Većina čitalaca dobro poznaje koncept "lasera", nastao od engleskog "laser" (pojačanje svjetlosti stimuliranom emisijom zračenja). Laseri izmišljeni 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 naučne fantastike, u kojima su laseri postali sastavni dio opreme boraca budućnosti.
U stvarnosti, laseri su prešli dug put, uglavnom se koriste kao izviđači i sredstva za označavanje ciljeva, pa bi tek sada trebali zauzeti svoje mjesto kao oružje na bojnom polju, vjerovatno radikalno mijenjajući njegov izgled i izgled borbenih vozila.
Manje je poznat koncept "mazera" - emitera koherentnih elektromagnetskih valova u centimetrskom rasponu (mikrovalne pećnice), čija je pojava prethodila stvaranju lasera. I vrlo mali broj ljudi zna da postoji još jedna vrsta izvora koherentnog zračenja - "saser".
"Zraka" zvuka
Riječ "saser" nastaje slično riječi "laser" - pojačanje zvuka stimuliranom emisijom zračenja i označava generator koherentnih zvučnih valova određene frekvencije - akustični laser.
Nemojte miješati saser sa "audio reflektorom" - tehnologijom za stvaranje usmjerenih zvučnih tokova, kao primjer možemo se prisjetiti razvoja Josepha Pompeya sa Instituta za tehnologiju u Massachusettsu "Audio Spotlight". Audio reflektor "Audio Spotlight" emituje snop talasa u ultrazvučnom opsegu, koji, nelinearno u interakciji sa vazduhom, povećava njihovu dužinu do zvuka. Dužina snopa audio projektora može biti i do 100 metara, međutim intenzitet zvuka u njemu se brzo smanjuje.
Ako u laserima postoji generacija svjetlosnih kvantova - fotona, onda u saserima njihovu ulogu imaju fononi. Za razliku od fotona, fonon je kvazičestica koju je uveo sovjetski naučnik Igor Tamm. Tehnički, fonon je kvant vibracijskog kretanja atoma kristala ili kvant energije povezan sa zvučnim valom.
„U kristalnim materijalima atomi aktivno međusobno djeluju i teško je uzeti u obzir takve termodinamičke pojave kao vibracije pojedinih atoma u njima - dobivaju se ogromni sistemi bilijuna međusobno povezanih linearnih diferencijalnih jednadžbi, čije je analitičko rješenje nemoguće. Vibracije atoma kristala zamjenjuju se širenjem sistema 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 modernim shvatanjima fizike supravodiča, procesa provođenja topline i procesa rasipanja u čvrstim tijelima."
Prvi saseri razvijeni su 2009-2010. Dvije grupe naučnika predstavile su metode dobijanja laserskog zračenja - pomoću fononskog lasera na optičkim šupljinama i fononskog lasera na elektronskim kaskadama.
Prototip sazera optičkog rezonatora koji su dizajnirali fizičari s Kalifornijskog tehnološkog instituta (SAD) koristi par silicijskih optičkih rezonatora u obliku torija s vanjskim promjerom od oko 63 mikrometara i unutrašnjim promjerom od 12, 5 i 8, 7 mikrometara, u koji se dovodi laserski zrak. Promjenom udaljenosti između rezonatora moguće je podesiti frekvencijsku razliku ovih nivoa tako da odgovara akustičnoj rezonanciji sistema, što rezultira stvaranjem laserskog zračenja frekvencije 21 megaherc. Promjenom udaljenosti između rezonatora možete promijeniti frekvenciju zvučnog zračenja.
Naučnici sa Univerziteta u Nottinghamu (Velika Britanija) stvorili su prototip sasera na elektronskim kaskadama, u kojem zvuk prolazi kroz super rešetku koja sadrži naizmjenične slojeve galijevog arsenida i aluminijske poluvodiče debljine nekoliko atoma. Fononi se akumuliraju 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 terahertz raspona omogućit će upotrebu sazera za mjerenja visoke preciznosti, dobivanje trodimenzionalnih slika makro, mikro i nanostruktura, mijenjanje optičkih i električnih svojstava poluvodiča na visokoj razini. brzina.
Primjenjivost sazera u vojnoj oblasti. Senzori
Format borbenog okruženja određuje izbor vrste senzora koji su u svakom slučaju najefikasniji. U vazduhoplovstvu, glavna vrsta izviđačke opreme su radarske stanice (radari), koje koriste milimetarske, centimetrske, decimetrske, pa čak i metarne (za radare na zemlji) talasne dužine. Kopneno bojište zahtijeva povećanu rezoluciju za preciznu identifikaciju cilja, što se može postići samo izviđanjem u optičkom dometu. Naravno, radari se koriste i u kopnenoj tehnologiji, kao i optička izviđačka sredstva u zrakoplovstvu, ali ipak, pristranost u korist prioritetne uporabe određenog raspona valnih duljina, ovisno o vrsti formata borbenog okruženja, prilično je očigledno.
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 protiv podvodnog neprijatelja. U skladu s tim, hidroakustički kompleksi (SAC) postali su glavno sredstvo izviđanja podmornica.
SAC -ovi 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 osnovu 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 je značajno smanjen.
SAC antene su fazni diskretni nizovi složenih oblika, koji se sastoje od nekoliko hiljada 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 -ova zasnovanih na Saser emiterima 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 unutrašnja struktura objekta koji se proučava, što je izuzetno 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 vodeno okruženje značajno više utjecati na "zvučni snop" u odnosu na način na koji atmosfera utječe na lasersko zračenje, što će zahtijevati razvoj laserskih sistema za navođenje i korekciju visokih performansi, a u svakom slučaju to neće biti poput "laserskog zraka" - divergencija laserskog zračenja bit će mnogo veća.
Primjenjivost sazera u vojnoj oblasti. 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 ista sudbina čeka i sazere. U najmanju ruku, "zvučni topovi" slični onima prikazanim u kompjuterskoj igri "Command & Conquer" morat će 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 samoodbrane, po konceptu slični ruskom zračno-desantnom odbrambenom sistemu L-370 "Vitebsk" ("President-S"), dizajnirane 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.
Zauzvrat, ugrađeni sistem samoodbrane podmornica zasnovan na emiterima Saser može se koristiti za suzbijanje neprijateljskog torpeda i minskog naoružanja uz akustičko navođenje.
zaključci
Upotreba sasera kao sredstva za izviđanje i naoružavanje obećavajućih podmornica najvjerojatnije je barem srednjoročna, ili čak 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 modernih sistema 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 sljedećoj deceniji, borbeni laseri će radikalno promijeniti lice bojnog polja na kopnu, vodi i zraku. Moguće je da sasersi neće imati manji utjecaj na izgled podvodnog bojišta sredinom i krajem 21. stoljeća.
