Dziś już nikogo nie zaskoczą systemy aktywnej redukcji szumów, gdy głośniki w tych samych słuchawkach wytwarzają fale dźwiękowe w przeciwfazie do szumu w celu jego wygaszenia. Ale jak tłumić hałas nie w słuchawkach, ale w kosmosie, to pytanie otwarte. Odpowiedzi na to pytanie mogą udzielić naukowcy ze Szwajcarii, którzy opracowali system aktywnej redukcji hałasu bez użycia głośników. Pokazali, że hałas na wszystkich częstotliwościach może dosłownie zostać pochłonięty przez ścianę powietrza.
„Chcieliśmy maksymalnie zminimalizować wpływ stożka, ponieważ jest ciężki. Ale co może być lekkie jak powietrze? Samo powietrze” – wyjaśnia Stanislav Sergeev, postdoc w EPFL Acoustics Group i główny autor pracy. — Najpierw jonizujemy cienką warstwę powietrza między elektrodami, którą nazywamy metawarstwą plazmowo-akustyczną. Te same cząsteczki powietrza, teraz naładowane elektrycznie, mogą natychmiast reagować na polecenia z zewnętrznego pola elektrycznego i skutecznie oddziaływać z wibracjami dźwiękowymi w powietrzu wokół urządzenia, tłumiąc je”.
Upraszczając, mikrofon tłumika „powietrza” wychwytuje dźwięk, po czym w układzie równoległych przewodników – w metawarstwie – powstaje pole elektromagnetyczne o takiej sile i kierunku, że przyspiesza jony w kierunku źródła dźwięku. Z kolei zjonizowane atomy powietrza popychają atomy zwykłego powietrza w kierunku ich ruchu i tym samym generują fale dźwiękowe w przeciwfazie do szumu.
Aby wytłumić hałas powietrzem, nie są potrzebne „dyfuzory” i struktury porównywalne z szumem o długości fali. Do tego wystarczy warstwa powietrza (gaśnicza) o grubości dochodzącej do tysięcznych części długości fali. Np. do wytłumienia dźwięku o częstotliwości 20 Hz i długości fali dźwiękowej 17 m wystarczy warstwa zjonizowanego powietrza o grubości zaledwie 17 mm, natomiast w przypadku ściany pochłaniającej konstrukcja powyżej 4 m grubo by się przydało.
„Najbardziej fantastycznym aspektem tej koncepcji jest to, że w przeciwieństwie do konwencjonalnych pochłaniaczy dźwięku opartych na porowatych materiałach sypkich lub strukturach rezonansowych, nasza koncepcja jest w pewnym sensie bezcielesna. Wprowadziliśmy zupełnie nowy mechanizm pochłaniania dźwięku, który może być tak cienki i lekki, jak to tylko możliwe, otwierając nowe granice w walce z hałasem, gdzie liczy się przestrzeń i waga, zwłaszcza przy niskich częstotliwościach” – powiedział inny autor pracy opublikowanej w w czasopiśmie Nature.communications.
Najciekawsze w tej historii jest to, że naukowcy zamierzają jak najszybciej wypuścić komercyjne tłumiki hałasu na zewnątrz budynków. W tym celu EPFL nawiązał współpracę ze szwajcarską firmą Sonexos SA, która specjalizuje się w technologii audio. Wspólnie zamierzają jak najszybciej zaoferować nowe i skuteczne rozwiązania w zakresie redukcji hałasu w szerokim zakresie zastosowań, w tym w sektorze motoryzacyjnym, konsumenckim, komercyjnym i przemysłowym.
