De fleste lesere er godt klar over begrepet "laser", dannet av den engelske "laser" (lysforsterkning ved stimulert stråling). Lasere som ble oppfunnet på midten av 1900 -tallet har gått grundig inn i livet vårt, selv om arbeidet med moderne teknologi ofte er usynlig for vanlige mennesker. Den viktigste popularisereren av teknologien har blitt science fiction -bøker og filmer, der lasere har blitt en integrert del av utstyret til fremtidens jagerfly.
I virkeligheten har lasere kommet langt, hovedsakelig brukt som rekognosering og målbetegnelse, og først nå skulle de ta sin plass som et våpen på slagmarken, muligens radikalt endre utseende og utseende på kampbiler.
Mindre kjent er konseptet med en "maser" - en emitter av sammenhengende elektromagnetiske bølger i centimeterområdet (mikrobølger), hvis utseende gikk foran opprettelsen av lasere. Og de færreste vet at det er en annen type kilder til sammenhengende stråling - "saser".
"Beam" av lyd
Ordet "saser" dannes på samme måte som ordet "laser" - lydforsterkning ved stimulert stråling og angir en generator av sammenhengende lydbølger med en bestemt frekvens - en akustisk laser.
Ikke forveksle en saser med en "audio spotlight" - en teknologi for å lage retningsbestemte lydstrømmer, som et eksempel kan vi huske utviklingen av Joseph Pompey fra Massachusetts Institute of Technology "Audio Spotlight". Lydspotlighten "Audio Spotlight" sender ut en bølge av stråler i ultralydsområdet, som i interaksjon ulineært med luft øker lengden til lyd. Strålelengden til en lydprojektor kan være opptil 100 meter, men lydintensiteten i den synker raskt.
Hvis det i lasere er en generasjon av lette kvantafoton, så spilles deres rolle av soner i sasere av fononer. I motsetning til et foton, er et fonon en kvasipartikkel introdusert av den sovjetiske forskeren Igor Tamm. Teknisk sett er en fonon en kvante for vibrasjonsbevegelse av krystallatomer eller en energikvant assosiert med en lydbølge.
"I krystallinske materialer samhandler atomer aktivt med hverandre, og det er vanskelig å vurdere slike termodynamiske fenomener som vibrasjoner av individuelle atomer i dem - det oppnås enorme systemer med billioner av sammenkoblede lineære differensialligninger, hvis analytiske løsning er umulig. Vibrasjonene til atomene i krystallet erstattes av forplantning av et system med lydbølger i stoffet, hvis kvanta er fononer. Fononen tilhører antallet bosoner og er beskrevet av Bose - Einstein -statistikken. Fononer og deres interaksjon med elektroner spiller en grunnleggende rolle i moderne konsepter om superlederes fysikk, varmeledningsprosesser og spredningsprosesser i faste stoffer."
De første saserne ble utviklet i 2009-2010. To grupper forskere presenterte metoder for å skaffe laserstråling - ved hjelp av en fononlaser på optiske hulrom og en fononlaser på elektroniske kaskader.
En prototype optisk resonator saser designet av fysikere fra California Institute of Technology (USA) bruker et par optiske silisiumresonatorer i form av tori med en ytre diameter på omtrent 63 mikrometer og en indre diameter på 12, 5 og 8, 7 mikrometer, som en laserstråle mates inn i. Ved å endre avstanden mellom resonatorene er det mulig å justere frekvensforskjellen til disse nivåene slik at den tilsvarer systemets akustiske resonans, noe som resulterer i dannelse av laserstråling med en frekvens på 21 megahertz. Ved å endre avstanden mellom resonatorene, kan du endre frekvensen av lydstråling.
Forskere fra University of Nottingham (Storbritannia) har laget en prototype av en saser på elektroniske kaskader, der lyden passerer gjennom et supergitter som inneholder vekslende lag av galliumarsenid og aluminium halvledere flere atomer tykke. Fononer akkumuleres som et skred under påvirkning av ekstra energi og reflekteres mange ganger inne i supergitterlagene til de forlater strukturen i form av saserstråling med en frekvens på omtrent 440 gigahertz.
Sasers forventes å revolusjonere mikroelektronikk og nanoteknologi, sammenlignbar med lasers. Muligheten for å oppnå stråling med en frekvens i terahertz-området vil gjøre det mulig å bruke saser for høy presisjonsmålinger, oppnå tredimensjonale bilder av makro-, mikro- og nanostrukturer, endre de optiske og elektriske egenskapene til halvledere på høy hastighet.
Anvendeligheten av sasers på det militære feltet. Sensorer
Kampmiljøets format bestemmer valget av typen sensorer som er mest effektive i hvert enkelt tilfelle. I luftfarten er hovedtypen av rekognoseringsutstyr radarstasjoner (radarer), ved bruk av millimeter, centimeter, desimeter og til og med meter (for bakkebasert radar) bølgelengder. Bakken slagmark krever økt oppløsning for nøyaktig målidentifikasjon, som bare kan oppnås ved hjelp av rekognosering i det optiske området. Selvfølgelig brukes radarer også i bakketeknologi, i tillegg til at optiske rekognoseringsmidler brukes i luftfarten, men forspenningen til fordel for prioritert bruk av et bestemt bølgelengdeområde, avhengig av typen kampmiljøformat, er ganske åpenbart.
De fysiske egenskapene til vann begrenser forplantningsområdet for de fleste elektromagnetiske bølger i de optiske og radarområdene betydelig, mens vann gir betydelig bedre forhold for passering av lydbølger, noe som førte til bruk for rekognosering og veiledning av ubåter (PL) og overflateskip (NK) i tilfelle hvis sistnevnte kjemper mot en undersjøisk fiende. Følgelig ble hydroakustiske komplekser (SAC) det viktigste middelet for rekognosering av ubåter.
SAC kan brukes i både aktive og passive moduser. I aktiv modus sender SAC ut et modulert lydsignal og mottar et signal som reflekteres fra en fiendtlig ubåt. Problemet er at fienden er i stand til å oppdage signalet fra SAC mye lenger enn SAC selv vil fange det reflekterte signalet.
I passiv modus "lytter" SAC til lyder som kommer fra mekanismene til en ubåt eller fiendeskip, og oppdager og klassifiserer mål basert på deres analyse. Ulempen med den passive modusen er at støyen fra de siste ubåtene stadig avtar, og blir sammenlignbar med bakgrunnsstøyen fra havet. Som et resultat er deteksjonsområdet for fiendtlige ubåter betydelig redusert.
SAC-antenner er fasede diskrete matriser med komplekse former, som består av flere tusen piezoceramiske eller fiberoptiske transdusere som gir akustiske signaler.
Figurativt sett kan moderne SAC -er sammenlignes med radarer med passive fasede antenneoppstillinger (PFAR) som brukes i militær luftfart.
Det kan antas at utseendet til sasers vil gjøre det mulig å lage lovende SAC -er, som betinget kan sammenlignes med radarer med aktive fasede antenneoppstillinger (AFAR), som har blitt et kjennetegn for de siste kampflyene
I dette tilfellet kan algoritmen for drift av lovende SAC -er basert på Saser -sendere i aktiv modus sammenlignes med driften av luftfartsradarer med AFAR: det vil være mulig å generere et signal med et smalt direktivitetsmønster, sikre en dukkert i retningsmønster til jammeren og selvstopp.
Kanskje vil konstruksjonen av tredimensjonale akustiske hologrammer av objekter bli realisert, som kan transformeres for å få et bilde og til og med den interne strukturen til objektet som studeres, noe som er ekstremt viktig for identifikasjonen. Muligheten for dannelse av retningsbestemt stråling vil gjøre det vanskelig for fienden å oppdage en lydkilde når SAC er i aktiv modus for å oppdage naturlige og kunstige hindringer når en ubåt beveger seg på grunt vann og oppdager sjøminer.
Det må forstås at vannmiljøet vil påvirke "lydstrålen" betydelig mer enn måten atmosfæren påvirker laserstråling på, noe som vil kreve utvikling av høytytende laserstyrings- og korreksjonssystemer, og i alle fall vil det ikke være det som en "laserstråle" - divergensen av laserstrålingen vil være mye større.
Anvendeligheten av sasers på det militære feltet. Våpen
Til tross for at lasere dukket opp i midten av forrige århundre, blir deres bruk som våpen som gir fysisk ødeleggelse av mål en realitet først nå. Det kan antas at den samme skjebnen venter på saserne. I det minste må "lydkanoner" som ligner de som er avbildet i dataspillet "Command & Conquer" vente veldig, veldig lenge (hvis opprettelsen av slike i det hele tatt er mulig).
Ved å trekke en analogi med lasere, kan det antas at på grunnlag av sasers kan det i fremtiden opprettes selvforsvarskomplekser, i konsept som ligner det russiske luftbårne forsvarssystemet L-370 "Vitebsk" ("President-S"), designet for å motvirke missiler rettet mot et fly med infrarøde hominghoder ved hjelp av en optisk-elektronisk undertrykkelsesstasjon (OECS), som inkluderer laseremittere som blender rakettets hominghode.
På sin side kan det innebygde selvforsvarssystemet av ubåter basert på Saser-utslipp brukes til å motvirke fiendtlig torpedo og gruvevåpen med akustisk veiledning.
konklusjoner
Bruken av sasers som rekognosering og bevæpning av lovende ubåter er mest sannsynlig i det minste et mellomlang sikt, eller til og med et fjernt prospekt. Likevel må grunnlaget for dette perspektivet dannes nå, og danner grunnlag for fremtidige utviklere av lovende militært utstyr.
På 1900 -tallet har lasere blitt en integrert del av moderne rekognoserings- og målbetegnelsessystemer. Ved begynnelsen av det 20. og 21. århundre kan en jagerfly uten AFAR -radar ikke lenger betraktes som toppen av teknologisk fremgang og vil være dårligere enn konkurrentene med en AFAR -radar.
I det neste tiåret vil kamplasere radikalt endre ansiktet på slagmarken på land, vann og luft. Det er mulig at sasere ikke vil ha mindre innflytelse på utseendet til undersjøisk slagmark i midten og slutten av det 21. århundre.
