Китайская «умная поверхность» превращает энергию радаров в питание для самолетов

Превращение вражеского луча в бортовую электроэнергию

В лаборатории в Сиане исследователи из Xidian University опубликовали проект тонкой перестраиваемой метаповерхности, которая способна как манипулировать радиолокационным эхом, так и, в другом режиме работы, собирать беспроводную энергию, фактически превращая падающие лучи радара в полезную электроэнергию. Статья, опубликованная в National Science Review 3 ноября 2025 года, описывает «интеллектуальную перестраиваемую метаповерхность "все в одном" для управления излучением и рассеянием», чьи отдельные метаатомы объединяют излучающие патчи, 3-дБ направленный ответвитель и переключаемые диоды для выбора режимов излучения, рассеяния или сбора энергии.

Универсальная перестраиваемая метаповерхность

Основная идея обманчиво проста: вместо того чтобы рассматривать поверхность либо как отражающую (для скрытности от радаров), либо как пропускающую (для связи), команда Xidian University создает единый программируемый слой, который можно переконфигурировать электронным способом. Каждый метаатом в их прототипе содержит небольшой излучающий патч и ответвитель с PIN-диодами или варакторами. Изменяя состояния диодов, поверхность переключается между созданием контролируемых диаграмм излучения (полезно для передачи в режиме фазированной антенной решетки), рассеиванием падающих волн для создания желаемого эха или замыканием тракта для направления энергии в выпрямители для беспроводного сбора энергии. Авторы демонстрируют в статье массив 12×12 элементов для подтверждения работоспособности концепции как в режиме связи, так и в режиме сбора энергии.

Как радар становится энергией и каналом связи

В режиме сбора энергии метаповерхность работает как ректенная решетка: она перехватывает падающую электромагнитную энергию, выпрямляет переменный ток, индуцированный в патчах, и подает постоянный ток на бортовые системы или для подзарядки аккумуляторов. В статье National Science Review подробно описывается, как данная конструкция интегрирует беспроводную передачу информации и сбор энергии (WEH). Лабораторные измерения подтверждают, что поверхность может собирать и выпрямлять части падающего сигнала, продолжая при этом функционировать как контролируемый рассеиватель в других состояниях. Эту двойственность — одновременное или переключаемое зондирование, связь и WEH — авторы называют аппаратной основой для «электромагнитной кооперативной скрытности».

Почему это важно для стелс-технологий и 6G

На карту поставлен концептуальный пересмотр давнего компромисса: самолеты-невидимки проектировались так, чтобы избегать энергии радаров противника, поскольку эта энергия не только обнаруживает платформу, но и может вывести из строя внутренние системы. Если же поверхность сможет захватывать часть этой энергии и использовать ее для питания маломощной полезной нагрузки — датчиков, ретрансляторов связи или небольших приводов, — излучение атакующего внезапно превращается из угрозы в ресурс. Журналисты, освещавшие работу, утверждают, что эта идея может изменить облик радиоэлектронной борьбы, а также внести вклад в оборудование следующего поколения 6G, где реконфигурируемые интеллектуальные поверхности уже исследуются для улучшения покрытия и спектральной эффективности.

Лабораторный результат против авиационной реальности

Несмотря на громкие заголовки, в статье Xidian University и последующих репортажах осторожно отмечается разрыв между настольными демонстрациями и интеграцией в действующий истребитель. Прототип массива, использованный исследователями, представляет собой лабораторную поверхность из 12×12 элементов; масштабирование до квадратных метров конформной обшивки самолета, работа в условиях высоких температур, аэродинамических нагрузок и циклов технического обслуживания — при сохранении приемлемых веса, надежности и характеристик малозаметности — представляет собой целый комплекс инженерных задач. Плотность энергии радиолокационного излучения на оперативных дистанциях невелика; собираемая мощность быстро падает с расстоянием и зависит от частоты излучателя, фокусировки луча и скважности импульсов. Авторы представляют концепцию и аппаратные строительные блоки, а не готовую к полету систему питания.

Практические ограничения и тактические компромиссы

Две очевидные технические реальности сдерживают краткосрочную угрозу. Во-первых, эффективность преобразования энергии для ректенн сильно зависит от частоты и входной мощности: когда падающая мощность слабая или прерывистая, выпрямители и согласующие цепи с трудом выдают полезный постоянный ток без использования огромных и тяжелых площадей захвата. Во-вторых, активное манипулирование поведением рассеяния и излучения рискует создать сигнатуры, которые могут быть использованы системами контррадарной борьбы — переход в режим, ориентированный на передачу, может выдать присутствие или направление самолета при неправильном использовании. Короче говоря, эксплуатация вражеского радара требует сложной логики управления и надежных мер противодействия обнаружению и спуфингу со стороны противника. Эти компромиссы присущи любой системе, стремящейся сбалансировать маскировку, эксплуатацию ресурсов и связь.

Место разработки в общем векторе китайских исследований

Работа Xidian University появилась на фоне множества параллельных китайских исследовательских направлений в области радиоэлектронной борьбы и технологий малозаметности. В недавних отчетах освещалась работа китайских групп над плазменной скрытностью, сверхтонкими радиопоглощающими покрытиями и однофотонными детекторами для концепций квантовых радаров — каждый из этих проектов направлен на изменение баланса между обнаружением и маскировкой. Эти проекты иллюстрируют более широкие стратегические усилия по освоению обеих сторон проблемы радаров: стелс-технологий для снижения заметности и новых инструментов зондирования и контрзондирования для борьбы со скрытностью противника. Концепция метаповерхности примечательна тем, что она пытается объединить функции зондирования, связи и электропитания в одной поверхности, а не рассматривать их как отдельные подсистемы.

Последствия для оборонной политики и закупок

С точки зрения оборонной политики, статья подчеркивает, почему исследования в области радиоэлектронной борьбы и радиочастотных технологий заслуживают постоянного внимания и финансирования. Если противники развернут метаповерхности, способные при случае собирать энергию радаров, доктрины и тактика должны будут адаптироваться: датчикам потребуется различать обычные отражения и поверхности противника, активно эксплуатирующие излучение, а правила контроля радиоизлучения могут измениться. Что касается закупок, интеграторы самолетов будут оценивать целесообразность встраивания перестраиваемой обшивки, обеспечивающей преимущества в связи и энергоснабжении, но только при условии соответствия строгим требованиям по надежности, сигнатуре и живучести. Эта оценка будет длительной и междисциплинарной, объединяющей радиочастотную инженерию, материаловедение, управление тепловыми режимами и системный анализ безопасности.

Следующие шаги и горизонты исследований

Команда Xidian University намечает в статье несколько направлений дальнейшей работы: создание более крупных массивов, интеграция с материалами с фазовым переходом для более надежного управления и более тесное совместное проектирование электронного слоя управления с физикой антенн для подавления нежелательных дифракционных лепестков. Независимая проверка и летные демонстрации станут следующими важными этапами, за которыми будут следить отраслевые и оборонные эксперты; до тех пор работу следует рассматривать как важное и заслуживающее доверия лабораторное достижение, которое намечает новый набор возможностей, а не как немедленно готовый к бою потенциал.

Источники

• National Science Review (научная статья: "Electromagnetic all‑in‑one radiation‑scattering reconfigurable intelligent metasurface")
• Xidian University (Ключевая лаборатория проектирования высокоскоростных схем и электромагнитной совместимости Министерства образования)
• South China Morning Post (репортажи о китайских «умных поверхностях» и смежных разработках в области РЭБ)