Повечето читатели са добре запознати с понятието "лазер", образувано от английското "лазер" (усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация). Лазерите, изобретени в средата на 20 -ти век, са навлезли задълбочено в нашия живот, въпреки че тяхната работа в съвременните технологии често е невидима за обикновените хора. Основен популяризатор на технологията са станали научнофантастични книги и филми, в които лазерите са станали неразделна част от екипировката на бойците на бъдещето.
В действителност лазерите са изминали дълъг път, като се използват главно като разузнавателни средства и средства за обозначаване на целите и едва сега те трябва да заемат мястото си като оръжие на бойното поле, като евентуално коренно променят външния му вид и външния вид на бойните превозни средства.
По -малко известна е концепцията за "мазер" - излъчвател на кохерентни електромагнитни вълни в сантиметровия диапазон (микровълни), чиято поява предхожда създаването на лазери. И много малко хора знаят, че има и друг вид източници на кохерентна радиация - „сасер“.
"Лъч" на звук
Думата „saser“е образувана подобно на думата „laser“- усилване на звука чрез стимулирано излъчване на радиация и обозначава генератор на кохерентни звукови вълни с определена честота - акустичен лазер.
Не бъркайте сасер с „аудио прожектор“- технология за създаване на насочени звукови потоци, като пример можем да си припомним развитието на Джоузеф Помпей от Масачузетския технологичен институт „Аудио прожектор“. Аудио прожекторът "Audio Spotlight" излъчва лъч вълни в ултразвуковия диапазон, които, взаимодействайки нелинейно с въздуха, увеличават дължината им до звук. Дължината на лъча на аудио проектор може да бъде до 100 метра, но интензитетът на звука в него намалява бързо.
Ако в лазерите има поколение светлинни кванти - фотони, то в сазерите тяхната роля се играе от фонони. За разлика от фотона, фононът е квазичастица, въведена от съветския учен Игор Тамм. Технически, фононът е квант на вибрационно движение на кристални атоми или квант на енергия, свързан със звукова вълна.
„В кристалните материали атомите активно взаимодействат помежду си и е трудно да се разглеждат такива термодинамични явления като вибрации на отделни атоми в тях - получават се огромни системи от трилиони взаимосвързани линейни диференциални уравнения, чието аналитично решение е невъзможно. Вибрациите на атомите на кристала се заменят с разпространението на система от звукови вълни в веществото, чиито кванти са фонони. Фононът принадлежи към броя на бозоните и е описан от статистиката на Бозе - Айнщайн. Фононите и тяхното взаимодействие с електрони играят основна роля в съвременните концепции за физиката на свръхпроводниците, процесите на топлопроводимост и процесите на разсейване в твърди тела."
Първите сазери са разработени през 2009-2010 г. Две групи учени представиха методи за получаване на лазерно лъчение - с помощта на фононен лазер върху оптични кухини и фононен лазер върху електронни каскади.
Прототип на оптичен резонатор сасер, проектиран от физици от Калифорнийския технологичен институт (САЩ), използва двойка силиконови оптични резонатори под формата на тори с външен диаметър около 63 микрометра и вътрешен диаметър 12, 5 и 8, 7 микрометра, в който се подава лазерен лъч. Чрез промяна на разстоянието между резонаторите е възможно да се регулира честотната разлика на тези нива, така че да съответства на акустичния резонанс на системата, което води до образуване на лазерно излъчване с честота 21 мегахерца. Променяйки разстоянието между резонаторите, можете да промените честотата на звуковото излъчване.
Учени от Университета в Нотингам (Великобритания) са създали прототип на сасер на електронни каскади, в който звукът преминава през свръхрешетка, съдържаща редуващи се слоеве от галиев арсенид и алуминиеви полупроводници с дебелина няколко атома. Фононите се натрупват като лавина под въздействието на допълнителна енергия и се отразяват многократно в слоевете на свръхрешетките, докато напуснат структурата под формата на по -ясно излъчване с честота около 440 гигахерца.
Очаква се Sasers да революционизира микроелектрониката и нанотехнологиите, сравними с тези на лазерите. Възможността за получаване на радиация с честота от терахерцовия диапазон ще направи възможно използването на сасери за високоточни измервания, получаване на триизмерни изображения на макро-, микро- и наноструктури, промяна на оптичните и електрическите свойства на полупроводниците при висока скорост.
Приложимостта на сасерите във военната област. Сензори
Форматът на бойната среда определя избора на типа сензори, които са най -ефективни във всеки отделен случай. В авиацията основният вид разузнавателна техника са радарните станции (радари), използващи милиметрова, сантиметрова, дециметрова и дори метрова (за наземни радарни) дължини на вълните. Наземното бойно поле изисква повишена разделителна способност за точна идентификация на целта, което може да бъде постигнато само чрез разузнаване в оптичния обхват. Разбира се, радарите се използват и в наземните технологии, както и средствата за оптично разузнаване се използват в авиацията, но все пак пристрастието в полза на приоритетното използване на определен диапазон от дължини на вълните, в зависимост от вида на формата на бойната среда, е доста очевидно.
Физическите свойства на водата значително ограничават обхвата на разпространение на повечето електромагнитни вълни в оптичния и радарния диапазон, докато водата осигурява значително по -добри условия за преминаване на звукови вълни, което доведе до използването им за разузнаване и насочване на оръжия на подводници (PL) и надводни кораби (NK) в случай, че последните се борят с подводен враг. Съответно хидроакустичните комплекси (SAC) станаха основното средство за разузнаване на подводници.
SAC могат да се използват както в активен, така и в пасивен режим. В активен режим SAC излъчва модулиран звуков сигнал и приема сигнал, отражен от вражеска подводница. Проблемът е, че врагът е в състояние да открие сигнала от SAC много по -далеч, отколкото самият SAC ще улови отразения сигнал.
В пасивен режим SAC "слуша" шумовете, излъчвани от механизмите на подводница или вражески кораб, и открива и класифицира цели въз основа на техния анализ. Недостатъкът на пасивния режим е, че шумът от най -новите подводници постоянно намалява и става сравним с фоновия шум на морето. В резултат на това обхватът на откриване на вражески подводници е значително намален.
SAC антените са поетапни дискретни масиви със сложни форми, състоящи се от няколко хиляди пиезокерамични или оптично-оптични преобразуватели, които осигуряват акустични сигнали.
Образно казано, съвременните САК могат да бъдат сравнени с радари с пасивни фазирани антенни решетки (PFAR), използвани във военната авиация.
Може да се предположи, че появата на сазери ще направи възможно създаването на обещаващи САК, които условно могат да бъдат сравнени с радари с активни фазирани антенни решетки (AFAR), които се превърнаха в отличителен белег на най -новите бойни самолети
В този случай алгоритъмът на работа на обещаващи SACs, базирани на Saser излъчватели в активен режим, може да бъде сравнен с работата на авиационни радари с AFAR: ще бъде възможно да се генерира сигнал с тесен модел на насоченост, да се гарантира потапяне в модел на насоченост към заглушителя и самозаглушаване.
Може би ще бъде реализирано изграждането на триизмерни акустични холограми на обекти, които могат да бъдат трансформирани, за да се получи изображение и дори вътрешната структура на обекта, който се изследва, което е изключително важно за неговата идентификация. Възможността за образуване на насочена радиация ще затрудни врага да открие източник на звук, когато SAC е в активен режим за откриване на естествени и изкуствени препятствия, когато подводница се движи в плитки води, откривайки морски мини.
Трябва да се разбере, че водната среда ще окаже значително по-голямо влияние върху "звуковия лъч" в сравнение с начина, по който атмосферата влияе върху лазерното излъчване, което ще изисква разработването на високоефективни лазерни системи за насочване и корекция и във всеки случай няма да бъде като "лазерен лъч" - разминаването на лазерното лъчение ще бъде много по -голямо.
Приложимостта на сасерите във военната област. Оръжие
Въпреки факта, че лазерите се появяват в средата на миналия век, използването им като оръжия, осигуряващи физическо унищожаване на цели, става реалност едва сега. Може да се предположи, че същата съдба очаква и сасерите. Най -малкото "звукови оръдия", подобни на тези, изобразени в компютърната игра "Command & Conquer", ще трябва да чакат много, много дълго време (ако създаването на такива е изобщо възможно).
Правейки аналогия с лазерите, може да се предположи, че на базата на сазери в бъдеще могат да се създадат комплекси за самозащита, подобни по концепция на руската система за отбрана L-370 "Витебск" ("президент-S"), предназначени за противодействие на ракети, насочени към самолет с инфрачервени насочващи глави, използващи оптично-електронна станция за потискане (OECS), която включва лазерни излъчватели, които заслепяват главата за насочване на ракетата.
На свой ред бордовата система за самозащита на подводници, базирана на излъчватели Saser, може да се използва за противодействие на вражески торпеда и минни оръжия с акустично насочване.
изводи
Използването на сазери като средство за разузнаване и въоръжаване на обещаващи подводници най-вероятно е поне средносрочна или дори далечна перспектива. Независимо от това, основите на тази перспектива трябва да се формират сега, създавайки основи за бъдещите разработчици на обещаваща военна техника.
През 20 -ти век лазерите са станали неразделна част от съвременните системи за разузнаване и обозначаване на целите. В края на 20 -ти и 21 -ви век изтребител без радар AFAR вече не може да се счита за върха на технологичния прогрес и ще отстъпва на конкурентите си с радар AFAR.
През следващото десетилетие бойните лазери коренно ще променят лицето на бойното поле на сушата, водата и въздуха. Възможно е сазерите да окажат не по -малко влияние върху появата на подводното бойно поле в средата и края на 21 -ви век.
