Bewegen door water is zwaar, kost veel energie en dus veel brandstof. Wetenschappers werken hard aan een ‘mantel’ waarmee de weerstand van water wordt omzeild.
David Smith en Yaroslav Urzhumov, beiden natuurkundigen aan Duke University in North Carolina, werken aan een manier om zo soepel mogelijk door het water te gaan. Daartoe wordt een omhulsel om een object geplaatst, dat in staat is om de weerstand van het water geleidelijk af te voeren. In het ideale geval zou de weerstand van water helemaal verdwijnen, waardoor het nauwelijks energie zou kosten om door het water te bewegen. Voor onderzeeërs en gewone schepen klinkt deze ontwikkeling veelbelovend.
De ‘watermantel’ in kwestie is gemaakt van een poreus materiaal dat water in verschillende lagen om een scheepsromp kan voeren. De snelheden van het water in die lagen nemen geleidelijk toe tot de snelheid van het object dat door het water gaat. Er vindt op deze manier geen enorme waterverplaatsing plaats; (onderzee)boten zouden zich met zo’n omhulsel door het water kunnen verplaatsen zonder flinke hekgolven achter te laten.
De techniek achter deze toepassing heet cloaking en wordt gebruikt om golven van allerlei aard door middel van een ‘mantel’, die bestaat uit metamaterialen, om een voorwerp heen te leiden. In januari schreven we al over wetenschappers die op deze manier geluid wisten te buigen, waardoor het object voor een sonar ‘onzichtbaar’ werd.
Overigens is er nog een lange weg te gaan voordat de techniek in het echt op grote onderzeeërs kan worden toegepast. Tot nu toe is er alleen geëxperimenteerd met de techniek in een computersimulatie. De onderzoekers slaagden erin om een kogelvormig onderwerp met een vaart van enkele millimeters per seconde weerstandloos door het water te laten bewegen.
Ook het formaat van de mantel wordt een probleem. Om een bol met een doorsnede van 10 centimeter zonder enige weerstand door het water te laten gaan, is een mantel nodig die zelf een dikte van bijna 10 centimeter heeft. Er moet volgens de wetenschappers dan ook nog minstens vijf jaar verder worden geëxperimenteerd voordat een boot van enige omvang met een werkende cloak te water kan worden gelaten.
Bronnen: ScienceNOW, Physical Review Letters
Beeld: Koninklijke Marine/CC BY-SA