Die meeste lesers is deeglik bewus van die konsep van "laser", gevorm uit die Engelse "laser" (ligversterking deur gestimuleerde straling). Lasers wat in die middel van die 20ste eeu uitgevind is, het ons lewens deeglik binnegekom, alhoewel hul werk in moderne tegnologie dikwels vir die gewone mense onsigbaar is. Die belangrikste gewildheid van die tegnologie is boeke en films oor wetenskapfiksie, waarin lasers 'n integrale deel van die toerusting van die toekomstige vegters geword het.
In werklikheid het lasers 'n lang pad gekom, hoofsaaklik gebruik as verkennings- en teikenaanwysings, en eers nou moet hulle hul plek inneem as 'n wapen van die slagveld, wat moontlik die voorkoms en voorkoms van gevegsvoertuie radikaal kan verander.
Minder bekend is die konsep van 'n "maser" - 'n emitter van samehangende elektromagnetiese golwe in die sentimeterreeks (mikrogolwe), waarvan die voorkoms voorafgegaan het vir die skepping van lasers. En baie min mense weet dat daar 'n ander soort bronne van samehangende bestraling is - 'saser'.
"Straal" van klank
Die woord "saser" word op dieselfde manier gevorm as die woord "laser" - klankversterking deur gestimuleerde stralingsemissie en dui op 'n generator van samehangende klankgolwe van 'n sekere frekwensie - 'n akoestiese laser.
Moenie 'n saser verwar met 'n 'klank -kollig' nie - 'n tegnologie vir die skep van rigtinggewende klankstrome, as voorbeeld kan ons die ontwikkeling van Joseph Pompey van Massachusetts Institute of Technology 'Audio Spotlight' onthou. Die klank -kollig "Audio Spotlight" gee 'n straal golwe in die ultrasoniese reeks af, wat, as dit nie -lineêr met lug in wisselwerking tree, hul lengte tot klank verhoog. Die bundellengte van 'n klankprojektor kan tot 100 meter wees, maar die klankintensiteit daarin neem vinnig af.
As daar in lasers 'n generasie ligte kwantafotone bestaan, word hulle rol in sasers gespeel deur fonone. Anders as 'n foton, is 'n fonon 'n kwasdeeltjie wat deur die Sowjet -wetenskaplike Igor Tamm bekendgestel is. Tegnies is 'n fonon 'n kwantum van vibrasiebeweging van kristalatome of 'n kwantum energie wat verband hou met 'n klankgolf.
'In kristallyne materiale het atome 'n aktiewe interaksie met mekaar, en dit is moeilik om sulke termodinamiese verskynsels as vibrasies van individuele atome daarin te oorweeg - enorme stelsels van biljoene onderling verbind lineêre differensiaalvergelykings word verkry, waarvan die analitiese oplossing onmoontlik is. Die trillings van die atome van die kristal word vervang deur die voortplanting van 'n stelsel van klankgolwe in die stof, waarvan die kwanta fonone is. Die fonon behoort tot die aantal bosone en word beskryf deur die Bose - Einstein -statistiek. Fonone en hul interaksie met elektrone speel 'n fundamentele rol in moderne konsepte van die fisika van supergeleiers, warmtegeleidingsprosesse en verstrooiingsprosesse in vaste stowwe."
Die eerste sasers is in 2009-2010 ontwikkel. Twee groepe wetenskaplikes het metodes aangebied om laserstraling te verkry - met behulp van 'n fononlaser op optiese holtes en 'n fononlaser op elektroniese kaskades.
'N Prototipe optiese resonatorlaser wat ontwerp is deur fisici van die California Institute of Technology (VSA) gebruik 'n paar optiese silikonresonators in die vorm van tori met 'n buitedeursnee van ongeveer 63 mikrometer en 'n binnediameter van 12, 5 en 8, 7 mikrometer, waarin 'n laserstraal gevoer word. Deur die afstand tussen die resonators te verander, is dit moontlik om die frekwensieverskil van hierdie vlakke aan te pas sodat dit ooreenstem met die akoestiese resonansie van die stelsel, wat lei tot die vorming van laserstraling met 'n frekwensie van 21 megahertz. Deur die afstand tussen die resonators te verander, kan u die frekwensie van klankstraling verander.
Wetenskaplikes van die Universiteit van Nottingham (VK) het 'n prototipe van 'n saser op elektroniese kaskades geskep waarin klank deur 'n superrooster gaan wat afwisselende lae galliumarsenied en aluminium halfgeleiers met verskeie atome dik bevat. Fonone versamel soos 'n stortvloed onder die invloed van bykomende energie en word baie keer in die superroosterlae gereflekteer totdat hulle die struktuur verlaat in die vorm van saserstraling met 'n frekwensie van ongeveer 440 gigahertz.
Daar word van Sasers verwag om 'n omwenteling in mikroelektronika en nanotegnologie te veroorsaak, vergelykbaar met dié van lasers. Die moontlikheid om straling te kry met 'n frekwensie van die terahertz-reeks, sal dit moontlik maak om sasers te gebruik vir metings met hoë presisie, om driedimensionele beelde van makro-, mikro- en nanostrukture te verkry, die optiese en elektriese eienskappe van halfgeleiers op 'n hoë vlak te verander spoed.
Die toepaslikheid van sasers op militêre gebied. Sensors
Die formaat van die gevegsomgewing bepaal die keuse van die tipe sensors wat in elke geval die doeltreffendste is. In die lugvaart is die belangrikste tipe verkenningstoerusting radarstasies (radars), met behulp van millimeter, sentimeter, desimeter en selfs meter (vir grondgebaseerde radar) golflengtes. Die grondslagveld vereis 'n groter resolusie vir akkurate teikenidentifikasie, wat slegs bereik kan word deur middel van verkenning in die optiese bereik. Natuurlik word radars ook in grondtegnologie gebruik, sowel as optiese verkenningsmiddels word in die lugvaart gebruik, maar die vooroordeel ten gunste van die prioriteitsgebruik van 'n sekere golflengtebereik, afhangende van die tipe gevegsomgewing, is redelik voor die hand liggend.
Die fisiese eienskappe van water beperk die voortplantingsreeks van die meeste elektromagnetiese golwe in die optiese en radarreeks aansienlik, terwyl water aansienlik beter toestande bied vir die verloop van klankgolwe, wat gelei het tot die verkenning en begeleiding van duikbote (PL) en oppervlakskepe (NK) in die geval as laasgenoemde teen 'n onderwater vyand veg. Gevolglik het hidro -akoestiese komplekse (SAC) die belangrikste verkenningsmiddel vir duikbote geword.
SAC's kan in beide aktiewe en passiewe modusse gebruik word. In die aktiewe modus stuur die SAC 'n gemoduleerde klanksein uit en ontvang 'n sein wat deur 'n vyandelike duikboot weerspieël word. Die probleem is dat die vyand die sein van die SAC baie verder kan opspoor as wat die SAC self die gereflekteerde sein sal vang.
In die passiewe modus "luister" die SAC na geluide wat voortspruit uit die meganismes van 'n duikboot of vyandskip, en ontdek en klassifiseer teikens op grond van hul analise. Die nadeel van die passiewe modus is dat die geraas van die nuutste duikbote voortdurend afneem en vergelykbaar word met die agtergrondgeraas van die see. As gevolg hiervan word die opsporingsreeks van vyandelike duikbote aansienlik verminder.
SAC-antennas is gefaseerde diskrete skikkings van komplekse vorms, bestaande uit etlike duisende piëzo-keramiek- of veseloptiese omsetters wat akoestiese seine verskaf.
Figuurlik gesproke kan moderne SAC's vergelyk word met radars met passiewe gefaseerde antenna -skikkings (PFAR) wat in militêre lugvaart gebruik word.
Daar kan aanvaar word dat die voorkoms van sasers dit moontlik sal maak om belowende SAC's te skep, wat voorwaardelik vergelyk kan word met radars met aktiewe gefaseerde antenna -skikkings (AFAR), wat 'n kenmerk van die nuutste gevegsvliegtuie geword het
In hierdie geval kan die werkingsalgoritme van belowende SAC's gebaseer op Saser -emitters in die aktiewe modus vergelyk word met die werking van lugvaartradars met AFAR: dit is moontlik om 'n sein te genereer met 'n nou rigtingpatroon, 'n daling in die rigtingpatroon vir die jammer en selfstoring.
Miskien word die konstruksie van driedimensionele akoestiese hologramme van voorwerpe gerealiseer, wat getransformeer kan word om 'n beeld te verkry en selfs die interne struktuur van die voorwerp wat bestudeer word, wat uiters belangrik is vir die identifisering daarvan. Die moontlikheid van die vorming van rigtingstraling sal dit vir die vyand moeilik maak om 'n klankbron op te spoor wanneer die SAC in die aktiewe modus is om natuurlike en kunsmatige struikelblokke op te spoor wanneer 'n duikboot in vlak water beweeg, en wat myne opspoor.
Daar moet verstaan word dat die wateromgewing die 'klankbundel' aansienlik meer sal beïnvloed in vergelyking met die manier waarop die atmosfeer laserstraling beïnvloed, wat die ontwikkeling van hoëprestasie-lasergeleiding- en regstellingstelsels sal verg, en dit sal in elk geval nie so wees nie soos 'n 'laserstraal' - sal die divergensie van die laserstraling baie groter wees.
Die toepaslikheid van sasers op militêre gebied. Wapen
Ondanks die feit dat lasers in die middel van die vorige eeu verskyn het, word die gebruik daarvan as wapens wat die doelwitte fisies vernietig, nou eers 'n werklikheid. Daar kan aanvaar word dat dieselfde lot op die sasers wag. Ten minste sal 'klankkanonne' soortgelyk aan dié wat in die rekenaarspel 'Command & Conquer' uitgebeeld word, baie, baie lank moet wag (as dit moontlik is om dit te skep).
Deur 'n analogie met lasers te maak, kan aanvaar word dat op die basis van sasers in die toekoms selfverdedigingskomplekse geskep kan word, soortgelyk aan die Russiese lugverdedigingstelsel L-370 "Vitebsk" ("President-S"), wat ontwerp is om missiele teen 'n vliegtuig met infrarooi koppe wat met 'n optiese-elektroniese onderdrukkingstasie (OECS) gemik is, te bestry, wat laserstralers insluit wat die raket se kopkop verblind.
Op sy beurt kan die selfverdedigingstelsel aan boord van duikbote wat op Saser-emitters gebaseer is, gebruik word om vyandelike torpedo- en mynwapens te bestry met akoestiese leiding.
gevolgtrekkings
Die gebruik van sasers as verkenning en bewapening van belowende duikbote is waarskynlik ten minste 'n mediumtermyn, of selfs 'n verre vooruitsig. Tog moet die fondamente van hierdie perspektief nou gevorm word, wat 'n grondslag vir toekomstige ontwikkelaars van belowende militêre toerusting skep.
In die 20ste eeu het lasers 'n integrale deel geword van die moderne verkenningstelsels en teikenaanwysingsisteme. Aan die begin van die 20ste en 21ste eeu kan 'n vegter sonder 'n AFAR -radar nie meer as die toppunt van tegnologiese vooruitgang beskou word nie en sal dit minderwaardig wees as sy mededingers met 'n AFAR -radar.
In die volgende dekade sal gevegslasers die gesig van die slagveld radikaal verander op land, water en lug. Dit is moontlik dat sasers nie minder 'n invloed op die voorkoms van die onderwater slagveld in die middel en einde van die 21ste eeu sal hê nie.
