Chinees 'smart surface' zet radarsignalen om in energie voor vliegtuigen

Vijandelijke straling omzetten in elektriciteit aan boord

In een laboratorium in Xi’an hebben onderzoekers van Xidian University een ontwerp gepubliceerd voor een dunne, herconfigureerbare metasurface die zowel radarecho's kan manipuleren als, in een andere bedrijfsmodus, draadloze energie kan winnen — waardoor inkomende radarstralen effectief worden omgezet in bruikbare elektriciteit. Het artikel, gepubliceerd in National Science Review op 3 november 2025, beschrijft een "alles‑in‑één straling‑verstrooiende herconfigureerbare intelligente metasurface" waarvan de individuele meta‑atomen stralende elementen, een 3‑dB-koppeling en schakelbare diodes combineren om te kiezen tussen modi voor straling, verstrooiing of energiewinning.

Alles‑in‑één herconfigureerbare metasurface

Het kernidee is bedrieglijk eenvoudig: in plaats van een oppervlak te behandelen als ofwel reflecterend (om te verbergen voor radar) ofwel doorlatend (om te communiceren), bouwt het team van Xidian één enkele programmeerbare laag die elektronisch kan worden geherconfigureerd. Elk meta‑atoom in hun prototype bevat een klein stralend element en een koppeling voorzien van PIN‑diodes of varactoren. Door de status van de diodes te veranderen, schakelt het oppervlak tussen het produceren van gecontroleerde stralingspatronen (nuttig voor phased‑array-transmissie), het verstrooien van inkomende golven om gewenste echo's te creëren, of het sluiten van het pad om energie naar gelijkrichters te leiden voor draadloze energiewinning. De auteurs demonstreren in het artikel een 12×12-array om de proof‑of‑concept-prestaties in zowel communicatie- als winstmodi aan te tonen.

Hoe radar stroom en een communicatiekanaal wordt

In de energiewinningsmodus werkt de metasurface als een rectenna-array: het vangt invallende elektromagnetische energie op, gelijkricht de wisselstroom die in de elementen wordt opgewekt, en levert gelijkstroom aan systemen aan boord of om batterijen op te laden. Het artikel in National Science Review beschrijft expliciet hoe het ontwerp draadloze informatieoverdracht en energiewinning (WEH) integreert, en rapporteert laboratoriummetingen die bevestigen dat het oppervlak delen van een invallende golfvorm kan opvangen en gelijkrichten, terwijl het in andere toestanden nog steeds functioneert als een regelbare verstrooier. Die dualiteit — gelijktijdige of schakelbare detectie, communicatie en WEH — is wat de auteurs de hardwarebasis noemen voor "elektromagnetische coöperatieve stealth."

Waarom dit belangrijk is voor stealth en 6G

Wat hier op het spel staat, is een conceptuele omkering van een langdurig compromis: stealth-vliegtuigen zijn ontworpen om vijandelijke radarenergie te vermijden, omdat die energie zowel het platform onthult als interne systemen kan overbelasten. Als een oppervlak in plaats daarvan een deel van die energie kan opvangen en gebruiken om energiezuinige payloads aan te drijven — sensoren, communicatierelais of kleine actuatoren — worden de emissies van een aanvaller plotseling een hulpbron in plaats van alleen een gevaar. Journalisten die over het werk schreven, stellen dat het idee de elektronische oorlogvoering zou kunnen hervormen en ook zou kunnen bijdragen aan de volgende generatie 6G-hardware, waar herconfigureerbare intelligente oppervlakken al worden onderzocht om de dekking en spectrale efficiëntie te verbeteren.

Laboratoriumresultaat versus de realiteit in de lucht

Ondanks de dramatische krantenkoppen merken het Xidian-artikel en de daaropvolgende verslaggeving zorgvuldig de kloof op tussen demonstraties in het lab en integratie in een operationeel gevechtsvliegtuig. De prototype-array die door de onderzoekers wordt gebruikt, is een oppervlak van 12×12 elementen op laboratoriumschaal; het opschalen naar vierkante meters conforme vliegtuighuid, het overleven van hoge temperaturen, aerodynamische belasting en onderhoudscycli — terwijl het gewicht, de betrouwbaarheid en de stealth-eigenschappen acceptabel blijven — vormt een reeks technische uitdagingen. De energiedichtheden die beschikbaar zijn uit radaremissies op operationele afstanden zijn laag; de gewonnen energie neemt snel af met de afstand en hangt af van de frequentie, de focus van de bundel en de duty cycle van de zender. De auteurs presenteren een raamwerk en hardware-bouwstenen, geen kant-en-klaar voedingssysteem voor vliegtuigen.

Praktische beperkingen en tactische afwegingen

Twee directe technische realiteiten temperen de dreiging op korte termijn. Ten eerste is de efficiëntie van de energieomzetting voor rectenna's sterk afhankelijk van de frequentie en het ingangsvermogen: wanneer het invallende vermogen zwak of intermitterend is, hebben gelijkrichters en aanpassingsnetwerken moeite om bruikbare gelijkstroom te leveren zonder grote, zware opvangoppervlakken. Ten tweede riskeert het actief manipuleren van verstrooiings- en stralingsgedrag signaturen te produceren die door contra-radarsystemen kunnen worden misbruikt — het overschakelen naar een zendgeoriënteerde toestand zou de aanwezigheid of richting van een vliegtuig kunnen verraden als dit onjuist gebeurt. Kortom, de exploitatie van vijandelijke radar vereist nauwkeurige besturingslogica en robuuste tegenmaatregelen tegen detectie en spoofing door de tegenstander. Deze afwegingen zijn inherent aan elk systeem dat tracht een evenwicht te vinden tussen verhulling, exploitatie en communicatie.

Hoe dit past in een breder Chinees onderzoeksoffensief

Het werk van Xidian verschijnt te midden van meerdere, parallelle Chinese onderzoekslijnen in elektronische oorlogvoering en stealth-technologieën. Recente rapportages hebben de nadruk gelegd op Chinese teams die werken aan stealth op basis van plasma, ultradunne radarabsorberende coatings en eenfoton-detectoren die geschikt zijn voor kwantumradarconcepten — elk met als doel de balans tussen verbergen en detecteren op verschillende manieren te veranderen. Die projecten illustreren een bredere strategische inspanning om beide kanten van het radarprobleem te beheersen: stealth om de detecteerbaarheid te verminderen, en nieuwe detectie- en contra-detectietools om de stealth van de tegenstander te verslaan. Het metasurface-concept is onderscheidend omdat het probeert detectie, communicatie en stroom in één enkel oppervlak te combineren, in plaats van ze als afzonderlijke subsystemen te behandelen.

Gevolgen voor beleid en aanbesteding

Vanuit het oogpunt van defensiebeleid onderstreept het artikel waarom onderzoek naar elektronische oorlogvoering en radiofrequenties voortdurende aandacht en financiering verdient. Als tegenstanders metasurfaces inzetten die opportunistisch energie uit radar kunnen winnen, zullen doctrines en tactieken moeten worden aangepast: sensoren zullen onderscheid moeten maken tussen onschuldige, ongevaarlijke reflecties en oppervlakken van de tegenstander die emissies actief exploiteren, en de geweldsinstructies voor emissiecontrole kunnen veranderen. Wat betreft aanbesteding zullen vliegtuigbouwers moeten afwegen of ze herconfigureerbare huiden willen integreren die communicatie- en energievoordelen bieden — maar alleen als ze voldoen aan strikte eisen op het gebied van betrouwbaarheid, signatuur en overlevingskansen. Die evaluatie zal langdurig en multidisciplinair zijn, waarbij RF-engineering, materiaalkunde, thermisch beheer en veiligheidsanalyse op systeemniveau worden gecombineerd.

Volgende stappen en de onderzoekshorizon

Het Xidian-team stelt in het artikel verschillende vervolgrichtingen voor: grotere arrays, integratie met faseovergangsmaterialen voor een robuustere besturing, en een nauwere co-ontwerp van de elektronische besturingslaag met antennefysica om ongewenste roosterlobben te onderdrukken. Onafhankelijke verificatie en demonstraties in de lucht zouden de volgende belangrijke mijlpalen zijn waar industrie- en defensiewaarnemers op zullen letten; tot die tijd moet het werk worden gezien als een belangrijke, geloofwaardige vooruitgang in het laboratorium die een nieuwe reeks mogelijkheden in kaart brengt in plaats van een onmiddellijke gevechtscapaciteit.

Bronnen

• National Science Review (onderzoeksartikel: "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 (verslaggeving over Chinese smart surface en gerelateerde EW-ontwikkelingen)