Chinas intelligente Oberfläche soll Radarstrahlung in Energie für Flugzeuge umwandeln

Umwandlung eines feindlichen Strahls in Bordelektrizität

In einem Labor in Xi’an haben Forscher der Xidian University ein Design für eine dünne, rekonfigurierbare Metaoberfläche veröffentlicht, die sowohl Radarechos manipulieren als auch in einem anderen Betriebsmodus drahtlose Energie gewinnen kann – was einkommende Radarstrahlen effektiv in nutzbare Elektrizität umwandelt. Das Paper, das am 3. November 2025 in der Fachzeitschrift National Science Review veröffentlicht wurde, beschreibt eine „all‑in‑one radiation‑scattering reconfigurable intelligent metasurface“, deren einzelne Meta-Atome Strahlungspatches, einen 3-dB-Koppler und schaltbare Dioden kombinieren, um zwischen Strahlungs-, Streuungs- oder Energiegewinnungsmodi zu wählen.

Rekonfigurierbare All-in-One-Metaoberfläche

Die Kernidee ist täuschend einfach: Anstatt eine Oberfläche entweder als reflektierend (um sich vor dem Radar zu verstecken) oder als transmissiv (um zu kommunizieren) zu behandeln, konstruiert das Xidian-Team eine einzige programmierbare Schicht, die elektronisch rekonfiguriert werden kann. Jedes Meta-Atom in ihrem Prototyp trägt einen kleinen Strahlungspatch und einen mit PIN-Dioden oder Varaktoren bestückten Koppler. Durch Ändern der Diodenzustände wechselt die Oberfläche zwischen der Erzeugung kontrollierter Strahlungsmuster (nützlich für die Phased-Array-Übertragung), der Streuung einfallender Wellen zur Erzeugung gewünschter Echos oder dem Schließen des Pfades, um Energie in Gleichrichter für drahtloses Energy Harvesting zu leiten. Die Autoren demonstrieren im Paper ein 12×12-Array, um die Proof-of-Concept-Leistung sowohl im Kommunikations- als auch im Harvesting-Modus zu zeigen.

Wie aus Radar Strom und ein Kommunikationskanal wird

Im Modus der Energiegewinnung arbeitet die Metaoberfläche wie ein Rectenna-Array: Sie fängt einfallende elektromagnetische Energie ab, richtet den in den Patches induzierten Wechselstrom gleich und liefert Gleichstrom an Bordsysteme oder zum Aufladen von Batterien. Der Artikel in der National Science Review beschreibt explizit, wie das Design drahtlose Informationsübertragung und Energy Harvesting (WEH) integriert, und berichtet über Labormessungen, die bestätigen, dass die Oberfläche Teile einer einfallenden Wellenform sammeln und gleichrichten kann, während sie in anderen Zuständen weiterhin als steuerbarer Streuer fungiert. Diese Dualität – gleichzeitige oder umschaltbare Sensorik, Kommunikation und WEH – bezeichnen die Autoren als Hardware-Basis für „elektromagnetische kooperative Tarnung“.

Warum dies für Stealth und 6G wichtig ist

Es geht um die konzeptionelle Umkehrung eines langjährigen Kompromisses: Tarnkappenflugzeuge wurden bisher so konstruiert, dass sie feindlicher Radarenergie ausweichen, da diese Energie sowohl die Plattform verrät als auch interne Systeme überlasten kann. Wenn eine Oberfläche stattdessen einen Teil dieser Energie einfangen und zur Stromversorgung von Nutzlasten mit geringem Energieverbrauch – Sensoren, Kommunikationsrelais oder kleinen Aktoren – nutzen kann, werden die Emissionen eines Angreifers plötzlich zu einer Ressource statt nur zu einer Gefahr. Journalisten, die über die Arbeit berichteten, argumentieren, dass die Idee die elektronische Kriegsführung umgestalten und auch zu 6G-Hardware der nächsten Generation beitragen könnte, bei der rekonfigurierbare intelligente Oberflächen bereits zur Verbesserung der Abdeckung und Spektrumseffizienz erforscht werden.

Laborergebnis versus Realität in der Luft

Trotz der dramatischen Schlagzeilen weisen das Xidian-Papier und die anschließende Berichterstattung sorgfältig auf die Lücke zwischen Labordemonstrationen und der Integration in einen einsatzfähigen Kampfjet hin. Das von den Forschern verwendete Prototyp-Array ist eine Oberfläche mit 12×12 Elementen im Labormaßstab; die Skalierung auf Quadratmeter konformer Flugzeughaut, das Überstehen hoher Temperaturen, aerodynamischer Belastungen und Wartungszyklen – bei gleichzeitiger Einhaltung akzeptabler Gewichts-, Zuverlässigkeits- und Tarneigenschaften – stellt eine Reihe technischer Herausforderungen dar. Die Energiedichten, die aus Radaremissionen in operativen Abstandsbereichen verfügbar sind, sind gering; die gewonnene Leistung sinkt schnell mit der Entfernung und hängt von der Frequenz des Emitters, dem Fokus des Strahls und dem Tastverhältnis ab. Die Autoren präsentieren einen Rahmen und Hardware-Bausteine, kein flugfertiges Energiesystem.

Praktische Einschränkungen und taktische Kompromisse

Zwei unmittelbare technische Realitäten dämpfen die kurzfristige Bedrohung. Erstens ist die Energieumwandlungseffizienz von Rectennas stark frequenz- und eingangsleistungsabhängig: Wenn die einfallende Leistung schwach oder intermittierend ist, haben Gleichrichter und Anpassungsnetzwerke Schwierigkeiten, nützlichen Gleichstrom ohne große, schwere Einfangflächen zu liefern. Zweitens birgt die aktive Manipulation des Streu- und Strahlungsverhaltens das Risiko, Signaturen zu erzeugen, die von Gegenradarsystemen ausgenutzt werden können – der Wechsel in einen sendorientierten Zustand könnte die Anwesenheit oder Richtung eines Flugzeugs verraten, wenn er unsachgemäß durchgeführt wird. Kurz gesagt: Die Ausnutzung von feindlichem Radar erfordert eine sorgfältige Steuerungslogik und robuste Gegenmaßnahmen gegen feindliche Erkennung und Täuschung. Diese Kompromisse sind jedem System eigen, das versucht, Tarnung, Ausnutzung und Kommunikation in Einklang zu bringen.

Einordnung in die breitere chinesische Forschungsoffensive

Die Arbeit von Xidian reiht sich in mehrere parallele chinesische Forschungsstränge in den Bereichen elektronische Kriegsführung und Tarnkappentechnologien ein. Jüngste Berichte haben chinesische Teams hervorgehoben, die an plasmabasierter Tarnung, ultradünnen radarabsorbierenden Beschichtungen und Einzelphotonendetektoren arbeiten, die für Quantenradarkonzepte geeignet sind – jedes dieser Projekte zielt darauf ab, das Gleichgewicht zwischen Verbergen und Erkennen auf unterschiedliche Weise zu verändern. Diese Projekte veranschaulichen eine breitere strategische Bemühung, beide Seiten des Radarproblems zu beherrschen: Tarnung zur Verringerung der Detektierbarkeit sowie neue Sensor- und Gegensensorwerkzeuge zur Überwindung feindlicher Tarnung. Das Konzept der Metaoberfläche ist deshalb so markant, weil es versucht, Sensorik, Kommunikation und Energie in einer einzigen Oberfläche zu vereinen, anstatt sie als separate Subsysteme zu behandeln.

Auswirkungen auf Politik und Beschaffung

Unter dem Aspekt der Verteidigungspolitik unterstreicht das Papier, warum die Forschung im Bereich der elektronischen Kriegsführung und der Hochfrequenztechnik dauerhafte Aufmerksamkeit und Finanzierung verdient. Wenn Gegner Metaoberflächen einsetzen, die opportunistisch Energie aus Radar gewinnen können, müssen sich Doktrinen und Taktiken anpassen: Sensoren müssen zwischen harmlosen Rückwürfen und gegnerischen Oberflächen unterscheiden können, die Emissionen aktiv ausnutzen, und die Einsatzregeln für die Emissionskontrolle könnten sich ändern. Bei der Beschaffung werden Flugzeugintegratoren abwägen müssen, ob sie rekonfigurierbare Außenhäute einbetten, die Kommunikations- und Energievorteile bieten – aber nur, wenn sie die strengen Anforderungen an Zuverlässigkeit, Signatur und Überlebensfähigkeit erfüllen. Diese Bewertung wird langwierig und multidisziplinär sein und HF-Technik, Materialwissenschaft, Wärmemanagement und Sicherheitsanalysen auf Systemebene kombinieren.

Nächste Schritte und der Forschungshorizont

Das Xidian-Team schlägt in dem Papier mehrere Folgerichtungen vor: größere Arrays, die Integration von Phasenwechselmaterialien für eine robustere Steuerung und ein engeres Co-Design der elektronischen Steuerungsschicht mit der Antennenphysik, um unerwünschte Gitterkeulen zu unterdrücken. Unabhängige Verifizierungen und Demonstrationen in der Luft wären die nächsten schwierigen Meilensteine, auf die Branchen- und Verteidigungsbeobachter achten werden; bis dahin sollte die Arbeit als wichtiger, glaubwürdiger Laborfortschritt betrachtet werden, der neue Möglichkeiten aufzeigt, anstatt eine unmittelbare Gefechtsfeldfähigkeit darzustellen.

Quellen

• National Science Review (Forschungspapier: „Electromagnetic all‑in‑one radiation‑scattering reconfigurable intelligent metasurface“)
• Xidian University (Key Laboratory of High‑Speed Circuit Design and EMC of Ministry of Education)
• South China Morning Post (Berichterstattung über die chinesische Smart Surface und verwandte Entwicklungen in der elektronischen Kriegsführung)