Većina čitatelja dobro poznaje koncept "lasera", nastao od engleskog "laser" (pojačanje svjetla stimuliranom emisijom zračenja). Laseri izumljeni sredinom 20. stoljeća temeljito su ušli u naš život, iako je njihov rad u modernoj tehnologiji često nevidljiv običnim ljudima. Glavni popularizator tehnologije postale su knjige i filmovi znanstvene fantastike u kojima su laseri postali sastavni dio opreme boraca budućnosti.
U stvarnosti, laseri su jako napredovali, uglavnom su se koristili kao izviđači i sredstva za označavanje ciljeva, pa bi tek sada trebali zauzeti svoje mjesto kao oružje bojišta, vjerojatno radikalno mijenjajući njegov izgled i izgled borbenih vozila.
Manje je poznat koncept "mazera" - odašiljača koherentnih elektromagnetskih valova u centimetrskom rasponu (mikrovalovi), čija je pojava prethodila stvaranju lasera. I vrlo malo ljudi zna da postoji još jedna vrsta izvora koherentnog zračenja - "saser".
"Snop" zvuka
Riječ "saser" nastaje slično riječi "laser" - Pojačanje zvuka stimuliranom emisijom zračenja i označava generator koherentnih zvučnih valova određene frekvencije - akustični laser.
Nemojte brkati saser sa "audio reflektorom" - tehnologijom za stvaranje usmjerenih zvučnih tokova, kao primjer možemo se prisjetiti razvoja Josepha Pompeya s Tehnološkog instituta u Massachusettsu "Audio Spotlight". Audio reflektor "Audio Spotlight" emitira snop valova u ultrazvučnom rasponu, koji, nelinearno u interakciji sa zrakom, povećava njihovu duljinu do zvuka. Duljina snopa audio projektora može biti do 100 metara, međutim intenzitet zvuka u njemu brzo se smanjuje.
Ako u laserima postoji generacija svjetlosnih kvant -fotona, onda u saserima njihovu ulogu imaju fononi. Za razliku od fotona, fonon je kvazičestica koju je uveo sovjetski znanstvenik Igor Tamm. Tehnički, fonon je kvant vibracijskog kretanja atoma kristala ili kvant energije povezan sa zvučnim valom.
„U kristalnim materijalima atomi međusobno aktivno međusobno djeluju i teško je razmatrati takve termodinamičke pojave kao vibracije pojedinih atoma u njima - dobivaju se golemi sustavi bilijuna međusobno povezanih linearnih diferencijalnih jednadžbi čije je analitičko rješenje nemoguće. Vibracije atoma kristala zamjenjuju se širenjem sustava zvučnih valova u tvari, čiji su kvanti fononi. Fonon pripada broju bozona i opisan je statistikom Bose - Einstein. Fononi i njihova interakcija s elektronima igraju temeljnu ulogu u suvremenim pojmovima fizike supravodiča, procesa provođenja topline i procesa raspršenja u čvrstim tijelima."
Prvi saseri razvijeni su 2009.-2010. Dvije skupine znanstvenika predstavile su metode dobivanja laserskog zračenja - pomoću fononskog lasera na optičkim šupljinama i fononskog lasera na elektroničkim kaskadama.
Prototip sazera optičkog rezonatora koji su dizajnirali fizičari s Kalifornijskog instituta za tehnologiju (SAD) koristi par silicijskih optičkih rezonatora u obliku torija s vanjskim promjerom od oko 63 mikrometara i unutarnjim promjerom od 12, 5 i 8, 7 mikrometara, u koji se dovodi laserski snop. Promjenom udaljenosti između rezonatora moguće je prilagoditi razliku frekvencija ovih razina tako da odgovara akustičkoj rezonanciji sustava, što rezultira stvaranjem laserskog zračenja s frekvencijom od 21 megaherca. Promjenom udaljenosti između rezonatora možete promijeniti frekvenciju zvučnog zračenja.
Znanstvenici sa Sveučilišta Nottingham (Velika Britanija) stvorili su prototip sasera na elektroničkim kaskadama, u kojem zvuk prolazi kroz super rešetku koja sadrži naizmjenične slojeve galijevog arsenida i aluminijskih poluvodiča debljine nekoliko atoma. Fononi se nakupljaju poput lavine pod utjecajem dodatne energije i reflektiraju se mnogo puta unutar slojeva super rešetki sve dok ne napuste strukturu u obliku sigurnijeg zračenja s frekvencijom od oko 440 gigaherca.
Od sazera se očekuje revolucija u mikroelektronici i nanotehnologiji, usporedivoj s onom lasera. Mogućnost dobivanja zračenja s frekvencijom raspona teraherca omogućit će upotrebu sazera za mjerenja visoke preciznosti, dobivanje trodimenzionalnih slika makro, mikro i nanostruktura, mijenjanje optičkih i električnih svojstava poluvodiča pri visokim ubrzati.
Primjenjivost sazera u vojnom području. Senzori
Format borbenog okruženja određuje izbor vrste senzora koji su u svakom slučaju najučinkovitiji. U zrakoplovstvu je glavna vrsta izvidničke opreme radarske postaje (radari) koje koriste valne duljine milimetara, centimetra, decimetra pa čak i metra (za radare na tlu). Kopneno bojište zahtijeva povećanu rezoluciju za točnu identifikaciju cilja, što se može postići samo izviđanjem u optičkom rasponu. Naravno, radari se također koriste u kopnenoj tehnologiji, kao i optička izviđačka sredstva u zrakoplovstvu, no ipak je pristranost u korist prioritetne uporabe određenog raspona valnih duljina, ovisno o vrsti formata borbenog okruženja, prilično očito.
Fizička svojstva vode značajno ograničavaju raspon širenja većine elektromagnetskih valova u optičkom i radarskom području, dok voda pruža znatno bolje uvjete za prolaz zvučnih valova, što je dovelo do njihove uporabe za izviđanje i navođenje naoružanja podmornica (PL) i površinski brodovi (NK) u slučaju da se potonji bore s podvodnim neprijateljem. U skladu s tim, hidroakustički kompleksi (SAC) postali su glavno sredstvo izviđanja podmornica.
SAC se mogu koristiti u aktivnom i pasivnom načinu rada. U aktivnom načinu rada SAC emitira modulirani zvučni signal i prima signal odbijen od neprijateljske podmornice. Problem je u tome što neprijatelj može detektirati signal iz SAC -a mnogo dalje nego što će sam SAC uhvatiti reflektirani signal.
U pasivnom načinu rada SAC "osluškuje" zvukove koji proizlaze iz mehanizama podmornice ili neprijateljskog broda te otkriva i klasificira ciljeve na temelju njihove analize. Nedostatak pasivnog načina rada je što se buka najnovijih podmornica stalno smanjuje i postaje usporediva s pozadinskom bukom mora. Kao rezultat toga, domet otkrivanja neprijateljskih podmornica značajno se smanjuje.
SAC antene su fazni diskretni nizovi složenih oblika, koji se sastoje od nekoliko tisuća piezokeramičkih ili optičkih pretvarača koji daju zvučne signale.
Slikovito rečeno, moderni SAC -i mogu se usporediti s radarima s pasivnim faznim antenskim nizovima (PFAR) koji se koriste u vojnom zrakoplovstvu.
Može se pretpostaviti da će pojava sazera omogućiti stvaranje perspektivnih SAC -ova, koji se uvjetno mogu usporediti s radarima s aktivnim faznim antenskim nizovima (AFAR), koji su postali zaštitni znak najnovijih borbenih zrakoplova
U ovom slučaju, algoritam rada obećavajućih SAC -a na temelju Saser emitera u aktivnom načinu rada može se usporediti s radom zrakoplovnih radara s AFAR -om: bit će moguće generirati signal s uskim uzorkom usmjerenosti, osigurati pad u uzorak usmjerenosti na ometač i samo ometanje.
Možda će se realizirati konstrukcija trodimenzionalnih akustičnih holograma objekata koji se mogu transformirati kako bi se dobila slika, pa čak i unutarnja struktura predmeta koji se proučava, što je iznimno važno za njegovu identifikaciju. Mogućnost stvaranja usmjerenog zračenja otežat će neprijatelju otkrivanje izvora zvuka kada je SAC u aktivnom načinu rada za otkrivanje prirodnih i umjetnih prepreka kada se podmornica kreće u plitkoj vodi, otkrivajući morske mine.
Mora se shvatiti da će vodeni okoliš znatno više utjecati na "zvučni snop" u odnosu na način na koji atmosfera utječe na lasersko zračenje, što će zahtijevati razvoj laserskih sustava za navođenje i korekciju visokih performansi, a u svakom slučaju neće biti poput "laserskog snopa" - divergencija laserskog zračenja bit će mnogo veća.
Primjenjivost sazera u vojnom području. Oružje
Unatoč činjenici da su se laseri pojavili sredinom prošlog stoljeća, njihova upotreba kao oružja za fizičko uništavanje ciljeva postaje stvarnost tek sada. Može se pretpostaviti da sasere čeka ista sudbina. Barem će "zvučni topovi" slični onima prikazanim u računalnoj igri "Command & Conquer" morati čekati jako, jako dugo (ako je stvaranje takvih uopće moguće).
Povlačeći analogiju s laserima, može se pretpostaviti da se na temelju sazera u budućnosti mogu stvoriti kompleksi samoobrane, po konceptu slični ruskom obrambenom zračno-desantnom sustavu L-370 "Vitebsk" ("President-S"), projektirane za suprotstavljanje projektilima usmjerenim na zrakoplov s infracrvenim glavama za navođenje pomoću optičko-elektroničke stanice za suzbijanje (OECS), koja uključuje laserske odašiljače koji zasljepljuju glavu za navođenje projektila.
S druge strane, unutarnji sustav samoobrane podmornica temeljen na odašiljačima Saser može se koristiti za suprotstavljanje neprijateljskim torpednim i minskim oružjima uz akustičko navođenje.
zaključci
Upotreba sasera kao sredstva izviđanja i naoružanja obećavajućih podmornica najvjerojatnije je barem srednjoročna, pa čak i daleka perspektiva. Ipak, temelji ove perspektive moraju se sada formirati, stvarajući temelje za buduće programere perspektivne vojne opreme.
U 20. stoljeću laseri su postali sastavni dio suvremenih sustava izviđanja i označavanja ciljeva. Na prijelazu iz 20. u 21. stoljeće, lovac bez AFAR radara ne može se više smatrati vrhuncem tehnološkog napretka i bit će inferioran u odnosu na svoje konkurente s AFAR radarom.
U sljedećem desetljeću borbeni laseri radikalno će promijeniti lice bojišta na kopnu, vodi i zraku. Moguće je da sasersi neće imati manji utjecaj na izgled podvodnog bojišta sredinom i krajem 21. stoljeća.
