يدرك معظم القراء جيدًا مفهوم "الليزر" المكون من "الليزر" الإنجليزي (تضخيم الضوء عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع). دخلت الليزر الذي تم اختراعه في منتصف القرن العشرين حياتنا تمامًا ، على الرغم من أن عملهم في التكنولوجيا الحديثة غالبًا ما يكون غير مرئي للناس العاديين. أصبح المشهور الرئيسي للتكنولوجيا كتب الخيال العلمي والأفلام ، حيث أصبح الليزر جزءًا لا يتجزأ من معدات مقاتلي المستقبل.
في الواقع ، قطع الليزر شوطًا طويلًا ، حيث يتم استخدامه بشكل أساسي كوسيلة للاستطلاع وتحديد الهدف ، والآن فقط يجب أن يحل محلها كسلاح في ساحة المعركة ، وربما يغير مظهره وظهور المركبات القتالية بشكل جذري.
ما هو أقل شهرة هو مفهوم "مازر" - وهو باعث للموجات الكهرومغناطيسية المتماسكة في نطاق السنتيمتر (الموجات الدقيقة) ، والتي سبق ظهورها إنشاء الليزر. وقلة قليلة من الناس يعرفون أن هناك نوعًا آخر من مصادر الإشعاع المتماسك - "السيزر".
"شعاع" الصوت
تتشكل كلمة "saser" بشكل مشابه لكلمة "laser" - تضخيم الصوت عن طريق الانبعاث المستحث للإشعاع وتشير إلى مولد موجات صوتية متماسكة بتردد معين - ليزر صوتي.
لا تخلط بين السيزر و "الأضواء الصوتية" - وهي تقنية لإنشاء تيارات صوتية اتجاهية ، كمثال يمكننا أن نتذكر تطوير جوزيف بومبي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا "Audio Spotlight". تبعث الأضواء الصوتية "Audio Spotlight" شعاعًا من الموجات في نطاق الموجات فوق الصوتية ، والتي تتفاعل مع الهواء بشكل غير خطي ، مما يزيد من طولها إلى الصوت. يمكن أن يصل طول شعاع جهاز عرض الصوت إلى 100 متر ، ومع ذلك ، تقل شدة الصوت فيه بسرعة.
إذا كان هناك جيل من الفوتونات الكمومية الخفيفة في الليزر ، فإن الفونونات تلعب دورها في أجهزة الليزر. على عكس الفوتون ، فإن الفونون هو شبه جسيم قدمه العالم السوفيتي إيغور تام. من الناحية الفنية ، الفونون عبارة عن كمية من الحركة الاهتزازية للذرات البلورية أو كمية من الطاقة المرتبطة بموجة صوتية.
"في المواد البلورية ، تتفاعل الذرات بشكل فعال مع بعضها البعض ، ومن الصعب اعتبار هذه الظواهر الديناميكية الحرارية مثل اهتزازات الذرات الفردية فيها - يتم الحصول على أنظمة ضخمة من تريليونات من المعادلات التفاضلية الخطية المترابطة ، والتي يكون الحل التحليلي لها مستحيلاً. يتم استبدال اهتزازات ذرات البلورة بانتشار نظام من الموجات الصوتية في المادة ، تكون كماته الفونونات. ينتمي الفونون إلى عدد البوزونات ويتم وصفه بواسطة إحصائيات بوز-آينشتاين. تلعب الفونونات وتفاعلها مع الإلكترونات دورًا أساسيًا في المفاهيم الحديثة لفيزياء الموصلات الفائقة وعمليات التوصيل الحراري وعمليات التشتت في المواد الصلبة ".
تم تطوير أول sasers في 2009-2010. قدمت مجموعتان من العلماء طرقًا للحصول على إشعاع الليزر - باستخدام ليزر فونون على التجاويف الضوئية وليزر فونون على الشلالات الإلكترونية.
يستخدم نموذج أولي للرنان البصري السيزر المصمم من قبل علماء الفيزياء من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (الولايات المتحدة الأمريكية) زوجًا من الرنانات الضوئية السيليكونية على شكل توري بقطر خارجي يبلغ حوالي 63 ميكرومتر وقطر داخلي يبلغ 12 و 5 و 8 و 7 ميكرومتر ، حيث يتم تغذية شعاع الليزر. من خلال تغيير المسافة بين الرنانات ، من الممكن ضبط اختلاف التردد لهذه المستويات بحيث يتوافق مع الرنين الصوتي للنظام ، مما ينتج عنه تكوين إشعاع ليزر بتردد 21 ميغا هرتز. من خلال تغيير المسافة بين الرنانات ، يمكنك تغيير تردد إشعاع الصوت.
ابتكر علماء من جامعة نوتنغهام (المملكة المتحدة) نموذجًا أوليًا من السيزر على شلالات إلكترونية ، حيث يمر الصوت عبر شبكة فائقة تحتوي على طبقات متناوبة من زرنيخيد الغاليوم وأشباه الموصلات المصنوعة من الألومنيوم بسمك عدة ذرات. تتراكم الفونونات مثل الانهيار الجليدي تحت تأثير الطاقة الإضافية وتنعكس عدة مرات داخل طبقات الشبكة الفائقة حتى تغادر الهيكل على شكل إشعاع ساسر بتردد يبلغ حوالي 440 جيجاهيرتز.
من المتوقع أن تحدث Sasers ثورة في الإلكترونيات الدقيقة وتكنولوجيا النانو ، على غرار الليزر. ستتيح إمكانية الحصول على إشعاع بتردد مدى تيراهيرتز إمكانية استخدام سايزر للقياسات عالية الدقة ، والحصول على صور ثلاثية الأبعاد للبنى الكلية والجزئية والنانوية ، وتغيير الخصائص البصرية والكهربائية لأشباه الموصلات على مستوى عالٍ. سرعة.
قابلية تطبيق sasers في المجال العسكري. مجسات
يحدد شكل البيئة القتالية اختيار نوع المستشعرات الأكثر فعالية في كل حالة. في مجال الطيران ، النوع الرئيسي من معدات الاستطلاع هو محطات الرادار (الرادارات) ، باستخدام أطوال موجية مليمترات وسنتيمتر وديسيمتر وحتى متر (للرادار الأرضي). تتطلب ساحة المعركة الأرضية دقة أكبر لتحديد الهدف بدقة ، والذي لا يمكن تحقيقه إلا عن طريق الاستطلاع في المدى البصري. بالطبع ، تُستخدم الرادارات أيضًا في التكنولوجيا الأرضية ، وكذلك تُستخدم وسائل الاستطلاع البصري في الطيران ، ولكن لا يزال التحيز لصالح الأولوية في استخدام نطاق معين من الطول الموجي ، اعتمادًا على نوع تنسيق بيئة القتال ، هو تمامًا. بديهي.
تحد الخواص الفيزيائية للماء بشكل كبير من مدى انتشار معظم الموجات الكهرومغناطيسية في المدى البصري والرادار ، بينما توفر المياه ظروفًا أفضل بكثير لمرور الموجات الصوتية ، مما أدى إلى استخدامها للاستطلاع والتوجيه لأسلحة الغواصات (PL) والسفن السطحية (NK) في حالة ما إذا كانت الأخيرة تقاتل عدوًا تحت الماء. وفقًا لذلك ، أصبحت المجمعات الصوتية المائية (SAC) الوسيلة الرئيسية لاستطلاع الغواصات.
يمكن استخدام SAC في كل من الوضعين النشط والسلبي. في الوضع النشط ، ترسل SAC إشارة صوتية معدلة ، وتستقبل إشارة تنعكس من غواصة معادية. تكمن المشكلة في أن العدو قادر على اكتشاف الإشارة من SAC إلى مسافة أبعد بكثير مما يلتقط SAC نفسه الإشارة المنعكسة.
في الوضع الخامل ، "يستمع" SAC إلى الضوضاء الصادرة عن آليات الغواصة أو سفينة العدو ، ويكشف ويصنف الأهداف بناءً على تحليلها. عيب الوضع السلبي هو أن ضوضاء أحدث الغواصات تتناقص باستمرار ، وتصبح قابلة للمقارنة مع ضوضاء خلفية البحر. نتيجة لذلك ، تم تقليل نطاق الكشف عن غواصات العدو بشكل كبير.
هوائيات SAC عبارة عن صفائف منفصلة مرحلية من الأشكال المعقدة ، وتتألف من عدة آلاف من محولات الطاقة من السيراميك بيزوسيراميك أو الألياف الضوئية التي توفر إشارات صوتية.
من الناحية المجازية ، يمكن مقارنة SACs الحديثة بالرادارات ذات صفيفات الهوائيات المنفعلة الطور (PFAR) المستخدمة في الطيران العسكري.
يمكن افتراض أن ظهور sasers سيجعل من الممكن إنشاء SACs واعدة ، والتي يمكن مقارنتها بشكل مشروط بالرادارات ذات صفيفات الهوائي المرحلي النشط (AFAR) ، والتي أصبحت سمة مميزة لأحدث الطائرات المقاتلة
في هذه الحالة ، يمكن مقارنة خوارزمية تشغيل SACs الواعدة القائمة على بواعث Saser في الوضع النشط بتشغيل رادارات الطيران باستخدام AFAR: سيكون من الممكن إنشاء إشارة بنمط اتجاه ضيق ، وضمان تراجع في نمط الاتجاه إلى جهاز التشويش والتشويش الذاتي.
ربما ، سيتم تحقيق بناء صور ثلاثية الأبعاد للأشياء الصوتية ، والتي يمكن تحويلها للحصول على صورة وحتى الهيكل الداخلي للكائن قيد الدراسة ، وهو أمر مهم للغاية لتحديد هويته. إن احتمال تكوين إشعاع اتجاهي سيجعل من الصعب على العدو اكتشاف مصدر الصوت عندما يكون SAC في الوضع النشط لاكتشاف العوائق الطبيعية والاصطناعية عندما تتحرك الغواصة في المياه الضحلة ، وتكشف عن الألغام البحرية.
يجب أن يكون مفهوماً أن البيئة المائية ستؤثر بشكل كبير على "شعاع الصوت" مقارنة بالطريقة التي يؤثر بها الغلاف الجوي على إشعاع الليزر ، الأمر الذي يتطلب تطوير أنظمة توجيه وتصحيح عالية الأداء بالليزر ، وعلى أي حال لن يكون كذلك مثل "شعاع الليزر" - سيكون تباين إشعاع الليزر أكبر بكثير.
قابلية تطبيق sasers في المجال العسكري. سلاح
على الرغم من حقيقة ظهور الليزر في منتصف القرن الماضي ، إلا أن استخدامها كأسلحة توفر تدميرًا ماديًا للأهداف أصبح حقيقة واقعة الآن فقط. يمكن الافتراض أن نفس المصير ينتظر الساسرات. على الأقل ، فإن "المدافع الصوتية" المشابهة لتلك التي تم تصويرها في لعبة الكمبيوتر "Command & Conquer" يجب أن تنتظر وقتًا طويلاً جدًا (إذا كان إنشاء مثل هذا ممكنًا على الإطلاق).
عند رسم تشابه مع الليزر ، يمكن الافتراض أنه على أساس sasers ، في المستقبل ، يمكن إنشاء مجمعات للدفاع عن النفس ، على غرار نظام الدفاع الجوي الروسي L-370 "Vitebsk" ("President-S")) ، المصممة لمواجهة الصواريخ التي تستهدف طائرة برؤوس صاروخية موجهة بالأشعة تحت الحمراء باستخدام محطة إخماد إلكترونية بصرية (OECS) ، والتي تشتمل على بواعث ليزر تعمل على حجب رأس توجيه الصاروخ.
في المقابل ، يمكن استخدام نظام الدفاع الذاتي على متن الغواصات القائم على بواعث Saser لمواجهة طوربيد العدو وألغام الأسلحة بتوجيه صوتي.
الاستنتاجات
إن استخدام القذائف كوسيلة للاستطلاع والتسليح للغواصات الواعدة هو على الأرجح متوسط المدى على الأقل ، أو حتى بعيد المدى. ومع ذلك ، يجب تشكيل أسس هذا المنظور الآن ، مما يخلق أساسًا للمطورين المستقبليين للمعدات العسكرية الواعدة.
في القرن العشرين ، أصبح الليزر جزءًا لا يتجزأ من أنظمة الاستطلاع الحديثة وتحديد الأهداف. في مطلع القرنين العشرين والحادي والعشرين ، لم يعد يمكن اعتبار المقاتل بدون رادار AFAR ذروة التقدم التكنولوجي وسيكون أدنى من منافسيه باستخدام رادار AFAR.
في العقد المقبل ، ستغير أشعة الليزر القتالية بشكل جذري وجه ساحة المعركة على الأرض والماء والجو. من المحتمل ألا يكون للأسلحة النارية تأثير أقل على مظهر ساحة المعركة تحت الماء في منتصف ونهاية القرن الحادي والعشرين.
