Chińska inteligentna powierzchnia ma przetwarzać sygnały radarowe w energię dla samolotów

Przekształcanie wrogiej wiązki w energię elektryczną na pokładzie

W laboratorium w Xi’an naukowcy z Xidian University opublikowali projekt cienkiej, rekonfigurowalnej metapowierzchni, która potrafi zarówno manipulować echami radarowymi, jak i – w innym trybie pracy – pozyskiwać bezprzewodową energię, skutecznie zmieniając przychodzące wiązki radaru w użyteczną energię elektryczną. Artykuł, opublikowany w National Science Review 3 listopada 2025 r., opisuje „rekonfigurowalną inteligentną metapowierzchnię typu 'wszystko w jednym' do promieniowania i rozpraszania”, której poszczególne metaatomy łączą płatki promieniujące, sprzęgacz 3 dB i przełączalne diody w celu wyboru trybu promieniowania, rozpraszania lub pozyskiwania energii.

Rekonfigurowalna metapowierzchnia typu „wszystko w jednym”

Główna idea jest zwodniczo prosta: zamiast traktować powierzchnię jako wyłącznie odbijającą (aby ukryć się przed radarem) lub przepuszczającą (aby się komunikować), zespół z Xidian konstruuje pojedynczą programowalną warstwę, którą można rekonfigurować elektronicznie. Każdy metaatom w ich prototypie zawiera mały płatek promieniujący oraz sprzęgacz obciążony diodami PIN lub waraktorami. Poprzez zmianę stanu diod, powierzchnia przełącza się między wytwarzaniem kontrolowanych charakterystyk promieniowania (użytecznych w transmisji z szykiem fazowanym), rozpraszaniem fal przychodzących w celu tworzenia pożądanych ech lub zamykaniem ścieżki w celu skierowania energii do prostowników do bezprzewodowego pozyskiwania energii. Autorzy prezentują w artykule matrycę 12×12, aby wykazać działanie koncepcji (proof‑of‑concept) zarówno w trybie komunikacji, jak i pozyskiwania energii.

Jak radar staje się źródłem zasilania i kanałem komunikacyjnym

In trybie pozyskiwania energii metapowierzchnia działa jak szyk rektenowy: przechwytuje padającą energię elektromagnetyczną, prostuje prąd przemienny indukowany w płatkach i dostarcza prąd stały do systemów pokładowych lub do ładowania akumulatorów. Artykuł w National Science Review wyraźnie opisuje, w jaki sposób projekt integruje bezprzewodowy transfer informacji i pozyskiwanie energii (WEH), oraz przedstawia pomiary laboratoryjne potwierdzające, że powierzchnia może zbierać i prostować części padającego przebiegu falowego, nadal funkcjonując jako sterowalny rozpraszacz w innych stanach. Ta dwoistość – jednoczesne lub przełączalne wykrywanie, komunikacja i WEH – jest tym, co autorzy nazywają sprzętową podstawą dla „elektromagnetycznego kooperatywnego stealth”.

Dlaczego ma to znaczenie dla technologii stealth i 6G

Stawką jest koncepcyjne odwrócenie długotrwałego kompromisu: samoloty stealth były projektowane tak, aby unikać energii wrogiego radaru, ponieważ energia ta zarówno ujawnia platformę, jak i może przeciążyć systemy wewnętrzne. Jeśli powierzchnia może zamiast tego przechwycić część tej energii i wykorzystać ją do zasilania ładunków o niskim poborze mocy – czujników, przekaźników komunikacyjnych lub małych siłowników – emisje napastnika nagle stają się zasobem, a nie tylko zagrożeniem. Dziennikarze opisujący te prace argumentują, że pomysł ten może zmienić kształt walki elektronicznej, a także przyczynić się do rozwoju sprzętu 6G nowej generacji, gdzie rekonfigurowalne inteligentne powierzchnie są już badane pod kątem poprawy zasięgu i efektywności widmowej.

Wyniki laboratoryjne a rzeczywistość w locie

Pomimo efektownych nagłówków, artykuł z Xidian i późniejsze doniesienia ostrożnie odnotowują lukę między demonstracjami laboratoryjnymi a integracją z operacyjnym myśliwcem. Prototypowa matryca użyta przez naukowców to powierzchnia o skali laboratoryjnej składająca się z 12×12 elementów; skalowanie do metrów kwadratowych konformalnego poszycia samolotu, przetrwanie wysokich temperatur, obciążeń aerodynamicznych i cykli konserwacyjnych – przy jednoczesnym zachowaniu akceptowalnej wagi, niezawodności i charakterystyki stealth – stanowi szereg wyzwań inżynieryjnych. Gęstość energii dostępnej z emisji radarowych w operacyjnych odległościach jest niska; pozyskiwana moc gwałtownie spada wraz z dystansem i zależy od częstotliwości emitera, skupienia wiązki i cyklu pracy. Autorzy prezentują ramy teoretyczne i sprzętowe bloki konstrukcyjne, a nie gotowy do lotu system zasilania.

Praktyczne ograniczenia i taktyczne kompromisy

Dwie doraźne realia techniczne tonują krótkoterminowe zagrożenie. Po pierwsze, sprawność konwersji mocy dla rekten jest silnie uzależniona od częstotliwości i mocy wejściowej: gdy padająca moc jest słaba lub przerywana, prostowniki i układy dopasowujące mają trudności z dostarczeniem użytecznego prądu stałego bez dużych, ciężkich powierzchni przechwytujących. Po drugie, aktywne manipulowanie zachowaniem rozpraszającym i promieniującym niesie ze sobą ryzyko wytworzenia sygnatur, które systemy przeciwradarowe mogą wykorzystać – przełączenie w stan zorientowany na transmisję mogłoby zdradzić obecność lub kierunek samolotu, jeśli zostanie wykonane niewłaściwie. Krótko mówiąc, wykorzystanie radaru przeciwnika wymaga precyzyjnej logiki sterowania i solidnych środków przeciwdziałania wykryciu i spoofingowi. Te kompromisy są nieodłącznie związane z każdym systemem, który stara się zrównoważyć ukrycie, eksploatację i komunikację.

Miejsce tych badań w szerszym chińskim programie badawczym

Praca Xidian pojawia się pośród wielu równoległych chińskich wątków badawczych w dziedzinie walki elektronicznej i technologii stealth. Ostatnie doniesienia podkreślały prace chińskich zespołów nad stealth opartym na plazmie, ultracienkimi powłokami pochłaniającymi promieniowanie radarowe oraz detektorami jednofotonowymi dostosowanymi do koncepcji radaru kwantowego – z których każda ma na celu zmianę równowagi między ukrywaniem się a wykrywaniem na różne sposoby. Projekty te ilustrują szerszy strategiczny wysiłek zmierzający do opanowania obu stron problemu radarowego: technologii stealth w celu zmniejszenia wykrywalności oraz nowych narzędzi wykrywania i przeciwdziałania wykrywaniu w celu pokonania stealth przeciwnika. Koncepcja metapowierzchni wyróżnia się, ponieważ próbuje połączyć wykrywanie, komunikację i zasilanie w jednej powierzchni, zamiast traktować je jako oddzielne podsystemy.

Implikacje dla polityki i zamówień obronnych

Z punktu widzenia polityki obronnej artykuł podkreśla, dlaczego walka elektroniczna i badania nad częstotliwościami radiowymi zasługują na stałą uwagę i finansowanie. Jeśli przeciwnicy wprowadzą metapowierzchnie, które mogą oportunistycznie pozyskiwać energię z radaru, doktryna i taktyka będą musiały się dostosować: czujniki będą musiały rozróżniać między niewinnymi, niegroźnymi echami a powierzchniami przeciwnika aktywnie wykorzystującymi emisje, a zasady użycia siły w zakresie kontroli emisji mogą ulec zmianie. W kwestii zamówień integratorzy samolotów będą rozważać, czy osadzać rekonfigurowalne poszycia, które zapewniają korzyści komunikacyjne i energetyczne – ale tylko wtedy, gdy spełnią one surowe wymagania dotyczące niezawodności, sygnatury i przeżywalności. Ocena ta będzie długa i multidyscyplinarna, łącząc inżynierię RF, naukę o materiałach, zarządzanie termiczne i analizę bezpieczeństwa na poziomie systemowym.

Następne kroki i horyzont badawczy

Zespół z Xidian sugeruje w artykule kilka kierunków dalszych prac: większe matryce, integrację z materiałami zmiennofazowymi dla bardziej solidnego sterowania oraz ściślejsze wspólne projektowanie warstwy sterowania elektronicznego z fizyką anteny w celu tłumienia niepożądanych listków siatkowych. Niezależna weryfikacja i demonstracje w locie będą kolejnymi trudnymi kamieniami milowymi, na które będą czekać obserwatorzy z branży i sektora obronnego; do tego czasu pracę tę należy odczytywać jako ważny, wiarygodny postęp laboratoryjny, który mapuje nowy zestaw możliwości, a nie jako natychmiastową zdolność bojową.

Źródła

• National Science Review (praca badawcza: „Electromagnetic all‑in‑one radiation‑scattering reconfigurable intelligent metasurface”)
• Xidian University (Kluczowe Laboratorium Projektowania Układów Szybkich i EMC Ministerstwa Edukacji)
• South China Morning Post (doniesienia o chińskiej inteligentnej powierzchni i powiązanych rozwiązaniach w dziedzinie walki elektronicznej)