Çoğu okuyucu, İngilizce "lazer" den (uyarılmış radyasyon emisyonu ile ışık amplifikasyonu) oluşan "lazer" kavramının farkındadır. 20. yüzyılın ortalarında icat edilen lazerler, modern teknolojideki çalışmaları genellikle sıradan insanlar tarafından görülmese de hayatımıza tamamen girdi. Teknolojinin ana popülerleştiricisi, lazerlerin geleceğin savaşçılarının ekipmanının ayrılmaz bir parçası haline geldiği bilim kurgu kitapları ve filmleri haline geldi.
Gerçekte, lazerler, esas olarak keşif ve hedef belirleme araçları olarak kullanılan uzun bir yol kat etti ve ancak şimdi, muhtemelen görünüşünü ve savaş araçlarının görünümünü kökten değiştirerek savaş alanının bir silahı olarak yerlerini almalılar.
Daha az bilinen, "maser" kavramıdır - görünümü lazerlerin yaratılmasından önce gelen santimetre aralığında (mikrodalgalar) tutarlı elektromanyetik dalgaların yayıcısıdır. Ve çok az insan başka bir tür tutarlı radyasyon kaynağı olduğunu biliyor - "saser".
Sesin "ışınları"
"Saser" kelimesi, "lazer" kelimesine benzer şekilde oluşturulmuştur - Uyarılmış Radyasyon Emisyonuyla Ses Amplifikasyonu ve belirli bir frekansta tutarlı ses dalgalarının bir jeneratörünü - bir akustik lazeri belirtir.
Bir saser'ı "ses spot ışığı" ile karıştırmayın - yönlü ses akışları oluşturmak için bir teknoloji, örnek olarak Massachusetts Institute of Technology "Audio Spotlight" tan Joseph Pompey'in gelişimini hatırlayabiliriz. Ses spot ışığı "Audio Spotlight", ultrasonik aralıkta, doğrusal olmayan bir şekilde hava ile etkileşime girerek ses uzunluğunu artıran bir dalga ışını yayar. Bir ses projektörünün ışın uzunluğu 100 metreye kadar çıkabilir, ancak içindeki ses yoğunluğu hızla azalır.
Lazerlerde bir ışık kuantası - foton nesli varsa, o zaman saserlerde rolleri fononlar tarafından oynanır. Bir fotonun aksine, fonon, Sovyet bilim adamı Igor Tamm tarafından tanıtılan bir yarı parçacıktır. Teknik olarak, bir fonon, kristal atomlarının bir kuantum titreşim hareketi veya bir ses dalgasıyla ilişkili bir kuantum enerjidir.
“Kristal malzemelerde, atomlar birbirleriyle aktif olarak etkileşime girer ve içlerindeki tek tek atomların titreşimleri gibi termodinamik olayları düşünmek zordur - analitik çözümü imkansız olan trilyonlarca birbirine bağlı doğrusal diferansiyel denklem sistemi elde edilir. Kristal atomlarının titreşimlerinin yerini, kuantaları fonon olan maddedeki bir ses dalgaları sisteminin yayılması alır. Fonon, bozon sayısına aittir ve Bose - Einstein istatistikleri ile tanımlanır. Fononlar ve elektronlarla etkileşimleri, süperiletkenler fiziği, ısı iletim süreçleri ve katılarda saçılma süreçleri ile ilgili modern kavramlarda temel bir rol oynar.
İlk saserler 2009-2010'da geliştirildi. İki grup bilim adamı, lazer radyasyonu elde etme yöntemlerini sundu - optik boşluklarda bir fonon lazeri ve elektronik kaskadlarda bir fonon lazeri kullanarak.
California Institute of Technology'den (ABD) fizikçiler tarafından tasarlanan prototip optik rezonatör saser, dış çapı yaklaşık 63 mikrometre ve iç çapı 12, 5 ve 8,7 mikrometre olan tori şeklinde bir çift silikon optik rezonatör kullanır., içine bir lazer ışını beslenir. Rezonatörler arasındaki mesafeyi değiştirerek, bu seviyelerin frekans farkını, sistemin akustik rezonansına karşılık gelecek şekilde ayarlamak mümkündür, bu da 21 megahertz frekansında lazer radyasyonunun oluşmasına neden olur. Rezonatörler arasındaki mesafeyi değiştirerek ses radyasyonunun frekansını değiştirebilirsiniz.
Nottingham Üniversitesi'nden (İngiltere) bilim adamları, sesin birkaç atom kalınlığında alternatif galyum arsenit ve alüminyum yarı iletken katmanları içeren bir süper örgüden geçtiği elektronik kaskadlar üzerinde bir saser prototipi oluşturdular. Fononlar, ek enerjinin etkisi altında bir çığ gibi birikir ve yaklaşık 440 gigahertz frekanslı saser radyasyonu şeklinde yapıdan ayrılana kadar süper örgü katmanlarının içinde birçok kez yansıtılır.
Sasers'ın lazerlerinkiyle karşılaştırılabilir mikroelektronik ve nanoteknolojide devrim yaratması bekleniyor. Terahertz aralığında bir frekansta radyasyon elde etme olasılığı, yüksek hassasiyetli ölçümler için saserlerin kullanılmasını, makro, mikro ve nano yapıların üç boyutlu görüntülerinin elde edilmesini, yarı iletkenlerin optik ve elektriksel özelliklerini yüksek hızda değiştirmeyi mümkün kılacaktır. hız.
Saserlerin askeri alanda uygulanabilirliği. Sensörler
Savaş ortamının formatı, her durumda en etkili olan sensör tipinin seçimini belirler. Havacılıkta, ana keşif ekipmanı türü, milimetre, santimetre, desimetre ve hatta metre (yer tabanlı radar için) dalga boylarını kullanan radar istasyonlarıdır (radarlar). Kara muharebe alanı, yalnızca optik aralıkta keşif yoluyla elde edilebilen doğru hedef tanımlaması için artırılmış çözünürlük gerektirir. Tabii ki, radarlar yer teknolojisinde de kullanılıyor ve havacılıkta optik keşif araçları kullanılıyor, ancak yine de, savaş ortamı formatının türüne bağlı olarak belirli bir dalga boyu aralığının öncelikli kullanımı lehine önyargı oldukça fazla. bariz.
Suyun fiziksel özellikleri, optik ve radar menzillerindeki çoğu elektromanyetik dalganın yayılma aralığını önemli ölçüde sınırlarken, su, ses dalgalarının geçişi için önemli ölçüde daha iyi koşullar sağlar ve bu da denizaltı silahlarının (PL) keşif ve rehberlik için kullanılmasına yol açmıştır. ve yüzey gemilerinin (NK) bir sualtı düşmanıyla savaşması durumunda. Buna göre, hidroakustik kompleksler (SAC), denizaltıların keşfinin ana yolu haline geldi.
SAC'ler hem aktif hem de pasif modlarda kullanılabilir. Aktif modda, SAC modüle edilmiş bir ses sinyali yayar ve bir düşman denizaltısından yansıyan bir sinyal alır. Sorun, düşmanın SAC'den gelen sinyali, SAC'nin kendisinin yansıyan sinyali yakalayacağından çok daha fazla tespit edebilmesidir.
Pasif modda, SAC bir denizaltının veya düşman gemisinin mekanizmalarından çıkan sesleri "dinler" ve analizlerine göre hedefleri tespit eder ve sınıflandırır. Pasif modun dezavantajı, en son denizaltıların gürültüsünün sürekli olarak azalması ve denizin arka plan gürültüsü ile karşılaştırılabilir hale gelmesidir. Sonuç olarak, düşman denizaltılarının tespit menzili önemli ölçüde azalır.
SAC antenleri, akustik sinyaller sağlayan birkaç bin piezoseramik veya fiber optik dönüştürücüden oluşan karmaşık şekillerden oluşan aşamalı ayrık dizilerdir.
Mecazi anlamda modern SAC'ler, askeri havacılıkta kullanılan pasif fazlı anten dizilerine (PFAR) sahip radarlarla karşılaştırılabilir.
Saserlerin görünümünün, en son savaş uçaklarının ayırt edici özelliği haline gelen aktif fazlı anten dizilerine (AFAR) sahip radarlarla koşullu olarak karşılaştırılabilecek umut verici SAC'ler yaratmayı mümkün kılacağı varsayılabilir
Bu durumda, aktif modda Saser yayıcılara dayanan umut verici SAC'lerin çalışma algoritması, AFAR ile havacılık radarlarının çalışması ile karşılaştırılabilir: dar bir yönlendirme modeline sahip bir sinyal üretmek, bir düşüş sağlamak mümkün olacaktır. Karıştırıcıya yönlendirilebilirlik modeli ve kendi kendine sıkışma.
Belki de, bir görüntü elde etmek için dönüştürülebilen nesnelerin üç boyutlu akustik hologramlarının yapımı ve hatta incelenen nesnenin tanımlanması için son derece önemli olan iç yapısı gerçekleştirilecektir. Yönlü radyasyon oluşma olasılığı, SAC aktif moddayken düşmanın bir ses kaynağını algılamasını zorlaştıracak ve bir denizaltı, deniz mayınlarını tespit ederek sığ suda hareket ettiğinde doğal ve yapay engelleri tespit edecektir.
Su ortamının, atmosferin lazer radyasyonunu etkileme şekline kıyasla, yüksek performanslı lazer yönlendirme ve düzeltme sistemlerinin geliştirilmesini gerektirecek şekilde "ses ışını"nı önemli ölçüde daha fazla etkileyeceği ve hiçbir durumda olmayacağı anlaşılmalıdır. bir "lazer ışını" gibi - lazer radyasyonunun farklılığı çok daha büyük olacaktır.
Saserlerin askeri alanda uygulanabilirliği. silah
Lazerler geçen yüzyılın ortalarında ortaya çıkmasına rağmen, hedeflerin fiziksel olarak yok edilmesini sağlayan silahlar olarak kullanımları ancak şimdi gerçek oluyor. Aynı kaderin saserleri beklediği varsayılabilir. En azından, "Command & Conquer" bilgisayar oyununda tasvir edilenlere benzer "ses topları" çok, çok uzun bir süre beklemek zorunda kalacak (eğer böyle bir şeyin yaratılması mümkünse).
Lazerlerle bir benzetme yaparak, gelecekte, Rus hava savunma sistemi L-370 "Vitebsk" ("Başkan-S") ile benzer şekilde, saserler temelinde kendini savunma komplekslerinin oluşturulabileceği varsayılabilir.), füze güdüm kafasını kör eden lazer yayıcılar içeren bir optik-elektronik bastırma istasyonu (OECS) kullanarak kızılötesi güdümlü kafalara sahip bir uçağa yönelik füzelere karşı koymak için tasarlanmıştır.
Buna karşılık, Saser yayıcılarına dayalı denizaltıların yerleşik kendini savunma sistemi, düşman torpidolarına ve mayın silahlarına akustik rehberlikle karşı koymak için kullanılabilir.
sonuçlar
Keşif ve gelecek vaat eden denizaltıları silahlandırma aracı olarak saserlerin kullanılması, büyük olasılıkla en azından orta vadeli, hatta uzak bir ihtimaldir. Yine de, bu perspektifin temellerinin şimdi oluşturulmalı ve gelecek vaat eden askeri teçhizat geliştiricileri için bir temel oluşturulmalıdır.
20. yüzyılda lazerler, modern keşif ve hedef belirleme sistemlerinin ayrılmaz bir parçası haline geldi. 20. ve 21. yüzyılların başında, AFAR radarı olmayan bir savaşçı artık teknolojik ilerlemenin zirvesi olarak kabul edilemez ve bir AFAR radarına sahip rakiplerinden daha düşük olacaktır.
Önümüzdeki on yılda, muharebe lazerleri karada, suda ve havada savaş alanının çehresini kökten değiştirecek. 21. yüzyılın ortalarında ve sonunda sualtı savaş alanının görünümü üzerinde saserlerin daha az etkisinin olmaması mümkündür.
