Väčšina čitateľov dobre pozná pojem „laser“, vytvorený z anglického „laseru“(zosilnenie svetla stimulovanou emisiou žiarenia). Lasery vynájdené v polovici 20. storočia dôkladne vstúpili do nášho života, aj keď ich práca v moderných technológiách je pre bežných ľudí často neviditeľná. Hlavným popularizátorom technológie sa stali sci -fi knihy a filmy, v ktorých sa lasery stali neoddeliteľnou súčasťou výbavy bojovníkov budúcnosti.
V skutočnosti lasery prešli kus cesty, pretože sa používajú hlavne ako prostriedky prieskumu a určovania cieľov a až teraz by mali zaujať svoje miesto ako zbraň bojiska a možno radikálne zmeniť jeho vzhľad a vzhľad bojových vozidiel.
Menej známy je koncept „masera“- žiariča koherentných elektromagnetických vĺn v centimetrovom rozsahu (mikrovlny), ktorého vzhľad predchádzal vzniku laserov. A len veľmi málo ľudí vie, že existuje aj iný druh zdrojov koherentného žiarenia - „saser“.
„Lúč“zvuku
Slovo „saser“je vytvorené podobne ako slovo „laser“- Zosilnenie zvuku stimulovanou emisiou žiarenia a označuje generátor koherentných zvukových vĺn určitej frekvencie - akustický laser.
Nezamieňajte si saser s „zvukovým reflektorom“- technológiou na vytváranie smerových zvukových tokov, ako príklad si môžeme pripomenúť vývoj Josepha Pompeya z Technologického inštitútu Massachusetts „Audio Spotlight“. Zvukový reflektor „Audio Spotlight“vyžaruje zväzok vĺn v ultrazvukovom pásme, ktoré nelineárne interagujú so vzduchom a predlžujú ich dĺžku. Dĺžka lúča zvukového projektora môže byť až 100 metrov, intenzita zvuku v ňom však rýchlo klesá.
Ak v laseroch existuje generácia svetelných kvant - fotónov, potom v saseroch ich úlohu hrajú fonóny. Na rozdiel od fotónu je fonón kvazičasticou, ktorú zaviedol sovietsky vedec Igor Tamm. Technicky je fonón kvantom vibračného pohybu atómov kryštálu alebo kvantom energie spojenej so zvukovou vlnou.
"V kryštalických materiáloch atómy navzájom aktívne interagujú a je ťažké zvážiť také termodynamické javy, ako sú vibrácie jednotlivých atómov v nich - získajú sa obrovské systémy biliónov prepojených lineárnych diferenciálnych rovníc, ktorých analytické riešenie nie je možné." Vibrácie atómov kryštálu sú nahradené šírením systému zvukových vĺn v látke, ktorých kvantami sú fonóny. Fonón patrí k počtu bozónov a je opísaný v štatistikách Bose - Einsteina. Fonóny a ich interakcia s elektrónmi hrajú zásadnú úlohu v moderných koncepciách fyziky supravodičov, procesov vedenia tepla a procesov rozptylu v pevných látkach."
Prvé sasery boli vyvinuté v rokoch 2009-2010. Dve skupiny vedcov predstavili metódy získavania laserového žiarenia - pomocou fonónového lasera na optických dutinách a fonónového lasera na elektronických kaskádach.
Prototyp saseru optického rezonátora navrhnutý fyzikmi z Kalifornského technologického inštitútu (USA) používa dvojicu kremíkových optických rezonátorov vo forme tori s vonkajším priemerom asi 63 mikrometrov a vnútorným priemerom 12, 5 a 8, 7 mikrometrov, do ktorého je privádzaný laserový lúč. Zmenou vzdialenosti medzi rezonátormi je možné upraviť frekvenčný rozdiel týchto úrovní tak, aby zodpovedal akustickej rezonancii systému, čo má za následok tvorbu laserového žiarenia s frekvenciou 21 megahertzov. Zmenou vzdialenosti medzi rezonátormi môžete zmeniť frekvenciu zvukového žiarenia.
Vedci z University of Nottingham (UK) vytvorili prototyp sasera na elektronických kaskádach, v ktorom zvuk prechádza superlattou obsahujúcou striedajúce sa vrstvy arzenidu gália a polovodičov hliníka s hrúbkou niekoľkých atómov. Fonóny sa pod vplyvom dodatočnej energie hromadia ako lavína a mnohokrát sa odrážajú vo vnútri superlattických vrstiev, až kým neopustia štruktúru vo forme ostrejšího žiarenia s frekvenciou asi 440 gigahertzov.
Od laserov sa očakáva, že prinesú revolúciu v mikroelektronike a nanotechnológiách, porovnateľnú s lasermi. Možnosť získania žiarenia s frekvenciou terahertzového rozsahu umožní použiť sasery na vysoko presné merania, získavanie trojrozmerných obrazov makro-, mikro- a nanostruktúr, zmenu optických a elektrických vlastností polovodičov na vysokej úrovni. rýchlosť.
Použiteľnosť sasérov vo vojenskej oblasti. Senzory
Formát bojového prostredia určuje výber typu senzorov, ktoré sú v každom prípade najefektívnejšie. V letectve sú hlavným typom prieskumného zariadenia radarové stanice (radary), ktoré používajú vlnové dĺžky milimetrov, centimetrov, decimetrov a párnych metrov (pre pozemný radar). Pozemné bojisko vyžaduje zvýšené rozlíšenie na presnú identifikáciu cieľa, čo je možné dosiahnuť iba prieskumom v optickom dosahu. Radary sa samozrejme používajú aj v pozemnej technológii, ako aj optické prieskumné prostriedky sa používajú v letectve, ale napriek tomu je zaujatosť v prospech prioritného použitia určitého rozsahu vlnových dĺžok v závislosti od typu formátu bojového prostredia dosť veľká. očividné.
Fyzikálne vlastnosti vody výrazne obmedzujú rozsah šírenia väčšiny elektromagnetických vĺn v optických a radarových oblastiach, pričom voda poskytuje výrazne lepšie podmienky pre priechod zvukových vĺn, čo viedlo k ich použitiu na prieskum a navádzanie zbraní ponoriek (PL) a povrchové lode (NK) v prípade, ak tieto bojujú s podvodným nepriateľom. Hydroakustické komplexy (SAC) sa preto stali hlavným prostriedkom prieskumu ponoriek.
SAC je možné používať v aktívnom aj pasívnom režime. V aktívnom režime SAC vysiela modulovaný zvukový signál a prijíma signál odrazený od nepriateľskej ponorky. Problém je v tom, že nepriateľ je schopný detekovať signál zo SAC oveľa ďalej, ako samotný SAC zachytí odrazený signál.
V pasívnom režime SAC „počúva“zvuky vychádzajúce z mechanizmov ponorky alebo nepriateľskej lode a na základe ich analýzy detekuje a klasifikuje ciele. Nevýhodou pasívneho režimu je, že hluk najnovších ponoriek sa neustále znižuje a je porovnateľný s hlukom pozadia v mori. V dôsledku toho sa dosah detekcie nepriateľských ponoriek výrazne zníži.
Antény SAC sú fázové diskrétne sústavy zložitých tvarov, ktoré pozostávajú z niekoľkých tisíc piezokeramických alebo vláknových optických meničov, ktoré poskytujú akustické signály.
Obrazne povedané, moderné SAC je možné porovnať s radarmi s pasívnymi fázovanými anténnymi poľami (PFAR) používanými vo vojenskom letectve.
Dá sa predpokladať, že vzhľad saserov umožní vytvoriť sľubné SAC, ktoré je možné podmienene porovnávať s radarmi s aktívnymi fázovanými anténnymi poľami (AFAR), ktoré sa stali charakteristickým znakom najnovších bojových lietadiel
V tomto prípade je možné algoritmus činnosti sľubných SAC založených na žiaričoch Saser v aktívnom režime porovnať s prevádzkou leteckých radarov s AFAR: bude možné generovať signál s úzkym vzorom smernosti, zaistiť pokles v smerový vzor k rušičke a samovoľné rušenie.
Možno bude realizovaná konštrukcia trojrozmerných akustických hologramov objektov, ktoré je možné transformovať tak, aby sa získal obraz a dokonca aj vnútorná štruktúra študovaného objektu, ktorý je pre jeho identifikáciu mimoriadne dôležitý. Možnosť vzniku smerového žiarenia sťaží nepriateľovi detekciu zdroja zvuku, keď je SAC v aktívnom režime, na detekciu prírodných a umelých prekážok, keď sa ponorka pohybuje v plytkej vode a zisťuje morské míny.
Musí byť zrejmé, že vodné prostredie výrazne viac ovplyvní „zvukový lúč“v porovnaní so spôsobom, akým atmosféra ovplyvňuje laserové žiarenie, čo si bude vyžadovať vývoj vysokovýkonných laserových navádzacích a korekčných systémov, a v každom prípade to nebude ako „laserový lúč“- divergencia laserového žiarenia bude oveľa väčšia.
Použiteľnosť sasérov vo vojenskej oblasti. Zbraň
Napriek tomu, že sa lasery objavili v polovici minulého storočia, ich použitie ako zbraní poskytujúcich fyzické zničenie cieľov sa stáva realitou až teraz. Dá sa predpokladať, že rovnaký osud čaká aj saserov. Prinajmenšom „zvukové delá“podobné tým, ktoré sú zobrazené v počítačovej hre „Command & Conquer“, budú musieť čakať veľmi, veľmi dlho (ak je vytváranie takýchto vôbec možné).
Na základe analógie s lasermi je možné predpokladať, že na základe saserov môžu byť v budúcnosti vytvorené sebaobranné komplexy, ktoré sú koncepčne podobné ruskému systému vzdušnej obrany L-370 „Vitebsk“(„prezident-S“), navrhnuté na boj proti raketám namiereným na lietadlo s infračervenými navádzacími hlavami pomocou opticko-elektronickej odrušovacej stanice (OECS), ktorá obsahuje laserové žiariče, ktoré oslepujú hlavicu navádzanej rakety.
Na druhej strane palubný sebaobranný systém ponoriek založený na žiaričoch Saser možno použiť na boj proti nepriateľským torpédam a mínovým zbraniam s akustickým navádzaním.
závery
Použitie saserov ako prostriedkov prieskumu a výzbroje perspektívnych ponoriek je s najväčšou pravdepodobnosťou prinajmenšom strednodobý alebo dokonca vzdialený výhľad. Napriek tomu je potrebné teraz vytvoriť základy tejto perspektívy, čím sa vytvorí základ pre budúcich vývojárov sľubnej vojenskej techniky.
V 20. storočí sa lasery stali neoddeliteľnou súčasťou moderných systémov prieskumu a určovania cieľov. Na prelome 20. a 21. storočia už bojovníka bez radaru AFAR nemožno považovať za vrchol technologického pokroku a bude s radarom AFAR podradený svojim konkurentom.
V budúcom desaťročí bojové lasery radikálne zmenia tvár bojiska na súši, na vode i vo vzduchu. Je možné, že sasery nebudú mať menší vplyv na vzhľad podvodného bojiska v polovici a na konci 21. storočia.
