De flesta läsare är väl medvetna om begreppet "laser", bildat av den engelska "lasern" (ljusförstärkning genom stimulerad strålning). Lasrar som uppfanns i mitten av 1900 -talet har gått grundligt in i vårt liv, även om deras arbete med modern teknik ofta är osynligt för vanliga människor. Den största populariseraren av tekniken har blivit science fiction -böcker och filmer, där lasrar har blivit en integrerad del av utrustningen för framtidens krigare.
I verkligheten har lasrar kommit långt, de används främst som spanings- och målbeteckningsmedel, och först nu borde de ta plats som ett slagfältvapen, möjligen radikalt förändra dess utseende och utseende av stridsfordon.
Mindre känt är konceptet med en "maser" - en sändare av sammanhängande elektromagnetiska vågor i centimeterområdet (mikrovågor), vars utseende föregick skapandet av lasrar. Och väldigt få människor vet att det finns en annan typ av källor till koherent strålning - "saser".
"Beam" av ljud
Ordet "saser" bildas på samma sätt som ordet "laser" - ljudförstärkning genom stimulerad strålningsemission och betecknar en generator av sammanhängande ljudvågor med en viss frekvens - en akustisk laser.
Blanda inte ihop en saser med en "audio spotlight" - en teknik för att skapa riktade ljudströmmar, som ett exempel kan vi erinra utvecklingen av Joseph Pompey från Massachusetts Institute of Technology "Audio Spotlight". Ljudspotlighten "Audio Spotlight" avger en vågstråle i ultraljudsområdet, som i interaktion olinjärt med luft ökar deras längd till ljud. Strålängden på en ljudprojektor kan vara upp till 100 meter, men ljudintensiteten i den minskar snabbt.
Om det finns en generation ljuskvantafoton i lasrar, så spelas deras roll i sasers av fononer. Till skillnad från en foton är en fonon en kvasipartikel som introducerades av den sovjetiska forskaren Igor Tamm. Tekniskt sett är en fonon en kvant av vibrationsrörelse av kristallatomer eller en energikvant som är associerad med en ljudvåg.
"I kristallina material interagerar atomer aktivt med varandra, och det är svårt att betrakta sådana termodynamiska fenomen som vibrationer av enskilda atomer i dem - enorma system av biljoner sammanlänkade linjära differentialekvationer erhålls, vars analytiska lösning är omöjlig. Vibrationerna i kristallens atomer ersätts av utbredning av ett system av ljudvågor i ämnet, vars kvanter är fononer. Fononen tillhör antalet bosoner och beskrivs av Bose - Einstein -statistiken. Fononer och deras interaktion med elektroner spelar en grundläggande roll i moderna begrepp om superledarnas fysik, värmeledningsprocesser och spridningsprocesser i fasta ämnen."
De första sasarna utvecklades 2009-2010. Två grupper av forskare presenterade metoder för att erhålla laserstrålning - med hjälp av en fononlaser på optiska håligheter och en fononlaser på elektroniska kaskader.
En prototyp optisk resonator saser designad av fysiker från California Institute of Technology (USA) använder ett par optiska kiselresonatorer i form av tori med en ytterdiameter på cirka 63 mikrometer och en innerdiameter på 12, 5 och 8, 7 mikrometer, i vilken en laserstråle matas in. Genom att ändra avståndet mellan resonatorerna är det möjligt att justera frekvensskillnaden för dessa nivåer så att den motsvarar systemets akustiska resonans, vilket resulterar i bildande av laserstrålning med en frekvens på 21 megahertz. Genom att ändra avståndet mellan resonatorerna kan du ändra frekvensen för ljudstrålning.
Forskare från University of Nottingham (Storbritannien) har skapat en prototyp av en saser på elektroniska kaskader, där ljud passerar genom ett supergaller som innehåller alternerande lager av galliumarsenid och aluminiumhalvledare i flera atomer tjocka. Fononer ackumuleras som en lavin under påverkan av ytterligare energi och reflekteras många gånger inuti supergitterlagren tills de lämnar strukturen i form av saserstrålning med en frekvens av cirka 440 gigahertz.
Sasers förväntas revolutionera mikroelektronik och nanoteknik, jämförbar med lasers. Möjligheten att erhålla strålning med en frekvens av terahertz-intervallet kommer att göra det möjligt att använda sasers för högprecisionsmätningar, att få tredimensionella bilder av makro-, mikro- och nanostrukturer, ändra de optiska och elektriska egenskaperna hos halvledare vid hög fart.
Sasers tillämplighet på det militära området. Sensorer
Kampmiljöns format avgör valet av vilken typ av sensorer som är mest effektiva i varje fall. Inom luftfarten är den huvudsakliga typen av spaningsutrustning radarstationer (radar), med millimeter, centimeter, decimeter och jämna meter (för markbaserad radar) våglängder. Markstridsfältet kräver ökad upplösning för exakt målidentifiering, vilket endast kan uppnås med hjälp av spaning i det optiska området. Naturligtvis används radarer även inom markteknik, liksom optiska spaningsmedel används inom luftfarten, men förspänningen till förmån för prioriterad användning av ett visst våglängdsområde, beroende på typen av stridsmiljöformat, är ganska uppenbar.
Vattens fysiska egenskaper begränsar avsevärt utbredningsområdet för de flesta elektromagnetiska vågor inom optiska och radarområden, medan vatten ger betydligt bättre förutsättningar för passage av ljudvågor, vilket ledde till deras användning för spaning och vägledning av ubåtvapen (PL) och ytfartyg (NK) om de senare kämpar mot en undervattensfiend. Följaktligen blev hydroakustiska komplex (SAC) det främsta sättet för spaning av ubåtar.
SAC kan användas i både aktiva och passiva lägen. I aktivt läge avger SAC en modulerad ljudsignal och tar emot en signal som reflekteras från en fiendens ubåt. Problemet är att fienden kan upptäcka signalen från SAC mycket längre än SAC själv kommer att fånga den reflekterade signalen.
I passivt läge "lyssnar" SAC på ljud som härrör från mekanismerna för en ubåt eller fiendfartyg och detekterar och klassificerar mål baserat på deras analys. Nackdelen med det passiva läget är att bullret från de senaste ubåtarna ständigt minskar och blir jämförbart med bakgrundsljudet från havet. Som ett resultat reduceras detektionsområdet för fiendens ubåtar avsevärt.
SAC-antenner är fasade diskreta grupper med komplexa former, bestående av flera tusen piezoceramiska eller fiberoptiska givare som ger akustiska signaler.
Bildligt talat kan moderna SAC jämföras med radarer med passiva fasade antennarrayer (PFAR) som används inom militär luftfart.
Det kan antas att utseendet på sasers kommer att göra det möjligt att skapa lovande SAC, som villkorligt kan jämföras med radarer med aktiva fasade antennarrayer (AFAR), som har blivit ett kännetecken för de senaste stridsflygplanen
I detta fall kan algoritmen för drift av lovande SAC baserat på Saser -sändare i aktivt läge jämföras med driften av flygradarer med AFAR: det kommer att vara möjligt att generera en signal med ett smalt riktningsmönster, säkerställa ett dopp i riktningsmönster till störaren och självstopp.
Kanske kommer konstruktionen av tredimensionella akustiska hologram av föremål att förverkligas, som kan omvandlas för att få en bild och till och med den inre strukturen hos objektet som studeras, vilket är extremt viktigt för dess identifiering. Möjligheten att bilda riktad strålning kommer att göra det svårt för fienden att upptäcka en ljudkälla när SAC är i aktivt läge för att upptäcka naturliga och konstgjorda hinder när en ubåt rör sig på grunt vatten och upptäcker havsgruvor.
Det måste förstås att vattenmiljön kommer att betydligt mer påverka "ljudstrålen" jämfört med hur atmosfären påverkar laserstrålning, vilket kommer att kräva utveckling av högpresterande laserstyrnings- och korrigeringssystem, och det kommer i alla fall inte att vara det som en "laserstråle" - laserstrålningens divergens blir mycket större.
Sasers tillämplighet på det militära området. Vapen
Trots att lasrar dök upp i mitten av förra seklet, blir deras användning som vapen som ger fysisk förstörelse av mål en verklighet först nu. Man kan anta att samma öde väntar på sasarna. Åtminstone måste "ljudkanoner" som liknar dem som avbildas i dataspelet "Command & Conquer" vänta väldigt, väldigt länge (om det är möjligt att skapa sådana alls).
Genom att göra en analogi med lasrar kan det antas att på grundval av sasers kan i framtiden skapas självförsvarskomplex, liknande i konceptet till det ryska luftburna försvarssystemet L-370 "Vitebsk" ("President-S"), utformad för att motverka missiler riktade mot ett flygplan med infraröda hemhuvuden med hjälp av en optisk-elektronisk undertryckningsstation (OECS), som inkluderar lasersändare som blindar missilhemningshuvudet.
I sin tur kan det inbyggda självförsvarssystemet av ubåtar baserade på Saser-utsläpp användas för att motverka fiendens torpedo och gruvvapen med akustisk vägledning.
Slutsatser
Användningen av sasers som medel för spaning och beväpning av lovande ubåtar är sannolikt åtminstone en medellång sikt, eller till och med ett avlägset perspektiv. Ändå måste grunden för detta perspektiv bildas nu, vilket skapar en grund för framtida utvecklare av lovande militär utrustning.
Under 1900 -talet har lasrar blivit en integrerad del av moderna spanings- och målbeteckningssystem. Vid 1900- och 2000 -talets början kan en fighter utan AFAR -radar inte längre betraktas som toppen av tekniska framsteg och kommer att vara sämre än sina konkurrenter med en AFAR -radar.
Under det närmaste decenniet kommer stridslasrar radikalt att förändra slagfältets ansikte på land, vatten och luft. Det är möjligt att sasers inte kommer att ha ett mindre inflytande på utseendet på undervattensstridsfältet i mitten och slutet av 2000 -talet.
