Радиоэлектроника в нашей жизни
Шрифт:
Большинство современных радиолокационных установок работает по принципу радиоэхо. О том, что такое эхо, знает каждый. Оказалось, что радиоволны тоже могут отражаться. Это заметил еще А. С. Попов во время опытов на Балтийском море в 1897 году. Ученый предсказал, что, используя отражение радиоволн, можно определять местоположение кораблей.
Радиолокатор, или радар, работает прерывисто, подобно пулемету. Один за другим посылает он радиоимпульсы в каком-либо направлении. Встретив на своем пути цель, скажем, самолет, радиоволны отражаются от нее и частично возвращаются обратно. Антенна чувствительного радиоприемника воспринимает отраженный сигнал, что говорит о том, что в данном направлении находится какой-то объект.
Радиолокатор определяет не только направление, в котором находится цель, но и расстояние до нее. Ведь скорость распространения электромагнитной волны известна. Поэтому, чтобы определить расстояние до цели, достаточно знать время, необходимое для преодоления этого расстояния. Конечно, никакие механические часы не могут измерить время, составляющее миллионные доли секунды. Но это делают электронные часы. Основной деталью таких «часов» служит электронно-лучевая трубка, во многом похожая на ту, которая применяется в телевидении.
На экране радиолокатора видна светящаяся черта. Когда направленные радиоволны встречают на своем пути какой-либо объект, на светящейся линии возникает «всплеск» (рис. 5).
Рис. 5. «Радиовсплеск».
Чем дальше цель, тем он правее от начала линии. Под линией нанесена километровая масштабная шкала. По ней оператор быстро определяет расстояние до объекта [4] .
Современные радиолокационные станции — это сложнейшие радиоэлектронные устройства, включающие в себя тысячи радиодеталей.
4
Подробнее об этом читайте в брошюре «Научно-популярной библиотеки» Гостехиздата: Ф. И. Честнов, Радиолокация.
Радиолокация сыграла очень большую роль во второй мировой войне. С помощью радаров определялось местонахождение и количество самолетов, участвующих в нападении на тот или иной объект, обнаруживались всплывающие для атаки подводные лодки, осуществлялось руководство морскими сражениями и воздушными боями.
В ходе войны были созданы специальные «панорамные» радиолокаторы, служащие для бомбометания через облака. Экран такой станции воспроизводит, подобно карте, местность, над которой пролетает самолет. На экране отчетливо видны берега рек, города, мосты.
Были сконструированы миниатюрные радиолокационные станции для зенитных снарядов. Когда снаряд вылетал из орудийного ствола, станция начинала излучать импульсы радиоволн. Приемная часть станции, тоже расположенная в снаряде, принимала отраженные от обстреливаемого самолета волны. В тот момент, когда сила отраженных импульсов достигала максимальной величины (это значило, что снаряд находится на самом близком расстоянии от самолета), снаряд взрывался и поражал цель осколками.
Несмотря на то, что первое свое практическое применение радиолокация нашла на войне, роль ее в мирной жизни не менее велика. Радиолокационные методы исследования имеют большое значение для развития таких наук, как астрономия, метеорология, спектроскопия, геодезия и др.
Возьмем в качестве примера геодезию. Сейчас геодезисты успешно пользуются радиолокационными установками при изучении размеров и формы земной поверхности. Для получения точных данных о рельефе местности до последнего времени пользовались аэрофотосъемкой. Работа нередко затягивалась из-за плохой погоды. Применение радиолокатора позволяет проводить работы при любой погоде. Радиолокатор, работающий на волне около одного сантиметра, устанавливается на самолете и узким лучом «прощупывает» кольцевой участок местности под самолетом. На экране отчетливо виден рельеф местности. Скорость такой «съемки» достигает 750 квадратных километров в час.
Не менее велика помощь радиолокации метеорологам, предсказывающим погоду. Для предсказания погоды и всех ее изменений очень важно знать температуру и давление воздуха, а также силу и направление ветра в верхних слоях атмосферы. Чтобы получить эти данные, в воздух поднимаются аэростаты, самолеты, шары и даже артиллерийские снаряды, снабженные необходимыми приборами. Особенно интересуют метеорологов воздушные течения.
Для изучения ветра в воздух запускают резиновый шар, наполненный самым легким газом — водородом. Раньше за шаром следили с помощью специальных зрительных труб. Дальность наблюдения при этом, естественно, получалась небольшой. Сейчас для наблюдения нередко используют радиолокатор, который гораздо дольше «не выпускает» шар из виду.
С помощью радиолокаторов удается обнаружить приближение дождевого фронта. На экране в этом случае появляются яркие пятна, движущиеся в определенном направлении. Очень короткие радиоволны позволяют нащупать и облака, находящиеся на огромном расстоянии от станции; удается точно определить место образования урагана и т. д. Все эти данные имеют большое практическое значение.
О других применениях радиолокации мы еще будем рассказывать дальше.
РАДИО И ТРАНСПОРТ
Радиомаяки и пеленгаторы
В течение столетий моряки, находясь в открытом море, определяли местоположение своего корабля по небесным светилам и компасам. Но плохая погода, облачность, туман нередко были причиной того, что корабль сбивался с курса, терял ориентировку. Требовалось надежное средство, с помощью которого можно было бы определять местоположение корабля независимо от времени суток и состояния погоды. Необходимость в таком средстве особенно возросла после того, как появился воздушный транспорт. Таким надежным средством ориентировки кораблей и самолетов явилась радионавигация. В настоящее время на каждом достаточно крупном самолете или на большом морском судне имеется не один, а несколько радиоприборов, позволяющих быстро и очень точно определять, где находится движущийся корабль.
В нашей стране в 1917–1918 годах инженерами Петроградского политехнического института был разработан принцип действия радиомаяков. С конца двадцатых годов радиомаяки стали уже широко применяться как на морских, так и на воздушных трассах страны.
Радиомаяки — это наземные радиопередающие станции, снабженные специальными антеннами, излучающими радиоволны в определенных направлениях.
Посмотрим, как работают радиомаяки, которые позволяют летчику держать определенное направление (курс) полета. Такие маяки называют курсовыми.