh diprogramkan untuk rangkaian tanpa wayar masa depan. Berbeza daripada antena standard yang memerlukan kuasa dan perkakasan yang banyak untuk menjana isyarat, RIS terutamanya mengubah suai isyarat sedia ada dalam persekitaran. Dengan mengambil kuasa daripada radar atau isyarat persekitaran lain, permukaan itu boleh beroperasi tanpa memerlukan bateri tradisional. Prototaip semasa menunjukkan keupayaan mengarahkan pancaran sehingga tambah atau tolak 45 darjah dengan lobus sisi yang rendah. Ketepatan ini membolehkan sistem meningkatkan liputan isyarat dalam keadaan apabila halangan fizikal menghalang laluan terus antara pemancar dengan penerima, cabaran yang lazim di kawasan bandar dan muka bumi yang kompleks.

Pemindahan Maklumat dan Kuasa Serentak

Penyelidik memperkenalkan konsep yang disebut sebagai pemindahan maklumat dan kuasa serentak berbantukan RIS. Secara ringkas, ini bermakna isyarat elektromagnet yang sama boleh digunakan untuk komunikasi dan penuaian tenaga. Isyarat radar, pautan satelit dan penghantaran komunikasi sudah memenuhi ruang udara ketenteraan dan awam. Daripada menganggap persekitaran elektromagnet ini semata-mata sebagai gangguan atau ancaman, kajian itu menyatakan bahawa ia boleh dianggap sebagai sumber yang bernilai.

Dalam model yang dicadangkan, permukaan pintar menangkap isyarat yang datang dan menyalurkan sebahagian tenaganya ke litar penuaian dalaman. Isyarat selebihnya kemudian dimanipulasi untuk tujuan komunikasi atau kawalan isyarat. Kertas kajian itu menegaskan bahawa proses ini bersifat pasif. Permukaan itu sendiri tidak memancarkan isyarat yang boleh dikesan, satu pertimbangan penting bagi platform berkebolehkesanan rendah yang cuba kekal tersembunyi daripada sistem sokongan elektronik.

Teknologi Halimunan Elektromagnetik Secara Kerjasama

Penyelidikan itu menggariskan wawasan yang disebut pasukan sebagai teknologi halimunan elektromagnetik secara kerjasama. Konsep ini melangkaui idea sebuah pesawat yang bersembunyi sendirian. Sebaliknya, ia melibatkan beberapa platform berangkaian yang bekerjasama untuk mengurangkan keratan rentas radar dan kebolehkesanan keseluruhan mereka oleh penderia. Dengan berkongsi data dan melaraskan salutan RIS secara dinamik, formasi dron atau pesawat secara teori boleh mewujudkan titik buta atau mengelirukan sistem penjejakan musuh dengan lebih berkesan berbanding jika setiap platform bertindak sendiri.

Dalam kajian kes, dengan mengoptimumkan secara bersama parameter seperti pembentukan pancaran transceiver, trajektori robot dan pekali RIS, penyelesaian berasaskan pembelajaran pengukuhan mendalam berbilang ejen dan pengoptimuman berbilang objektif dicadangkan untuk menangani masalah seperti reka bentuk pembentukan pancaran, perancangan laluan, pengesanan sasaran dan pengumpulan data, kata para penyelidik dalam kertas kajian mereka.

Pendekatan kerjasama ini turut merangkumi formasi berbilang aset, sekali gus meningkatkan ketidakketampakan secara kolektif merentasi spektrum frekuensi radio. Pasukan itu mencadangkan bahawa seni bina ini akhirnya akan membolehkan sistem penderiaan bersepadu yang menyesuaikan diri dengan persekitaran, iaitu platform bertindak balas secara pintar terhadap ancaman khusus yang dihadapinya dalam masa nyata.

Implikasi terhadap Telekomunikasi 6G

Walaupun aplikasi ketenteraan menarik perhatian, para penyelidik menegaskan bahawa teknologi ini mempunyai implikasi besar terhadap infrastruktur awam, khususnya pembangunan rangkaian 6G. Ramai saintis percaya lonjakan terbesar dalam komunikasi wayarles generasi seterusnya bukan hanya datang daripada cip yang lebih pantas, tetapi juga daripada pemikiran semula tentang cara isyarat bergerak melalui persekitaran. Permukaan pintar boleh konfigurasi semula merupakan tumpuan utama penyelidikan 6G.

Bagi telekomunikasi, permukaan ini menjanjikan kemajuan 6G seperti penderiaan dan pembekalan kuasa bersepadu untuk satelit atau stesen pangkalan. Platform perkakasan ini menggabungkan penghantaran data dengan fungsi seperti radar untuk mengoptimumkan penggunaan spektrum dan sumber perkakasan. Dengan memanipulasi gelombang elektromagnet yang tersebar dan isyarat yang dipancarkan secara aktif serentak, sistem ini mengurangkan ruang fizikal dan kos perkakasan yang biasanya diperlukan bagi fungsi berbilang sedemikian. Ini berpotensi menghasilkan stesen pangkalan mikro yang lebih mudah dipasang dan lebih cekap tenaga berbanding menara selular semasa.

Penyokong teknologi ini berkata 6G boleh mengaburkan sempadan antara dunia fizikal dengan digital, sekali gus membolehkan aplikasi seperti hologram, kembar digital dan rangkaian Internet Benda berskala besar. Dalam persekitaran sedemikian, peranti yang dilengkapi permukaan pintar boleh terus mengumpul sejumlah kecil kuasa yang bermakna daripada penghantaran di sekeliling, sekali gus berpotensi memanjangkan hayat bateri atau membolehkan penderia beroperasi sepenuhnya dengan kuasa sendiri.

Keupayaan Keselamatan dan Anti-Gangguan

Selain penuaian tenaga, sifat teknologi RIS yang serba boleh menawarkan kelebihan besar dalam keselamatan rangkaian. Permukaan itu boleh dikonfigurasikan untuk mewujudkan zon mati radio secara sengaja, ciri yang membantu mengurangkan gangguan isyarat dan risiko pengintipan elektronik. Dengan menyekat isyarat secara terpilih di kawasan tertentu, kemudahan keselamatan boleh menghalang data daripada bocor keluar atau isyarat tanpa kebenaran daripada menembusi masuk.

Penyelidikan terdahulu yang dirujuk dalam kajian itu menunjukkan RIS juga boleh digunakan dalam teknologi anti-gangguan, komunikasi kenderaan udara tanpa pemandu dan pengawasan radio. Bidang ini sering menyukarkan kaedah pengoptimuman lama. Agensi Angkasa Eropah turut mengetengahkan RIS sebagai teknologi berpotensi untuk komunikasi satelit-ke-bumi, yang membolehkan pantulan dan pengalihan isyarat dikawal bagi membantu menyalurkan pautan mengelilingi halangan fizikal seperti gunung atau bangunan tinggi.

Penyelidik dari Universiti Fudan, Universiti Sydney dan Pertubuhan Penyelidikan Saintifik dan Industri Komanwel menyatakan bahawa apabila digabungkan dengan kecerdasan buatan, teknologi ini boleh meningkatkan keselamatan pautan Internet Benda udara-ke-bumi dengan ketara. Ini menjadikan teknologi tersebut relevan bukan sahaja untuk pesawat pejuang halimunan, tetapi juga bagi ekosistem luas peranti bersambung yang dijangka memenuhi bandar pintar masa depan.

Cabaran dan Batasan

Walaupun potensinya menjanjikan, para penyelidik menjelaskan batasan teknologi ini pada masa ini. Kajian itu terutamanya membentangkan rangka kerja teori dan eksperimen, bukannya sistem senjata yang telah digunakan. Cabaran besar masih wujud dalam sains bahan, ketahanan, elektronik kawalan dan kerumitan persekitaran elektromagnet sebenar.

Paras kuasa yang dituai pada masa ini masih sederhana. Walaupun konsep membekalkan kuasa kepada enjin jet semata-mata daripada pancaran radar masih fiksyen sains buat masa ini, tenaga itu mungkin mencukupi untuk avionik berkuasa rendah, penderia atau penimbal komunikasi. Pengintegrasian sistem sedemikian pada platform yang bergerak pantas seperti jet atau peluru berpandu memerlukan penemuan baharu untuk menahan daya aerodinamik ekstrem dan perubahan suhu.

Selain itu, kecekapan penukaran tenaga sangat bergantung pada frekuensi dan keamatan isyarat yang datang. Walaupun isyarat 6G berfrekuensi lebih tinggi membawa tenaga yang lebih tertumpu, sistem radar semasa beroperasi pada jalur frekuensi yang berbeza-beza dan mungkin tidak optimum untuk penuaian tenaga. Para penyelidik berhati-hati agar tidak membesar-besarkan kesannya, dengan menyatakan bahawa penyinaran radar yang menjadi tidak produktif ialah perubahan konsep, bukannya realiti operasi dalam masa terdekat.

Persaingan Global untuk Menguasai 6G

Pembangunan teknologi ini berlangsung dalam suasana persaingan global yang sengit untuk menentukan dan menguasai piawaian 6G. Amerika Syarikat dan China bersaing hebat untuk membina pusat data berasaskan angkasa dan infrastruktur wayarles termaju yang boleh menyokong kecerdasan buatan serta kesalinghubungan masa depan. Kemajuan China dalam penyelidikan RIS boleh mempercepat keupayaannya untuk melaksanakan rangkaian boleh konfigurasi semula, sekali gus meningkatkan liputan dalam keadaan tanpa garis penglihatan, iaitu situasi yang menyukarkan rangkaian 5G tradisional.

Dengan menggabungkan penderiaan, komunikasi dan kuasa dalam satu platform perkakasan, peranti ini boleh membolehkan pelbagai aplikasi termaju sambil mengurangkan risiko pengintipan dan gangguan. Jika berjaya, teknologi ini boleh mengukuhkan kedudukan China dalam persaingan teknologi global, di samping mengubah cara sistem halimunan dan komunikasi masa depan berinteraksi dengan dunia elektromagnet.

Kesimpulan

• Penyelidik China membangunkan permukaan elektromagnet pintar yang mampu menukar gelombang radar persekitaran kepada tenaga elektrik.
• Teknologi ini menggunakan permukaan pintar boleh konfigurasi semula (RIS) untuk memanipulasi gelombang dalam masa nyata tanpa bateri tradisional.
• Aplikasinya termasuk membekalkan kuasa kepada sistem pesawat halimunan menggunakan pancaran radar musuh dan meningkatkan telekomunikasi 6G.
• Sistem ini menyokong teknologi halimunan elektromagnetik secara kerjasama, membolehkan beberapa platform mengurangkan kebolehkesanan mereka secara bersama.
• Prototaip boleh mengarahkan pancaran sehingga tambah atau tolak 45 darjah dan mewujudkan zon mati radio secara sengaja demi keselamatan.
• Cabaran masih wujud dari segi kecekapan kuasa, ketahanan bahan dan pengintegrasian pada platform ketenteraan yang bergerak pantas.