Většina čtenářů dobře zná pojem „laser“, vytvořený z anglického „laseru“(zesílení světla stimulovanou emisí záření). Lasery vynalezené v polovině 20. století důkladně vstoupily do našeho života, přestože jejich práce v moderních technologiích je pro běžné lidi často neviditelná. Hlavním popularizátorem technologie se staly sci -fi knihy a filmy, ve kterých se lasery staly nedílnou součástí vybavení bojovníků budoucnosti.
Ve skutečnosti prošly lasery dlouhou cestou, protože byly používány hlavně jako průzkumné a určovací prostředky cílů, a teprve nyní by měly zaujmout své místo jako zbraň bojiště, možná radikálně změnit jeho vzhled a vzhled bojových vozidel.
Méně známý je pojem „maser“- vysílač koherentních elektromagnetických vln v centimetrovém rozsahu (mikrovlny), jejichž vzhled předcházel vzniku laserů. A jen velmi málo lidí ví, že existuje jiný typ zdrojů koherentního záření - „saser“.
„Paprsek“zvuku
Slovo „saser“je vytvořeno podobně jako slovo „laser“- Zesílení zvuku stimulovanou emisí záření a označuje generátor koherentních zvukových vln určité frekvence - akustický laser.
Nezaměňujte saser s „audio reflektorem“- technologií pro vytváření směrových zvukových toků, jako příklad si můžeme připomenout vývoj Josepha Pompeje z Massachusettského technologického institutu „Audio Spotlight“. Zvukový reflektor „Audio Spotlight“vysílá paprsek vln v ultrazvukovém rozsahu, který nelineárně interaguje se vzduchem a prodlužuje jeho délku. Délka paprsku audio projektoru může být až 100 metrů, ale intenzita zvuku v něm rychle klesá.
Pokud v laserech existuje generace světelných kvant - fotonů, pak v saserech hrají jejich roli fonony. Na rozdíl od fotonu je fonon kvazičástice zavedená sovětským vědcem Igorem Tammem. Technicky je fonon kvantum vibračního pohybu atomů krystalu nebo kvantum energie spojené se zvukovou vlnou.
"V krystalických materiálech atomy navzájem aktivně interagují a je obtížné uvažovat o takových termodynamických jevech, jako jsou vibrace jednotlivých atomů v nich - získají se obrovské systémy bilionů propojených lineárních diferenciálních rovnic, jejichž analytické řešení není možné." Vibrace atomů krystalu jsou nahrazeny šířením systému zvukových vln v látce, jejichž kvantem jsou fonony. Fonon patří k počtu bosonů a je popsán statistikami Bose - Einsteina. Fonony a jejich interakce s elektrony hrají zásadní roli v moderních pojmech fyziky supravodičů, procesů vedení tepla a procesů rozptylu v pevných látkách. “
První sasery byly vyvinuty v letech 2009-2010. Dvě skupiny vědců představily způsoby získávání laserového záření - pomocí fononového laseru na optických dutinách a fononového laseru na elektronických kaskádách.
Prototypový optický rezonátor navržený fyziky z California Institute of Technology (USA) používá dvojici křemíkových optických rezonátorů ve formě tori s vnějším průměrem asi 63 mikrometrů a vnitřním průměrem 12, 5 a 8, 7 mikrometrů, do kterého je přiváděn laserový paprsek. Změnou vzdálenosti mezi rezonátory je možné upravit frekvenční rozdíl těchto úrovní tak, aby odpovídal akustické rezonanci systému, což má za následek vznik laserového záření o frekvenci 21 megahertzů. Změnou vzdálenosti mezi rezonátory můžete změnit frekvenci zvukového záření.
Vědci z University of Nottingham (UK) vytvořili prototyp saseru na elektronických kaskádách, ve kterém zvuk prochází superlaticí obsahující střídající se vrstvy arzenidu galia a polovodičů hliníku o tloušťce několika atomů. Fonony se hromadí jako lavina pod vlivem další energie a mnohonásobně se odrážejí uvnitř superlattických vrstev, dokud neopustí strukturu ve formě saserového záření s frekvencí asi 440 gigahertzů.
Očekává se, že Sasery způsobí revoluci v mikroelektronice a nanotechnologiích, srovnatelné s laserem. Možnost získání záření s frekvencí terahertzového rozsahu umožní použít sasery pro vysoce přesná měření, získání trojrozměrných obrazů makro-, mikro- a nanostruktur, změnu optických a elektrických vlastností polovodičů při vysokých Rychlost.
Použitelnost saserů ve vojenské oblasti. Senzory
Formát bojového prostředí určuje výběr typu senzorů, které jsou v každém případě nejúčinnější. V letectví jsou hlavním typem průzkumných zařízení radarové stanice (radary) využívající vlnové délky milimetrů, centimetrů, decimetrů a sudých metrů (pro pozemní radary). Pozemní bojiště vyžaduje zvýšené rozlišení pro přesnou identifikaci cíle, čehož lze dosáhnout pouze průzkumem v optickém dosahu. Radary se samozřejmě používají také v pozemní technice, stejně jako optické průzkumné prostředky se používají v letectví, ale zkreslení ve prospěch prioritního použití určitého rozsahu vlnových délek v závislosti na typu formátu bojového prostředí je docela dost zřejmé.
Fyzikální vlastnosti vody výrazně omezují rozsah šíření většiny elektromagnetických vln v optických a radarových rozsazích, zatímco voda poskytuje výrazně lepší podmínky pro průchod zvukových vln, což vedlo k jejich využití pro průzkum a navádění zbraní ponorek (PL) a povrchové lodě (NK) v případě, že tito bojují s podvodním nepřítelem. Hydroakustické komplexy (SAC) se proto staly hlavním prostředkem průzkumu ponorek.
SAC lze použít v aktivním i pasivním režimu. V aktivním režimu SAC vydává modulovaný zvukový signál a přijímá signál odražený od nepřátelské ponorky. Problém je v tom, že nepřítel je schopen detekovat signál ze SAC mnohem dále, než samotný SAC zachytí odražený signál.
V pasivním režimu SAC „poslouchá“zvuky vycházející z mechanismů ponorky nebo nepřátelské lodi a detekuje a klasifikuje cíle na základě jejich analýzy. Nevýhodou pasivního režimu je, že hluk nejnovějších ponorek neustále klesá a je srovnatelný s hlukem v pozadí moře. V důsledku toho je dosah detekce nepřátelských ponorek výrazně snížen.
Antény SAC jsou fázovaná diskrétní pole složitých tvarů, skládající se z několika tisíc piezokeramických nebo optických měničů, které poskytují akustické signály.
Obrazně řečeno, moderní SAC lze srovnávat s radary s pasivními fázovanými anténními poli (PFAR) používanými ve vojenském letectví.
Lze předpokládat, že vzhled saserů umožní vytvořit slibné SAC, které lze podmíněně srovnávat s radary s aktivními fázovanými anténními poli (AFAR), které se staly charakteristickým znakem nejnovějších bojových letadel
V tomto případě lze algoritmus fungování slibných SAC na základě Saserových zářičů v aktivním režimu porovnat s provozem leteckých radarů s AFAR: bude možné generovat signál s úzkým vzorem směrovosti, zajistit pokles směrovost na rušičku a vlastní rušení.
Možná bude realizována konstrukce trojrozměrných akustických hologramů objektů, které lze transformovat za účelem získání obrazu a dokonce i vnitřní struktury zkoumaného objektu, což je pro jeho identifikaci nesmírně důležité. Možnost vzniku směrového záření zkomplikuje nepříteli detekci zdroje zvuku, když je SAC v aktivním režimu, aby detekoval přirozené a umělé překážky, když se ponorka pohybuje v mělké vodě a detekuje mořské miny.
Je třeba si uvědomit, že vodní prostředí výrazně více ovlivní „zvukový paprsek“ve srovnání se způsobem, jakým atmosféra ovlivňuje laserové záření, což bude vyžadovat vývoj vysoce výkonných laserových naváděcích a korekčních systémů, a v žádném případě to nebude jako „laserový paprsek“- divergence laserového záření bude mnohem větší.
Použitelnost saserů ve vojenské oblasti. Zbraň
Navzdory skutečnosti, že se lasery objevily v polovině minulého století, jejich použití jako zbraní zajišťujících fyzické ničení cílů se stává realitou až nyní. Lze předpokládat, že stejný osud čeká sasery. Přinejmenším „zvuková děla“podobná těm, která jsou zobrazena v počítačové hře „Command & Conquer“, budou muset počkat velmi, velmi dlouho (pokud je vytvoření takových vůbec možné).
Při vykreslení analogie s lasery lze předpokládat, že na základě saserů lze v budoucnu vytvořit komplexy sebeobrany, koncepčně podobné ruskému systému vzdušné obrany L-370 „Vitebsk“(„prezident-S“)), určené k boji proti raketám namířeným na letadlo s infračervenými naváděcími hlavami pomocí opticko-elektronické odrušovací stanice (OECS), která obsahuje laserové zářiče, které oslepují naváděcí hlavu střely.
Na druhé straně palubní sebeobranný systém ponorek založený na vysílačích Saser lze použít k boji proti nepřátelským torpédům a minovým zbraním s akustickým naváděním.
závěry
Použití saserů jako prostředků průzkumu a výzbroje nadějných ponorek je s největší pravděpodobností přinejmenším střednědobé, nebo dokonce vzdálené vyhlídky. Přesto je třeba nyní vytvořit základy této perspektivy a vytvořit tak základ pro budoucí vývojáře slibné vojenské techniky.
Ve 20. století se lasery staly nedílnou součástí moderních průzkumných a cílových systémů. Na přelomu 20. a 21. století již bojovníka bez AFAR radaru nelze považovat za vrchol technologického pokroku a bude nižší než jeho konkurenti s radarem AFAR.
V příštím desetiletí bojové lasery radikálně změní tvář bojiště na zemi, na vodě i ve vzduchu. Je možné, že sasery budou mít na vzhled podmořského bojiště v polovině a na konci 21. století neméně vliv.
