רוב הקוראים מודעים היטב למושג "לייזר", שנוצר מה"לייזר "האנגלי (הגברת אור על ידי פליטת קרינה מגורה). לייזרים שהומצאו באמצע המאה ה -20 נכנסו לחיינו ביסודיות, למרות שהעבודה שלהם בטכנולוגיה המודרנית אינה נראית לעיתים קרובות לאנשים רגילים. הפופולריזר העיקרי של הטכנולוגיה הפך לספרי וסרטים מדע בדיוניים, בהם לייזרים הפכו לחלק בלתי נפרד מהציוד של לוחמי העתיד.
במציאות, לייזרים עברו דרך ארוכה, ומשמשים בעיקר כאמצעי סיור וייעוד מטרות, ורק עכשיו הם צריכים לתפוס את מקומם כנשק של שדה הקרב, אולי לשנות באופן קיצוני את מראהו ואת המראה של כלי לחימה.
פחות מוכר המושג "מייזר" - פולט של גלים אלקטרומגנטיים קוהרנטיים בטווח הסנטימטרים (מיקרוגלים), שהופעתם קדמה ליצירת לייזרים. ומעט מאוד אנשים יודעים שיש סוג אחר של מקורות קרינה קוהרנטית - "סייזר".
"קרן" של צליל
המילה "saser" נוצרת בדומה למילה "לייזר" - הגברת קול על ידי פליטת קרינה מגורה ומציינת גנרטור של גלי קול קוהרנטיים בתדר מסוים - לייזר אקוסטי.
אל תבלבלו בין סייזר לבין "זרקור שמע" - טכנולוגיה ליצירת זרמי קול מכוונים, כדוגמה נוכל להיזכר בהתפתחותו של ג'וזף פומפי ממכון הטכנולוגיה של מסצ'וסטס "זרקור אודיו". זרקור השמע "זרקור האודיו" פולט קרן גלים בטווח האולטרה קולי, אשר, באינטראקציה לא לינארית עם אוויר, מגדילים את אורכם לצליל. אורך הקרן של מקרן שמע יכול להגיע עד 100 מטרים, אולם עוצמת הקול בו יורדת במהירות.
אם בלייזר יש דור של קוונטים - פוטונים קלים, אז במסרסים תפקידם משחק על ידי פונונים. שלא כמו פוטון, פונון הוא חלקיק חלקיק שהציג המדען הסובייטי איגור תם. מבחינה טכנית, פונון הוא כמות של תנועת רטט של אטומי קריסטל או כמות אנרגיה הקשורה לגל קול.
"בחומרים גבישים, אטומים מתקשרים באופן פעיל זה עם זה, וקשה להתייחס לתופעות תרמודינמיות כגון רטט של אטומים בודדים בהן - מתקבלות מערכות עצומות של טריליוני משוואות דיפרנציאליות לינאריות מחוברות, שהפתרון האנליטי שלהן בלתי אפשרי. תנודות האטומים של הגביש מוחלפים בהתפשטות של מערכת גלי קול בחומר, שהקוונטים שלה הם פונונים. הפונון שייך למספר הבוסונים ומתואר על ידי הנתונים הסטטיסטיים של בוס - איינשטיין. הפונונים והאינטראקציה שלהם עם אלקטרונים ממלאים תפקיד בסיסי במושגים המודרניים של הפיזיקה של מוליכי -על, תהליכי הולכת חום ותהליכי פיזור במוצקים."
החיתולים הראשונים פותחו בשנים 2009-2010. שתי קבוצות מדענים הציגו שיטות להשגת קרינת לייזר - שימוש בלייזר פונון על חללים אופטיים ולייזר פונון במפלים אלקטרוניים.
אב טיפוס של תהודה אופטית שתוכננה על ידי פיזיקאים מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה (ארה ב) משתמש בזוג תהודה אופטית מסיליקון בצורת טורי בקוטר חיצוני של כ -63 מיקרומטר וקוטר פנימי של 12, 5 ו -8, 7 מיקרומטר., שאליו מוזנת קרן לייזר. על ידי שינוי המרחק בין המהודדים ניתן להתאים את הפרש התדרים של רמות אלו כך שיתאים לתהודה האקוסטית של המערכת, מה שמביא ליצירת קרינת לייזר בתדר של 21 מגה -הרץ. על ידי שינוי המרחק בין התהודה ניתן לשנות את תדירות קרינת הקול.
מדענים מאוניברסיטת נוטינגהאם (בריטניה) יצרו אב טיפוס של סייזר במפלים אלקטרוניים, בהם הצליל עובר דרך שבכת -על המכילה שכבות מתחלפות של גליום ארסניד ומוליכים למחצה מאלומיניום בעובי של מספר אטומים. פונונים מצטברים כמפולת שלגים בהשפעת אנרגיה נוספת והם משתקפים פעמים רבות בתוך שכבות הסופר -סבכה עד שהם עוזבים את המבנה בצורה של קרינת סאסר בתדירות של כ -440 ג'יגה -הרץ.
סאסרים צפויים לחולל מהפכה במיקרואלקטרוניקה ובננוטכנולוגיה, הדומה לזו של לייזרים. האפשרות להשיג קרינה בתדירות של טווח טרהרץ תאפשר להשתמש במסרסים למדידות דיוק גבוהות, קבלת תמונות תלת ממדיות של מבני מאקרו, מיקרו וננו, שינוי התכונות האופטיות והחשמליות של מוליכים למחצה בגובה גבוה מְהִירוּת.
תחולתם של סאסרים בתחום הצבאי. חיישנים
פורמט סביבת הלחימה קובע את הבחירה בסוג החיישנים היעילים ביותר בכל מקרה ומקרה. בתעופה, סוג הציוד העיקרי של ציוד סיור הוא תחנות מכ"ם (מכ"מים), תוך שימוש באורך גל של מילימטר, סנטימטר, דצימטר ואפילו מטר (לרדאר מבוסס קרקע). שדה הקרב הקרקע דורש רזולוציה מוגברת לזיהוי מטרות מדויק, אותו ניתן להשיג רק באמצעות סיור בטווח האופטי. כמובן, מכ"מים משמשים גם בטכנולוגיה קרקעית, כמו גם באמצעי סיור אופטי משמשים בתעופה, אך עדיין, ההטיה לטובת שימוש עדיף בטווח אורך גל מסוים, בהתאם לסוג פורמט סביבת הלחימה, היא די ברור.
המאפיינים הפיזיים של המים מגבילים באופן משמעותי את טווח ההתפשטות של רוב הגלים האלקטרומגנטיים בטווח האופטי והמכ ם, בעוד שמים מספקים תנאים טובים יותר משמעותית למעבר גלי קול, מה שהוביל לשימוש בהם לצורך סיור והנחיה של נשק צוללות (PL) וספינות שטח (NK) במקרה של אם האחרונים נלחמים באויב מתחת למים. בהתאם, מתחמי הידרו -אקוסטיקה (SAC) הפכו לאמצעי הסיור העיקרי של צוללות.
ניתן להשתמש ב- SAC במצבים פעילים ופסיביים כאחד. במצב פעיל, ה- SAC פולט אות צליל מאופנן, ומקבל אות המוחזר מצוללת אויב. הבעיה היא שהאויב מסוגל לזהות את האות מה- SAC הרבה יותר רחוק מזה שה- SAC עצמו יתפוס את האות המוחזר.
במצב הפסיבי, ה- SAC "מקשיב" לקולות הנובעים ממנגנוני הצוללת או ספינת אויב, ומזהה ומסווג מטרות על סמך ניתוחם. החיסרון של המצב הפאסיבי הוא שרעש הצוללות האחרונות יורד כל הזמן, והופך להשוואה לרעש הרקע של הים. כתוצאה מכך, טווח הגילוי של צוללות האויב מצטמצם משמעותית.
אנטנות SAC הינן מערכים נפרדות בשלבים של צורות מורכבות, המורכבות מכמה אלפי מתמרים פיזוסרמיים או סיבים אופטיים המספקים אותות אקוסטיים.
באופן הדמיוני ניתן להשוות מערכות SAC מודרניות עם מכ מים עם מערכי אנטנות פאסיביים (PFAR) פסיביים המשמשים בתעופה צבאית.
ניתן להניח כי הופעתם של סאסרים תאפשר ליצור SAC מבטיחים, הניתנים להשוואה בתנאים עם מכ"מים עם מערכי אנטנות פעילים (AFAR), שהפכו לסימן ההיכר של מטוסי הקרב האחרונים
במקרה זה ניתן להשוות את אלגוריתם הפעולה של SACs מבטיחים המבוססים על פולטות Saser במצב פעיל עם הפעלת מכ מים תעופיים עם AFAR: ניתן יהיה ליצור אות בעל תבנית כיווניות צרה, להבטיח טבילה דפוס הכוונה לפקק ולחסימה עצמית.
אולי תתממש בניית הולוגרמות אקוסטיות תלת-ממדיות של אובייקטים, שניתן לשנותם כדי לקבל תמונה ואפילו את המבנה הפנימי של האובייקט הנחקר, החשוב ביותר לזיהויו. האפשרות להיווצרות קרינה כיוונית תקשה על האויב לזהות מקור קול כאשר ה- SAC נמצא במצב פעיל לאתר מכשולים טבעיים ומלאכותיים כאשר צוללת נעה במים רדודים, ומזהה מוקשים ימיים.
יש להבין כי סביבת המים תשפיע באופן משמעותי יותר על "קרן הקול" בהשוואה לאופן שבו האטמוספירה משפיעה על קרינת הלייזר, מה שידרוש פיתוח מערכות הדרכה ותיקון לייזר בעלות ביצועים גבוהים, ובכל מקרה זה לא יהיה כך כמו "קרן לייזר" - הפער של קרינת הלייזר יהיה גדול בהרבה.
תחולתם של סאסרים בתחום הצבאי. נֶשֶׁק
למרות העובדה שלייזרים הופיעו באמצע המאה הקודמת, השימוש בהם כנשק המספק הרס פיזי של מטרות הופך למציאות רק עכשיו. ניתן להניח שאותו גורל מחכה לחבלנים. לפחות "תותחי קול" הדומים לאלה המתוארים במשחק המחשב "Command & Conquer" יצטרכו לחכות הרבה מאוד מאוד זמן (אם יצירת כאלה אפשרית בכלל).
בהשראת אנלוגיה עם לייזרים, ניתן להניח כי על בסיס מסרים, בעתיד, ניתן ליצור מתחמי הגנה עצמית, הדומים בתפיסה למערכת ההגנה הרוסית האווירית L-370 "ויטבסק" ("נשיא-ס"), שנועד להתמודד עם טילים המיועדים למטוס בעל ראשי דיור אינפרא אדום באמצעות תחנת דיכוי אופטית-אלקטרונית (OECS), הכוללת פולטות לייזר המסנוורות את ראש בית הטילים.
בתורו, ניתן להשתמש במערכת ההגנה העצמית המשולבת של צוללות המבוססות על פולטות Saser כדי להתמודד עם טורפדו אויב וכריית נשק בעזרת הדרכה אקוסטית.
מסקנות
השימוש בסייזר כאמצעי סיור וחימוש של צוללות מבטיחות הוא ככל הנראה לפחות טווח בינוני, או אפילו רחוק. עם זאת, יסודות נקודת מבט זו צריכים להיווצר כעת, וליצור בסיס למפתחים עתידיים של ציוד צבאי מבטיח.
במאה ה -20, לייזרים הפכו לחלק בלתי נפרד ממערכות הסיור והייעוד המודרניות. בתחילת המאות ה -20 וה -21, לוחם ללא מכ"ם AFAR כבר לא יכול להיחשב לשיא ההתקדמות הטכנולוגית ויהיה נחות ממתחריו עם מכ"ם AFAR.
בעשור הקרוב, לייזרים קרביים ישנו באופן קיצוני את פני שדה הקרב ביבשה, במים ובאוויר. יתכן ולסאסרים תהיה השפעה לא פחותה על מראה שדה הקרב התת ימי באמצע ובסוף המאה ה -21.
