اکثر خوانندگان از مفهوم "لیزر" که از "لیزر" انگلیسی (تقویت نور با انتشار تحریک تابش) تشکیل شده است ، به خوبی آگاه هستند. لیزرهایی که در اواسط قرن بیستم اختراع شده اند کاملاً وارد زندگی ما شده اند ، اگرچه کار آنها در فناوری مدرن اغلب برای مردم عادی نامرئی است. متداول کننده اصلی این فناوری ، کتاب ها و فیلم های علمی تخیلی شده است که در آنها لیزرها به بخشی جدایی ناپذیر از تجهیزات رزمندگان آینده تبدیل شده اند.
در حقیقت ، لیزرها راه زیادی را طی کرده اند و عمدتا به عنوان ابزار شناسایی و تعیین هدف مورد استفاده قرار می گیرند و فقط در حال حاضر آنها باید به عنوان سلاحی در میدان جنگ جای خود را بگیرند و احتمالاً ظاهر آن و ظاهر وسایل نقلیه جنگی را به طور اساسی تغییر دهند.
مفهوم "میزر" - ساطع کننده امواج الکترومغناطیسی منسجم در محدوده سانتی متر (امواج مایکروویو) ، که ظاهر آنها قبل از ایجاد لیزر بود ، کمتر شناخته شده است. و تعداد کمی از مردم می دانند که نوع دیگری از منابع تابش منسجم وجود دارد - "saser".
"پرتو" صدا
کلمه "saser" مشابه کلمه "لیزر" - تقویت صدا با انتشار تابش تحریک شده و مولد امواج صوتی منسجم با فرکانس مشخص - لیزر آکوستیک را نشان می دهد.
یک ساسر را با "نورافکن صوتی" اشتباه نکنید - یک فناوری برای ایجاد جریانهای صوتی جهت دار ، به عنوان مثال می توانیم توسعه جوزف پومپی از موسسه فناوری ماساچوست "Audio Spotlight" را به یاد آوریم. نورافکن صوتی "Audio Spotlight" پرتویی از امواج را در محدوده اولتراسونیک ساطع می کند ، که با تعامل غیر خطی با هوا ، طول آنها را به صدا افزایش می دهد. طول پرتو یک پروژکتور صوتی می تواند تا 100 متر باشد ، اما شدت صدا در آن به سرعت کاهش می یابد.
اگر در لیزرها نسلی از کوانتوم نور وجود داشته باشد ، در ساسرها نقش آنها توسط فونون ها انجام می شود. بر خلاف فوتون ، فونون یک شبه ذره است که توسط دانشمند شوروی ایگور تام معرفی شده است. از نظر فنی ، فونون یک کوانتوم حرکت ارتعاشی اتم های کریستال یا یک کوانتوم انرژی مرتبط با یک موج صوتی است.
"در مواد کریستالی ، اتم ها به طور فعال با یکدیگر تعامل دارند و دشوار است که چنین پدیده های ترمودینامیکی را به عنوان ارتعاشات اتم های فردی در آنها در نظر بگیریم - سیستم های عظیمی از تریلیون معادلات دیفرانسیل خطی به هم پیوسته به دست می آیند ، که راه حل تحلیلی آنها غیرممکن است. ارتعاشات اتم های کریستال با انتشار سیستمی از امواج صوتی در این ماده جایگزین می شود که کوانتوم آنها فونون است. فونون متعلق به تعداد بوزون ها است و توسط آمار Bose - Einstein شرح داده شده است. فونونها و تعامل آنها با الکترونها نقش اساسی در مفاهیم مدرن فیزیک ابررساناها ، فرآیندهای هدایت گرما و فرآیندهای پراکندگی در جامدات ایفا می کنند."
اولین ساسرها در سال 2009-2010 توسعه یافتند. دو گروه از دانشمندان روشهای تابش لیزر را ارائه کردند - استفاده از لیزر فونون بر روی حفره های نوری و لیزر فونون بر روی آبشارهای الکترونیکی.
نمونه اولیه ساسر رزوناتور نوری که توسط فیزیکدانان موسسه فناوری کالیفرنیا (ایالات متحده) طراحی شده است ، از یک جفت تشدید کننده نوری سیلیکون به شکل tori با قطر بیرونی حدود 63 میکرومتر و قطر داخلی 12 ، 5 و 8 ، 7 میکرومتر استفاده می کند. ، که در آن پرتو لیزر تغذیه می شود. با تغییر فاصله بین رزوناتورها ، می توان تفاوت فرکانسی این سطوح را طوری تنظیم کرد که با رزونانس صوتی سیستم مطابقت داشته باشد ، که منجر به تشکیل تابش لیزر با فرکانس 21 مگاهرتز می شود. با تغییر فاصله بین رزوناتورها ، می توانید فرکانس تابش صوت را تغییر دهید.
دانشمندان دانشگاه ناتینگهام (انگلستان) نمونه اولیه ای از یک ساسر را روی آبشارهای الکترونیکی ایجاد کرده اند که در آن صدا از ابر شبکه ای حاوی لایه های متناوب آرسنید گالیم و نیمه رساناهای آلومینیومی با ضخامت چند اتم عبور می کند. فونونها مانند بهمن تحت تأثیر انرژی اضافی تجمع می یابند و بارها در لایه های فوق شبکه منعکس می شوند تا زمانی که ساختار را به شکل تابش ساسر با فرکانس حدود 440 گیگاهرتز ترک می کنند.
انتظار می رود دستگاه های ساسر انقلابی در زمینه میکروالکترونیک و فناوری نانو ایجاد کنند که قابل مقایسه با لیزرها است. امکان بدست آوردن تشعشعات با فرکانس محدوده تراهرتز امکان استفاده از ساسرها را برای اندازه گیری های با دقت بالا ، بدست آوردن تصاویر سه بعدی از ساختارهای کلان ، میکرو و نانوساختارها ، تغییر خواص نوری و الکتریکی نیمه هادی ها در بالا فراهم می کند. سرعت.
کاربرد ساسرها در زمینه نظامی سنسورها
قالب محیط رزمی ، نوع حسگرهایی را که در هر مورد م effectiveثرتر هستند تعیین می کند. در حمل و نقل هوایی ، نوع اصلی تجهیزات شناسایی ایستگاه های راداری (رادارها) است که از طول موج میلی متر ، سانتی متر ، دسی متر و حتی متر (برای رادارهای زمینی) استفاده می کند. میدان نبرد زمینی برای شناسایی دقیق هدف به وضوح بیشتری نیاز دارد ، که این امر تنها با شناسایی در محدوده نوری امکان پذیر است. البته ، رادارها در فناوری زمینی نیز مورد استفاده قرار می گیرند و همچنین وسایل شناسایی نوری در حمل و نقل هوایی استفاده می شود ، اما با این حال ، تعصب به نفع استفاده از اولویت محدوده طول موج مشخص ، بسته به نوع قالب محیط جنگی ، کاملاً واضح.
خواص فیزیکی آب محدوده انتشار بیشتر امواج الکترومغناطیسی را در محدوده نوری و راداری به طور قابل توجهی محدود می کند ، در حالی که آب شرایط بسیار بهتری را برای عبور امواج صوتی فراهم می کند ، که منجر به استفاده از آنها برای شناسایی و هدایت سلاح های زیردریایی (PL) شد. و کشتی های سطحی (NK) در صورتی که دومی با یک دشمن زیر آب بجنگند. بر این اساس ، مجتمع های هیدروآکوستیک (SAC) ابزار اصلی شناسایی زیردریایی ها شدند.
SAC ها را می توان در دو حالت فعال و غیر فعال استفاده کرد. در حالت فعال ، SAC یک سیگنال صوتی تعدیل شده منتشر می کند و یک سیگنال منعکس شده از زیردریایی دشمن را دریافت می کند. مشکل این است که دشمن می تواند سیگنال SAC را بسیار بیشتر از آنکه خود SAC سیگنال منعکس شده را تشخیص دهد تشخیص دهد.
در حالت غیرفعال ، SAC به صداهایی که از مکانیسم های یک زیردریایی یا کشتی دشمن ناشی می شود "گوش" می دهد و اهداف را بر اساس تجزیه و تحلیل آنها شناسایی و طبقه بندی می کند. عیب حالت غیرفعال این است که سر و صدای جدیدترین زیردریایی ها به طور مداوم در حال کاهش است و با سر و صدای پس زمینه دریا قابل مقایسه است. در نتیجه ، محدوده تشخیص زیردریایی های دشمن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
آنتن های SAC آرایه های گسسته مرحله ای از اشکال پیچیده هستند که شامل چندین هزار مبدل پیزو سرامیکی یا فیبر نوری هستند که سیگنال های صوتی را ارائه می دهند.
از نظر تصویری ، SAC های مدرن را می توان با رادارهایی با آرایه های آنتن مرحله ای منفعل (PFAR) که در هوانوردی نظامی استفاده می شود مقایسه کرد.
می توان فرض کرد که ظاهر ساسرها ایجاد SAC های امیدوار کننده را ممکن می سازد ، که می توان آنها را به طور مشروط با رادارهای دارای آرایه های آنتن مرحله ای فعال (AFAR) مقایسه کرد که به عنوان مشخصه جدیدترین هواپیماهای رزمی تبدیل شده اند
در این مورد ، الگوریتم عملکرد SAC های امیدوار کننده بر اساس ساطع کننده های Saser در حالت فعال را می توان با عملکرد رادارهای هواپیمایی با AFAR مقایسه کرد: امکان تولید سیگنال با الگوی هدایت باریک و اطمینان از افت در الگوی جهت دهی به گیرنده و خود مختل کننده
شاید ، ساخت هولوگرام های آکوستیک سه بعدی از اجسام محقق شود ، که می تواند برای به دست آوردن تصویر و حتی ساختار داخلی شی مورد مطالعه تغییر شکل دهد ، که برای شناسایی آن بسیار مهم است. احتمال تشکیل تابش جهت دار ، تشخیص منبع صوتی را برای دشمن در شرایطی که SAC در حالت فعال است برای تشخیص موانع طبیعی و مصنوعی هنگام حرکت یک زیردریایی در آبهای کم عمق و تشخیص مین های دریایی دشوار می کند.
باید درک کرد که محیط آبزی در مقایسه با نحوه تأثیر جو بر تابش لیزر ، بر "پرتو صوتی" تأثیر بیشتری می گذارد ، که مستلزم توسعه سیستم های هدایت و تصحیح لیزر با عملکرد بالا است ، و در هر صورت چنین نخواهد بود. مانند "پرتو لیزر" - واگرایی تابش لیزر بسیار بیشتر خواهد بود.
کاربرد ساسرها در زمینه نظامی سلاح
علیرغم این واقعیت که لیزرها در اواسط قرن گذشته ظاهر شدند ، استفاده از آنها به عنوان سلاح هایی که باعث تخریب فیزیکی اهداف می شود ، در حال حاضر به واقعیت تبدیل شده است. می توان فرض کرد که همان سرنوشت در انتظار ماهیگیران است. حداقل ، "توپ های صوتی" مشابه آنچه در بازی رایانه ای "Command & Conquer" به تصویر کشیده شده است ، باید مدت زمان بسیار بسیار طولانی منتظر بماند (در صورت امکان ایجاد چنین چیزی).
با مقایسه با لیزرها ، می توان فرض کرد که بر اساس ساسرها ، در آینده می توان مجموعه های دفاع شخصی ایجاد کرد ، شبیه به سیستم دفاع هوایی روسیه L-370 "Vitebsk" ("President-S")) ، طراحی شده برای مقابله با موشک هایی که هواپیمایی با سر مادون قرمز با استفاده از ایستگاه سرکوب نوری و الکترونیکی (OECS) هدف قرار می دهند ، که شامل اشعه های لیزری است که سر موشک را کور می کند.
به نوبه خود ، سیستم دفاع شخصی زیردریایی ها بر اساس ساطع کننده Saser می تواند برای مقابله با اژدر دشمن و سلاح های مین با هدایت صوتی مورد استفاده قرار گیرد.
نتیجه گیری
استفاده از ساسرها به عنوان ابزارهای شناسایی و تسلیح زیردریایی های امیدوارکننده به احتمال زیاد حداقل یک میان مدت یا حتی دورنمای دور است. با این وجود ، اساس این چشم انداز باید در حال حاضر شکل بگیرد و زمینه ای برای توسعه دهندگان آینده تجهیزات نظامی امیدوار کننده ایجاد شود.
در قرن بیستم ، لیزرها به بخشی جدایی ناپذیر از سیستم های شناسایی و تعیین هدف مدرن تبدیل شده اند. در آغاز قرن 20 و 21 ، جنگنده بدون رادار AFAR را دیگر نمی توان به عنوان اوج پیشرفت فناوری در نظر گرفت و با رادار AFAR از رقبای خود پایین تر خواهد بود.
در دهه آینده ، لیزرهای رزمی چهره میدان جنگ را در زمین ، آب و هوا به طور اساسی تغییر می دهند. این احتمال وجود دارد که ساسرها تأثیر کمتری بر ظاهر میدان نبرد زیر آب در اواسط و پایان قرن 21 داشته باشند.
