Useimmat lukijat tuntevat hyvin käsitteen "laser", joka on muodostettu englanninkielisestä "laserista" (valon vahvistaminen stimuloidun säteilyn avulla). 1900 -luvun puolivälissä keksityt laserit ovat päässeet elämäämme, vaikka heidän työnsä modernissa tekniikassa on usein näkymätöntä tavallisille ihmisille. Tekniikan tärkeimmäksi popularisoijaksi on tullut scifi -kirjoja ja -elokuvia, joissa laserista on tullut olennainen osa tulevaisuuden taistelijoiden varusteita.
Todellisuudessa laserit ovat edenneet pitkälle, ja niitä on käytetty pääasiassa tiedustelu- ja kohdemääritysvälineinä, ja vasta nyt niiden pitäisi ottaa paikkansa taistelukentän aseena ja mahdollisesti muuttaa radikaalisti sen ulkonäköä ja taisteluajoneuvojen ulkonäköä.
Vähemmän tunnettu on käsite "maser" - yhtenäisten sähkömagneettisten aaltojen säteilijä senttimetrialueella (mikroaaltoja), jonka ulkonäkö edelsi lasereiden luomista. Ja hyvin harvat ihmiset tietävät, että on olemassa muunlainen yhtenäisen säteilyn lähde - "saser".
Äänen "säde"
Sana "saser" muodostuu samalla tavalla kuin sana "laser" - äänenvahvistus stimuloidun säteilyn avulla ja tarkoittaa tietyn taajuuden yhtenäisten ääniaaltojen generaattoria - akustista laseria.
Älä sekoita liuskaa "audiovalokeilaan" - tekniikkaan suuntaavien äänivirtojen luomiseksi, esimerkkinä voimme muistuttaa Joseph Pompeyn kehityksestä Massachusetts Institute of Technology "Audio Spotlight". Audio -kohdevalo "Audio Spotlight" lähettää ultraäänialueella olevan aaltovalon, joka epälineaarisesti vuorovaikutuksessa ilman kanssa lisää niiden pituutta ääniksi. Ääniprojektorin säteen pituus voi olla jopa 100 metriä, mutta sen äänenvoimakkuus pienenee nopeasti.
Jos laserissa syntyy valokvantteja - fotoneja, sukupolvissa niiden tehtävänä on fononit. Toisin kuin fotoni, fononi on kvasipartikkeli, jonka esitteli Neuvostoliiton tiedemies Igor Tamm. Teknisesti fononi on kristalliatomien värähtelyliikkeen kvantti tai ääniaaltoon liittyvä energian kvantti.
”Kiteisissä materiaaleissa atomit ovat aktiivisesti vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, ja on vaikea pitää sellaisia termodynaamisia ilmiöitä kuin yksittäisten atomien värähtelyjä - saadaan valtavia miljardeja järjestelmiä toisiinsa kytkettyjä lineaarisia differentiaaliyhtälöitä, joiden analyyttinen ratkaisu on mahdotonta. Kiteen atomien värähtelyt korvataan aineen ääniaaltojärjestelmän etenemisellä, jonka kvantit ovat fononeja. Fononi kuuluu bosonien lukumäärään, ja se kuvataan Bosen ja Einsteinin tilastoissa. Fononeilla ja niiden vuorovaikutuksella elektronien kanssa on keskeinen rooli suprajohtimien fysiikan, lämmönjohtamisprosessien ja kiintoaineiden sirontaprosessien nykyaikaisissa käsitteissä."
Ensimmäiset liuskat kehitettiin vuosina 2009-2010. Kaksi tutkijaryhmää esitteli menetelmiä lasersäteilyn saamiseksi - käyttämällä fononlaseria optisissa onteloissa ja fononlaseria elektronisissa kaskadissa.
Kalifornian teknillisen instituutin (USA) fyysikoiden suunnittelema prototyyppinen optinen resonaattoripuristin käyttää tori -muotoisia optisia pii -resonaattoreita, joiden ulkohalkaisija on noin 63 mikrometriä ja sisähalkaisija 12, 5 ja 8, 7 mikrometriä, johon syötetään lasersäde. Muuttamalla resonaattoreiden välistä etäisyyttä on mahdollista säätää näiden tasojen taajuusero siten, että se vastaa järjestelmän akustista resonanssia, mikä johtaa lasersäteilyn muodostumiseen 21 megahertsin taajuudella. Muuttamalla resonaattoreiden välistä etäisyyttä voit muuttaa äänisäteilyn taajuutta.
Nottinghamin yliopiston (Yhdistynyt kuningaskunta) tutkijat ovat luoneet elektronisen kaskadin prototyypin liukulasista, jossa ääni kulkee superatlan läpi, joka sisältää vuorotellen useita atomeja paksuja gallium -arsenidi- ja alumiinipuolijohteita. Phononit kerääntyvät kuin lumivyöry lisäenergian vaikutuksesta ja heijastuvat monta kertaa superritiläkerrosten sisälle, kunnes ne poistuvat rakenteesta sazer -säteilyn muodossa, jonka taajuus on noin 440 gigahertsiä.
Saserien odotetaan mullistavan mikroelektroniikan ja nanoteknologian, joka on verrattavissa lasereihin. Mahdollisuus saada säteilyä, jonka taajuus on terahertsialueella, mahdollistaa liukurenkaiden käytön erittäin tarkkoihin mittauksiin, kolmiulotteisten makro-, mikro- ja nanorakenteiden kuvien saamiseen, puolijohteiden optisten ja sähköisten ominaisuuksien suureen muuttamiseen. nopeus.
Laskijoiden soveltuvuus sotilaskenttään. Anturit
Taisteluympäristön muoto määrittää kussakin tapauksessa tehokkaimpien antureiden valinnan. Ilmailussa päätutkimuslaitteiden päätyyppi on tutka-asemat (tutkat), joissa käytetään millimetriä, senttimetriä, desimetriä ja jopa metrin (maanpäälliselle tutkalle) aallonpituuksia. Maataistelukenttä vaatii suurempaa resoluutiota kohteen tarkkaan tunnistamiseen, mikä voidaan saavuttaa vain tiedustelulla optisella alueella. Tietenkin tutkoja käytetään myös maantekniikassa, samoin kuin ilmailussa optisia tiedusteluvälineitä, mutta silti harha tietyn aallonpituusalueen ensisijaisen käytön puolesta taisteluympäristön muodon mukaan on melko ilmeinen.
Veden fysikaaliset ominaisuudet rajoittavat merkittävästi useimpien optisten ja tutka -alueiden sähkömagneettisten aaltojen etenemisaluetta, kun taas vesi tarjoaa huomattavasti parempia olosuhteita ääniaaltojen kulkemiseen, mikä johti niiden käyttöön sukellusveneiden aseiden tiedusteluun ja ohjaamiseen (PL) ja pinta -alukset (NK), jos jälkimmäiset taistelevat vedenalaista vihollista vastaan. Niinpä hydroakustisista komplekseista (SAC) tuli sukellusveneiden tärkein tiedustelu.
SAC: ita voidaan käyttää sekä aktiivisessa että passiivisessa tilassa. Aktiivisessa tilassa SAC lähettää moduloidun äänisignaalin ja vastaanottaa signaalin, joka heijastuu vihollisen sukellusveneestä. Ongelmana on, että vihollinen pystyy havaitsemaan SAC: n signaalin paljon pidemmälle kuin SAC itse ottaa heijastuneen signaalin.
Passiivisessa tilassa SAC "kuuntelee" sukellusveneen tai vihollisaluksen mekanismeista lähteviä ääniä ja havaitsee ja luokittelee kohteet niiden analyysin perusteella. Passiivisen tilan haittana on, että uusimpien sukellusveneiden melu vähenee jatkuvasti ja tulee verrattavissa meren taustameluun. Tämän seurauksena vihollisen sukellusveneiden havaitsemisalue pienenee merkittävästi.
SAC-antennit ovat monimutkaisia vaiheistettuja erillisiä ryhmiä, jotka koostuvat useista tuhansista pietsokeraamisista tai kuituoptisista muuntimista, jotka antavat äänisignaaleja.
Kuvaannollisesti sanottuna nykyaikaisia SAC -laitteita voidaan verrata sotilaallisessa ilmailussa käytettäviin passiivivaiheisten antenniryhmien (PFAR) tutkoihin.
Voidaan olettaa, että liuskojen ulkonäkö mahdollistaa lupaavien SAC: ien luomisen, joita voidaan ehdollisesti verrata tutkoihin, joissa on aktiiviset vaiheistetut antenniryhmät (AFAR), joista on tullut uusimpien taistelukoneiden tunnusmerkki
Tässä tapauksessa Saser -lähettimiin perustuvien lupaavien SAC: ien toimintaalgoritmia aktiivisessa tilassa voidaan verrata AFAR -ilmailututkien toimintaan: on mahdollista luoda kapea suuntaussignaali, joka varmistaa suuntauskuvio häiritsijään ja itsetukkeutuminen.
Ehkä toteutetaan esineiden kolmiulotteisten akustisten hologrammien rakentaminen, jotka voidaan muuntaa siten, että saadaan kuva ja jopa tutkittavan kohteen sisäinen rakenne, mikä on erittäin tärkeää sen tunnistamiseksi. Suuntasäteilyn muodostumisen mahdollisuus tekee vihollisen vaikeaksi havaita äänilähde, kun SAC on aktiivisessa tilassa havaitsemaan luonnolliset ja keinotekoiset esteet, kun sukellusvene liikkuu matalassa vedessä ja havaitsee merimiinat.
On ymmärrettävä, että vesiympäristö vaikuttaa merkittävästi "äänisäteeseen" verrattuna siihen, miten ilmakehä vaikuttaa lasersäteilyyn, mikä edellyttää korkean suorituskyvyn laserohjaus- ja korjausjärjestelmien kehittämistä, eikä se missään tapauksessa ole kuten "lasersäde" - lasersäteilyn hajonta on paljon suurempi.
Laskijoiden soveltuvuus sotilaskenttään. Ase
Huolimatta siitä, että laserit ilmestyivät viime vuosisadan puolivälissä, niiden käyttö aseina, jotka tuhoavat kohteet fyysisesti, on todellisuutta vasta nyt. Voidaan olettaa, että sama kohtalo odottaa hämähäkkejä. Ainakin "äänitykkejä", jotka ovat samanlaisia kuin tietokonepelissä "Command & Conquer" kuvatut, on odotettava hyvin, hyvin kauan (jos sellaisten luominen on ollenkaan mahdollista).
Vertaamalla analogiaa lasereihin voidaan olettaa, että liukureiden perusteella voidaan tulevaisuudessa luoda itsepuolustuskomplekseja, jotka ovat konseptiltaan samanlaisia kuin Venäjän ilmatorjuntajärjestelmä L-370 "Vitebsk" ("President-S")), joka on suunniteltu torjumaan ohjuksia, jotka on suunnattu lentokoneeseen, jossa on infrapunaohjauspäät, käyttäen optista elektronista vaimennusasemaa (OECS), joka sisältää lasersäteilijät, jotka sokeuttavat ohjuspään.
Sen sijaan Saser-säteilijöihin perustuvaa sukellusveneiden itsepuolustusjärjestelmää voidaan käyttää vihollisen torpedo- ja miinoaseiden torjumiseen akustisella ohjauksella.
johtopäätökset
Laskijoiden käyttö lupaavien sukellusveneiden tiedustelu- ja aseistusvälineinä on todennäköisesti ainakin keskipitkällä aikavälillä tai jopa kaukana. Tästä näkökulmasta on kuitenkin muodostettava perusta nyt ja luotava perusta lupaavien sotilastarvikkeiden tuleville kehittäjille.
1900 -luvulla laserista on tullut olennainen osa nykyaikaisia tiedustelu- ja kohdejärjestelmiä. 1900- ja 21 -vuosisadan vaihteessa taistelijaa, jolla ei ole AFAR -tutkaa, ei voida enää pitää teknologisen kehityksen huippuna ja se on huonompi kuin kilpailijat AFAR -tutkan kanssa.
Seuraavan vuosikymmenen aikana taistelulaserit muuttavat radikaalisti taistelukentän kasvot maalla, vedessä ja ilmassa. On mahdollista, että liuskeilla ei ole vähemmän vaikutusta vedenalaisen taistelukentän ulkonäköön 21. vuosisadan puolivälissä ja lopussa.
