Suther:未来的潜艇技术?
大多数读者都非常清楚“激光”的概念,该概念源自英语“激光”(受激辐射的光放大-受激辐射的光放大”)。 尽管激光器在现代技术中的工作通常对普通人是看不见的,但它是XNUMX世纪中叶发明的,它彻底地进入了我们的生活。 技术的主要普及者已成为科幻小说中的书籍和电影,其中激光已成为未来战斗机设备不可或缺的一部分。
实际上,激光已经走了很长一段路,主要用作侦察和目标指定工具,直到现在它们才应该取代激光。 武器 战场 从根本上改变他的外表 и 战车外观.
不太知名的术语是“激射器”(maser)-厘米范围的相干电磁波(微波)的发射器,其出现在制造激光之前。 很少有人知道相干辐射的另一种来源-“ Saser”。
声线
单词“ saser”的形成与单词“ laser”的相似-通过辐射的辐射进行声音放大(由于受激发射而产生的声音放大),是指一定频率的相干声波的发生器-声激光。
请勿将saser与“音频投影仪”(一种用于产生定向声音流的技术)相混淆,例如,我们可以回想起麻省理工学院“音频聚焦”技术的Joseph Pompey的发展。 在音频聚光灯“音频聚光灯”中,在超声波范围内发射一束声波,该声波与空气发生非线性交互作用,从而增加了声音的长度。 音频投影仪的光束长度可以达到100米,但是其中的声音强度会迅速降低。
如果光量子的产生是在激光中发生的,那么声子在激子中就发挥了作用。 与光子不同,声子是苏联科学家伊戈尔·塔姆(Igor Tamm)引入的准粒子。 从技术上讲,声子是晶体原子的振动运动量子或与声波相关的能量量子。
声子-晶体原子振动运动的量子
“在晶体材料中,原子之间会相互活跃地相互作用,因此很难考虑诸如单个原子在其中的振动之类的热力学现象-庞大的系统是由相互关联的数万亿个线性微分方程式获得的,无法进行解析解。 晶体原子的振荡被声波系统中物质的传播所代替,声波的量子为声子。 声子属于玻色子的数目,由玻色-爱因斯坦统计数据描述。 声子及其与电子的相互作用在现代超导体物理学,热传导过程和固体中的散射过程的现代概念中起着基本作用。”
第一批sazer于2009-2010年开发。 两组科学家介绍了产生激光辐射的方法-在光学谐振器上使用声子激光器,在电子级联上使用声子激光器。
由美国加利福尼亚理工学院的物理学家设计的原型光学激光沙雷器使用一对托里形的硅光学谐振器,其外径约为63微米,内径分别为12,5和8,7微米,激光束被馈入其中。 通过改变谐振器之间的距离,可以调节这些电平的频率差,使其与系统的声谐振相对应,其结果是产生21MHz频率的激光辐射。 通过更改谐振器之间的距离,可以更改声音辐射的频率。
英国诺丁汉大学的科学家创造了一个原型的电子台壳,其中的声音穿过一个超晶格,该超晶格包括砷化镓和铝的半导体交替层,厚度为几个原子。 声子在附加能量的影响下像雪崩一样堆积,并在超晶格层中反复反射,直到它们以频率为440 GHz的saser辐射的形式离开结构。
萨瑟大学诺丁汉大学的科学家原型
Sasers有望与激光技术相比,革新微电子学和纳米技术。 获得频率为太赫兹范围的辐射的可能性将允许使用sasers进行高精度测量,获得宏观,微观和纳米结构的三维图像,并高速改变半导体的光学和电学性质。
军刀在军事领域的适用性。 感测器
战争环境的格式决定了每种情况下最有效的传感器类型的选择。 在 航空 侦察设备的主要类型是雷达(雷达),使用毫米,厘米,分米甚至米(用于地面雷达)波长。 地面战场需要高分辨率才能准确识别目标,这只能通过侦察光学范围来获得。 当然,雷达也被用于地面技术,光学侦察手段也被用于航空领域,但是根据作战媒介的格式类型,倾向于优先使用特定波长范围的偏见还是很明显的。
水的物理特性极大地限制了大多数电磁波在光学和雷达范围内的传播范围,而水为声波的通过提供了明显更好的条件,这导致水被用于侦察和引导潜艇(潜艇)和水面舰艇(NK)的武器。如果后者正在与水下敌人作战。 因此,侦察潜艇的主要手段成为声纳系统(SAC)。
HAC可以在主动和被动模式下使用。 在活动模式下,HOOK发出调制的声音信号,并接收从敌方潜艇反射的信号。 问题在于,与HAC自身捕获反射信号相比,对手能够检测到更多来自HACK的信号。
在被动模式下,HAC会“侦听”潜艇或敌舰的机械装置发出的噪音,并根据分析结果对目标进行检测和分类。 被动模式的缺点是最新型潜艇的噪音一直在降低,并且可以与海洋的背景噪音相媲美。 结果,敌人潜艇的探测距离大大减小。
HAC天线是复杂形状的相控分立阵列,由数千个压电陶瓷或光纤转换器组成,可接收声波信号。
从形象上讲,现代HAC可以与战斗机中使用的具有无源相控天线阵(PFAR)的雷达进行比较。
可以假设,sassers的出现将允许创建有前途的HAC,可以有条件地将其与具有有源相控阵天线(AFAR)的雷达进行比较,后者已成为最新战斗机的标志。
在这种情况下,可以将主动模式下基于激光发射器的有前途SAC的操作算法与具有AFAR的航空雷达的操作进行比较:可以产生辐射方向图狭窄的信号,以确保干扰源的辐射方向图失败并自身干扰。
也许,将实现对象的三维声全息图的构建,可以对其进行转换以获得图像,甚至研究对象的内部结构,这对于其识别极为重要。 当HAC处于活动模式时,产生定向辐射的能力将使对手很难检测到声源,而在浅水中移动潜艇时也很难检测到自然和人为障碍物,并且无法检测到地雷。
必须理解,与大气如何影响激光辐射相比,水生环境将严重影响“声束”,这将需要开发用于引导和校正激光辐射的高性能系统,并且在任何情况下都不会像“激光束”那样。 -激光辐射的发散会更大。
军刀在军事领域的适用性。 武器装备
尽管激光出现在上世纪中叶,但直到现在,将其用作提供对目标进行物理破坏的武器的手段才成为现实。 可以假定,同样的命运在等待着萨瑟。 至少,类似于计算机游戏“命令与征服”中描述的“声音加农炮”将不得不等待非常非常长的时间(如果完全可以制造这样的声音)。
可以用激光打个比方,可以假设将来可以在“ sassers”的基础上创建自卫队,其概念类似于俄罗斯航空飞机防空群“ L-370 Vitebsk”(President-S),旨在对付瞄准飞机的导弹使用带有激光抑制器的光电抑制站(SES)的红外制导头,使制导导弹失明。
反过来,基于激光发射器的潜艇空中自卫综合体也可以用来在声音引导下抵抗鱼雷和敌人的武器。
发现
至少在中期,甚至是遥远的距离,使用Sazer作为有希望的潜艇的侦察和武装手段是很可能的。 不过,现在就需要形成这种前景的基础,为有前途的军事装备的未来开发者创造储备。
在XNUMX世纪,激光成为现代侦察和目标指定系统不可或缺的一部分。 在XNUMX世纪和XNUMX世纪之交,没有配备AFAR雷达的战斗机将不再被视为技术进步的巅峰之作,它将比拥有AFAR雷达的竞争对手逊色。
在接下来的十年中,战斗激光将彻底改变陆地,水上和空中战场的面貌。 在XNUMX世纪中叶-后期,军刀可能会对水下战场的外观产生同样的影响。
- 安德烈米特罗法诺夫
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