De fleste læsere er godt klar over begrebet "laser", dannet af den engelske "laser" (lysforstærkning ved stimuleret stråling). Lasere opfundet i midten af det 20. århundrede er gået grundigt ind i vores liv, selvom deres arbejde med moderne teknologi ofte er usynligt for almindelige mennesker. Den største popularisering af teknologien er blevet til science fiction -bøger og film, hvor lasere er blevet en integreret del af udstyret til fremtidens krigere.
I virkeligheden er lasere kommet langt, hovedsageligt brugt som rekognoscering og målbetegnelse, og først nu skulle de indtage deres plads som et slagmarkens våben, muligvis radikalt ændre dets udseende og kampvognens udseende.
Mindre kendt er begrebet en "maser" - en emitter af sammenhængende elektromagnetiske bølger i centimeterområdet (mikrobølger), hvis udseende gik forud for dannelsen af lasere. Og meget få mennesker ved, at der er en anden type kilder til sammenhængende stråling - "saser".
"Beam" af lyd
Ordet "saser" dannes på samme måde som ordet "laser" - lydforstærkning ved stimuleret stråling og angiver en generator af sammenhængende lydbølger af en bestemt frekvens - en akustisk laser.
Forveks ikke en saser med en "audio spotlight" - en teknologi til at skabe retningsbestemte lydstrømme, som et eksempel kan vi huske udviklingen af Joseph Pompey fra Massachusetts Institute of Technology "Audio Spotlight". Lydspotlighten "Audio Spotlight" udsender en stråle af bølger i ultralydsområdet, som ved interaktion ulineært med luft øger deres længde til lyd. Strålelængden på en lydprojektor kan være op til 100 meter, men lydintensiteten i den falder hurtigt.
Hvis der i lasere er en generation af lette kvantafoton, så spilles deres rolle i sasere af fononer. I modsætning til en foton er en fonon en kvasipartikel introduceret af den sovjetiske videnskabsmand Igor Tamm. Teknisk set er en fonon en kvante af vibrationsbevægelse af krystalatomer eller en energikvant, der er forbundet med en lydbølge.
"I krystallinske materialer interagerer atomer aktivt med hinanden, og det er svært at betragte sådanne termodynamiske fænomener som vibrationer af individuelle atomer i dem - der opnås enorme systemer med billioner af sammenkoblede lineære differentialligninger, hvis analytiske løsning er umulig. Vibrationerne i krystallets atomer erstattes af udbredelsen af et system af lydbølger i stoffet, hvis kvante er fononer. Fononen tilhører antallet af bosoner og er beskrevet af Bose - Einstein -statistikken. Fononer og deres interaktion med elektroner spiller en grundlæggende rolle i moderne begreber om superledernes fysik, varmeledningsprocesser og spredningsprocesser i faste stoffer."
De første sasere blev udviklet i 2009-2010. To grupper af forskere præsenterede metoder til opnåelse af laserstråling - ved hjælp af en fononlaser på optiske hulrum og en fononlaser på elektroniske kaskader.
En prototype optisk resonator saser designet af fysikere fra California Institute of Technology (USA) bruger et par optiske siliconresonatorer i form af tori med en ydre diameter på omkring 63 mikrometer og en indvendig diameter på 12, 5 og 8, 7 mikrometer, til hvilken en laserstråle føres. Ved at ændre afstanden mellem resonatorerne er det muligt at justere frekvensforskellen på disse niveauer, så den svarer til systemets akustiske resonans, hvilket resulterer i dannelse af laserstråling med en frekvens på 21 megahertz. Ved at ændre afstanden mellem resonatorerne kan du ændre frekvensen af lydstråling.
Forskere fra University of Nottingham (UK) har skabt en prototype af en saser på elektroniske kaskader, hvor lyden passerer gennem et supergitter, der indeholder skiftende lag af galliumarsenid og aluminiumhalvledere, der er flere atomer tykke. Fononer akkumuleres som en lavine under påvirkning af yderligere energi og reflekteres mange gange inde i supergitterlagene, indtil de forlader strukturen i form af saserstråling med en frekvens på omkring 440 gigahertz.
Sasers forventes at revolutionere mikroelektronik og nanoteknologi, der kan sammenlignes med lasers. Muligheden for at opnå stråling med en frekvens i terahertz-området vil gøre det muligt at bruge sasere til højpræcisionsmålinger, opnåelse af tredimensionelle billeder af makro-, mikro- og nanostrukturer, ændre de optiske og elektriske egenskaber for halvledere ved en høj hastighed.
Sasers anvendelighed på det militære område. Sensorer
Kampmiljøets format bestemmer valget af den type sensorer, der er mest effektive i hvert enkelt tilfælde. I luftfarten er hovedtypen af rekognosceringsudstyr radarstationer (radarer) ved hjælp af millimeter, centimeter, decimeter og endda meter (til jordbaseret radar) bølgelængder. Slagmarken på jorden kræver øget opløsning for nøjagtig målidentifikation, som kun kan opnås ved hjælp af rekognoscering i det optiske område. Selvfølgelig bruges radarer også i jordteknologi, såvel som optiske rekognoseringsmidler bruges i luftfarten, men alligevel er forspændingen til fordel for prioriteret brug af et bestemt bølgelængdeområde, afhængigt af typen af kampmiljøformat, ganske indlysende.
Vandets fysiske egenskaber begrænser betydeligt udbredelsesområdet for de fleste elektromagnetiske bølger i de optiske og radarområder, mens vand giver betydeligt bedre betingelser for passage af lydbølger, hvilket førte til deres anvendelse til rekognoscering og vejledning af ubådevåben (PL) og overfladeskibe (NK) i tilfælde af, hvis sidstnævnte kæmper mod en undersøisk fjende. Derfor blev hydroakustiske komplekser (SAC) det vigtigste middel til rekognoscering af ubåde.
SAC'er kan bruges i både aktive og passive tilstande. I aktiv tilstand udsender SAC et moduleret lydsignal og modtager et signal, der reflekteres fra en fjendtlig ubåd. Problemet er, at fjenden er i stand til at detektere signalet fra SAC meget længere, end SAC'en selv vil fange det reflekterede signal.
I passiv tilstand "lytter" SAC til lyde fra en ubåds eller fjendeskibs mekanismer og opdager og klassificerer mål baseret på deres analyse. Ulempen ved den passive tilstand er, at støjen fra de nyeste ubåde konstant falder og bliver sammenlignelig med havets baggrundsstøj. Som et resultat reduceres detekteringsområdet for fjendtlige ubåde betydeligt.
SAC-antenner er fasede diskrete arrays med komplekse former, der består af flere tusinde piezoceramiske eller fiberoptiske transducere, der afgiver akustiske signaler.
Figurativt set kan moderne SAC'er sammenlignes med radarer med passive fasede antenne -arrays (PFAR), der bruges i militær luftfart.
Det kan antages, at sasers udseende vil gøre det muligt at skabe lovende SAC'er, som betinget kan sammenlignes med radarer med aktive fasede antennearrays (AFAR), som er blevet et kendetegn for det nyeste kampfly
I dette tilfælde kan driftsalgoritmen for lovende SAC'er baseret på Saser -emittere i aktiv tilstand sammenlignes med driften af luftfartsradarer med AFAR: det vil være muligt at generere et signal med et snævert direktivitetsmønster, sikre et fald i direktivitetsmønster til jammeren og selvstop.
Måske vil konstruktionen af tredimensionelle akustiske hologrammer af objekter blive realiseret, som kan transformeres for at opnå et billede og endda den indre struktur af det undersøgte objekt, hvilket er ekstremt vigtigt for dets identifikation. Muligheden for dannelse af retningsbestemt stråling vil gøre det svært for fjenden at opdage en lydkilde, når SAC er i aktiv tilstand til at detektere naturlige og kunstige forhindringer, når en ubåd bevæger sig på lavt vand og registrerer havminer.
Det skal forstås, at vandmiljøet vil påvirke "lydstrålen" betydeligt mere i forhold til den måde atmosfæren påvirker laserstråling, hvilket vil kræve udvikling af højtydende laserstyrings- og korrektionssystemer, og under alle omstændigheder vil det ikke være det som en "laserstråle" - laserstrålens divergens vil være meget større.
Sasers anvendelighed på det militære område. Våben
På trods af at lasere dukkede op i midten af forrige århundrede, bliver deres anvendelse som våben, der giver fysisk ødelæggelse af mål, først nu en realitet. Det kan antages, at den samme skæbne venter saserne. I det mindste skal "lydkanoner", der ligner dem, der er afbildet i computerspillet "Command & Conquer", vente meget, meget lang tid (hvis oprettelse af sådanne overhovedet er mulig).
Når man tegner en analogi med lasere, kan det antages, at der på basis af sasers i fremtiden kan oprettes selvforsvarskomplekser, der ligner konceptet det russiske luftbårne forsvarssystem L-370 "Vitebsk" ("Præsident-S"), designet til at modvirke missiler rettet mod et fly med infrarøde hominghoveder ved hjælp af en optisk-elektronisk undertrykkelsesstation (OECS), som inkluderer laseremittere, der blænder missilets hominghoved.
Til gengæld kan det indbyggede selvforsvarssystem af ubåde baseret på Saser-emittere bruges til at modvirke fjendtlig torpedo og minevåben med akustisk vejledning.
konklusioner
Brugen af sasers som rekognoscering og bevæbning af lovende ubåde er højst sandsynligt i det mindste et mellemlang sigt eller endda et fjernt perspektiv. Ikke desto mindre skal grundlaget for dette perspektiv dannes nu, hvilket skaber et grundlag for fremtidige udviklere af lovende militært udstyr.
I det 20. århundrede er lasere blevet en integreret del af moderne rekognoscering og målbetegnelsessystemer. Ved begyndelsen af det 20. og 21. århundrede kan en jager uden en AFAR -radar ikke længere betragtes som toppen af teknologiske fremskridt og vil være ringere end sine konkurrenter med en AFAR -radar.
I det næste årti vil kamplasere radikalt ændre ansigtet på slagmarken på land, vand og luft. Det er muligt, at sasere ikke vil have mindre indflydelse på undervandsmarkens udseende i midten og slutningen af det 21. århundrede.
