Радиоволны и человек. О чем расскажет невидимое?

В нашу жизнь всерьез и надолго вошли радиоволны — электромагнитные колебания пространства. Это и сотовые телефоны, и телевидение, и микроволновые печи, и лечебная аппаратура, и многое-многое другое.

Хотя сами волны мы не видим, они могут многое увидеть и рассказать. Давно и успешно радиоволны применяются в радиолокации. Радиолокатор — такое устройство, которое с помощью электромагнитных волн может наблюдать различные предметы на большом удалении или те, что не видят наши глаза, а также отслеживать их характеристики. Другие названия — радиолокационная станция (РЛС) или радар (сокращенно от англ. Radio Detection and Ranging — радиообнаружение и дальнометрия).

В повседневной жизни мы достаточно часто встречаемся с этими устройствами. И если в нашем представлении радар — это какая-то военная штуковина с огромными антеннами и большим радиусом действия (как тот, например, который НАТО хочет установить в Чехии и наблюдать за воздушной обстановкой за тысячи километров), то интересно будет узнать, что есть, например, и ручные виды этой аппаратуры. У инспектора ДПС это радар — измеритель скорости, гроза лихачей. У кладоискателя — металлодетектор, возможность сорвать неплохой куш. У строителя или геодезиста — дальномер, этот прибор использует лазерный импульс и тоже работает как своего рода локатор. Даже женщины все чаще пользуются радаром. Парковочным.

В основе работы большинства устройств лежит один и тот же принцип — явление отражения радиоволн от препятствий. Это явление наблюдал еще Генрих Герц в 1886−89 годах, когда проводил свои эксперименты. А испытания первой в мире радиолокационной станции прошли в 1934 году в Ленинграде. Но это были первые, очень робкие шаги в этой области.

Излучаемый антенной со скоростью света сигнал в виде импульсов или непрерывных колебаний рассеивается встречающимся на его пути препятствием. Часть сигнала возвращается обратно в приемник, обрабатывается, и на основе измерения его параметров делаются выводы о характеристиках препятствия. Количество электромагнитной энергии, вернувшейся обратно, говорит о размерах и конфигурации предмета. Измеряя задержку времени между излученным сигналом и принятым, рассчитывают дальность. Сравнивая частоту отраженной волны и частоту излучения, судят о скорости объекта. (Так называемый эффект Допплера. Этим способом очень точно измеряют скорость не только движущихся автомобилей, но и гораздо более крупных тел, например, планет. ) Таким образом, зная направление, откуда пришел сигнал, получаем координаты цели и характеристики ее движения.

В зависимости от области применения, радары различаются принадлежностью к военным или гражданским организациям, типом зондирующего сигнала, мощностью, зоной действия, способом обзора пространства, частотным диапазоном и многими другими параметрами.

Наверняка некоторые видели такие устройства вблизи аэропортов. Это большие, вытянутые по горизонту сетчатые овалы или прямоугольники, которые крутятся вокруг своей оси. С их помощью на центральный пульт поступает информация обо всех воздушных судах, которые находятся в зоне видимости РЛС. В этом случае овал в виде сетчатой конструкции является отражателем приемо-передающей антенны, с помощью которой станция передает и принимает отраженные импульсы. В качестве устройства отображения воздушного пространства у оператора имеется индикатор кругового обзора, на котором синхронно с вращением антенны вращается развертка экрана. На этом экране в виде точек или черточек отображаются самолеты и их характеристики, которые в настоящее время «видит» наш радар. Ориентируясь по ним, диспетчер отдает те или иные указания пилотам.

Надо сказать, что в настоящее время большинство современных летательных и плавательных аппаратов имеют подобные устройства на своем борту. Ведь это глаза и уши команды в современный век скоростей и мгновенно меняющейся обстановки.

Сложно перечислить все виды вооружения и области народного хозяйства, использующие в своей деятельности радиолокацию. Внедрение вычислительной техники, достижения в области науки позволили сделать огромный шаг в развитии военных комплексов, навигации, метеорологии, астрономии, разведки полезных ископаемых и многого другого, где используется радиолокация.

Современные радары и выглядят по-другому. Им уже не обязательно крутить свою антенну механически. При использовании фазированной антенной решетки — современного вида приемо-передающего устройства — формирование луча, сканирующего пространство, происходит с помощью управляющего напряжения, подающегося на специальные элементы (фазовращатели). Обработка сигнала и управление осуществляется мощной системой вычисления, что позволяет получить данные с высокой точностью. Да и отображение обстановки можно вывести на плазменный экран с наложенной спутниковой картой местности и прикрепленной легендой каждого наблюдаемого или сопровождаемого объекта.

Единственное, что остается неизменным, это принципы работы радиолокации, открытые на границе 19−20 веков, и служащие нам до сих пор.