Sather: เทคโนโลยีสงครามเรือดำน้ำแห่งอนาคต?

สารบัญ:

Sather: เทคโนโลยีสงครามเรือดำน้ำแห่งอนาคต?
Sather: เทคโนโลยีสงครามเรือดำน้ำแห่งอนาคต?

วีดีโอ: Sather: เทคโนโลยีสงครามเรือดำน้ำแห่งอนาคต?

วีดีโอ: Sather: เทคโนโลยีสงครามเรือดำน้ำแห่งอนาคต?
วีดีโอ: บึ้มสนั่น! พาวเวอร์แบงก์ของแถมยัดกระเป๋าเตรียมบินนอก หนุ่มดวงดียังไม่ถึงตาย| ลุยชนข่าว | ข่าวช่อง8 2024, มีนาคม
Anonim
Sather: เทคโนโลยีสงครามเรือดำน้ำแห่งอนาคต?
Sather: เทคโนโลยีสงครามเรือดำน้ำแห่งอนาคต?

ผู้อ่านส่วนใหญ่ตระหนักดีถึงแนวคิดของ "เลเซอร์" ซึ่งเกิดขึ้นจากคำว่า "เลเซอร์" ในภาษาอังกฤษ (การขยายแสงโดยการกระตุ้นการปล่อยรังสี) เลเซอร์ที่ประดิษฐ์ขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ได้เข้ามาในชีวิตของเราอย่างถี่ถ้วนแม้ว่างานของพวกเขาในเทคโนโลยีสมัยใหม่มักจะมองไม่เห็นกับคนทั่วไป เทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมหลักของเทคโนโลยีได้กลายเป็นหนังสือและภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์ซึ่งเลเซอร์ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์ของนักสู้แห่งอนาคต

ในความเป็นจริง เลเซอร์มีมาแต่ไกล โดยส่วนใหญ่จะใช้เป็นหน่วยลาดตระเวนและกำหนดเป้าหมาย และตอนนี้พวกเขาควรจะเข้ามาแทนที่เป็นอาวุธในสนามรบ ซึ่งอาจเปลี่ยนรูปลักษณ์และรูปลักษณ์ของยานเกราะต่อสู้อย่างรุนแรงได้

แนวคิดที่ไม่ค่อยมีใครรู้จักคือ "maser" ซึ่งเป็นตัวปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สอดคล้องกันในช่วงเซนติเมตร (ไมโครเวฟ) ซึ่งมีลักษณะที่ปรากฏก่อนการสร้างเลเซอร์ และน้อยคนนักที่จะรู้ว่ามีแหล่งกำเนิดรังสีอีกประเภทหนึ่ง - "saser"

"บีม" ของเสียง

คำว่า "saser" เกิดขึ้นคล้ายกับคำว่า "เลเซอร์" - การขยายเสียงโดยการกระตุ้นการแผ่รังสีและหมายถึงเครื่องกำเนิดคลื่นเสียงที่สอดคล้องกันของความถี่หนึ่ง - เลเซอร์อะคูสติก

อย่าสับสนระหว่าง saser กับ "audio spotlight" ซึ่งเป็นเทคโนโลยีสำหรับสร้างสตรีมเสียงแบบมีทิศทาง ตัวอย่างเช่น เราสามารถระลึกถึงการพัฒนาของ Joseph Pompey จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ "Audio Spotlight" สปอตไลท์เสียง "สปอตไลท์เสียง" ปล่อยลำแสงคลื่นในช่วงอัลตราโซนิก ซึ่งทำปฏิกิริยากับอากาศแบบไม่เชิงเส้น จะเพิ่มความยาวของเสียง ความยาวลำแสงของโปรเจ็กเตอร์เสียงอาจสูงถึง 100 เมตร อย่างไรก็ตาม ความเข้มของเสียงในโปรเจ็กเตอร์จะลดลงอย่างรวดเร็ว

หากในเลเซอร์มีการสร้างควอนตัมแสง - โฟตอนดังนั้นใน sasers บทบาทของพวกเขาจะเล่นโดย phonons โฟตอนเป็นอนุภาคกึ่งกึ่งตัวนำซึ่งแตกต่างจากโฟตอนโดย Igor Tamm นักวิทยาศาสตร์โซเวียต ในทางเทคนิค โฟนอนเป็นควอนตัมของการเคลื่อนที่แบบสั่นของอะตอมคริสตัลหรือควอนตัมของพลังงานที่เกี่ยวข้องกับคลื่นเสียง

ภาพ
ภาพ

“ในวัสดุที่เป็นผลึก อะตอมมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันอย่างแข็งขัน และเป็นการยากที่จะพิจารณาปรากฏการณ์ทางอุณหพลศาสตร์เช่นการสั่นสะเทือนของอะตอมแต่ละตัวในตัวมัน - ได้ระบบขนาดใหญ่ของสมการเชิงอนุพันธ์เชิงเส้นที่เชื่อมต่อถึงกันหลายล้านล้านรายการ ซึ่งเป็นวิธีวิเคราะห์ที่เป็นไปไม่ได้ การสั่นสะเทือนของอะตอมของคริสตัลจะถูกแทนที่ด้วยการแพร่กระจายของระบบคลื่นเสียงในสสาร ซึ่งควอนตัมคือโฟนอน โฟนอนเป็นของจำนวนโบซอนและอธิบายโดยสถิติของโบส - ไอน์สไตน์ โฟนอนและปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนมีบทบาทพื้นฐานในแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับฟิสิกส์ของตัวนำยิ่งยวด กระบวนการนำความร้อน และกระบวนการกระเจิงในของแข็ง"

sasers แรกได้รับการพัฒนาในปี 2552-2553 นักวิทยาศาสตร์สองกลุ่มได้นำเสนอวิธีการรับรังสีเลเซอร์ โดยใช้เลเซอร์โฟตอนบนช่องแสงและเลเซอร์โฟตอนบนน้ำตกอิเล็กทรอนิกส์

ภาพ
ภาพ

saser ออปติคัลเรโซเนเตอร์ต้นแบบที่ออกแบบโดยนักฟิสิกส์จาก California Institute of Technology (USA) ใช้ซิลิกอนออปติคัลเรโซเนเตอร์คู่หนึ่งในรูปแบบของโทริที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกประมาณ 63 ไมโครเมตร และเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 12, 5 และ 8, 7 ไมโครเมตร โดยจะป้อนลำแสงเลเซอร์เข้าไป ด้วยการเปลี่ยนระยะห่างระหว่างเครื่องสะท้อนเสียง ทำให้สามารถปรับความแตกต่างของความถี่ของระดับเหล่านี้เพื่อให้สอดคล้องกับเสียงสะท้อนของระบบ ซึ่งส่งผลให้เกิดการแผ่รังสีเลเซอร์ด้วยความถี่ 21 เมกะเฮิรตซ์ โดยการเปลี่ยนระยะห่างระหว่างเครื่องสะท้อนเสียง คุณสามารถเปลี่ยนความถี่ของการแผ่รังสีเสียงได้

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยนอตติงแฮม (สหราชอาณาจักร) ได้สร้างต้นแบบของ saser บนน้ำตกอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเสียงจะไหลผ่าน superlattice ที่มีแกลเลียมอาร์เซไนด์สลับชั้นและสารกึ่งตัวนำอะลูมิเนียมที่มีความหนาหลายอะตอม โฟนอนสะสมเหมือนหิมะถล่มภายใต้อิทธิพลของพลังงานเพิ่มเติมและสะท้อนออกมาหลายครั้งภายในชั้น superlattice จนกระทั่งออกจากโครงสร้างในรูปของรังสีซาเซอร์ด้วยความถี่ประมาณ 440 กิกะเฮิรตซ์

ภาพ
ภาพ
ภาพ
ภาพ

คาดว่า Sasers จะปฏิวัติไมโครอิเล็กทรอนิกส์และนาโนเทคโนโลยี เทียบเท่ากับเลเซอร์ ความเป็นไปได้ในการได้รับรังสีที่มีความถี่ของช่วงเทอร์เฮิร์ตซ์จะทำให้สามารถใช้ sasers สำหรับการวัดที่มีความแม่นยำสูง ได้ภาพสามมิติของโครงสร้างมาโคร ไมโคร และนาโน การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแสงและทางไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์ในระดับสูง ความเร็ว.

การบังคับใช้ sasers ในด้านทหาร เซนเซอร์

รูปแบบของสภาพแวดล้อมการต่อสู้กำหนดทางเลือกของประเภทของเซ็นเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในแต่ละกรณี ในการบิน อุปกรณ์ลาดตระเวนประเภทหลักคือสถานีเรดาร์ (เรดาร์) โดยใช้ความยาวคลื่นมิลลิเมตร เซนติเมตร เดซิเมตร และแม้แต่เมตร (สำหรับเรดาร์ภาคพื้นดิน) สนามรบภาคพื้นดินต้องการความละเอียดที่เพิ่มขึ้นเพื่อการระบุเป้าหมายที่แม่นยำ ซึ่งสามารถทำได้โดยการลาดตระเวนในช่วงแสงเท่านั้น แน่นอนว่าเรดาร์ยังใช้ในเทคโนโลยีภาคพื้นดินเช่นเดียวกับวิธีการลาดตระเวนด้วยแสงที่ใช้ในการบิน แต่ถึงกระนั้นอคติที่สนับสนุนการใช้ลำดับความสำคัญของช่วงความยาวคลื่นที่แน่นอนขึ้นอยู่กับประเภทของรูปแบบสภาพแวดล้อมการต่อสู้ อย่างเห็นได้ชัด.

คุณสมบัติทางกายภาพของน้ำจำกัดช่วงการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าส่วนใหญ่อย่างมากในช่วงแสงและเรดาร์ ในขณะที่น้ำให้สภาวะที่ดีกว่าอย่างมีนัยสำคัญสำหรับการผ่านของคลื่นเสียง ซึ่งนำไปสู่การใช้สำหรับการลาดตระเวนและการนำทางอาวุธของเรือดำน้ำ (PL) และเรือผิวน้ำ (NK) ในกรณีที่เรือลำหลังกำลังต่อสู้กับศัตรูใต้น้ำ ดังนั้น hydroacoustic complexes (SAC) จึงกลายเป็นวิธีการหลักในการลาดตระเวนของเรือดำน้ำ

SAC สามารถใช้ได้ทั้งในโหมดแอ็คทีฟและพาสซีฟ ในโหมดแอ็คทีฟ SAC จะส่งสัญญาณเสียงแบบมอดูเลต และรับสัญญาณที่สะท้อนจากเรือดำน้ำของศัตรู ปัญหาคือศัตรูสามารถตรวจจับสัญญาณจาก SAC ได้ไกลกว่าที่ SAC เองจะจับสัญญาณสะท้อน

ในโหมดพาสซีฟ SAC จะ "ฟัง" เสียงที่เล็ดลอดออกมาจากกลไกของเรือดำน้ำหรือเรือข้าศึก และตรวจจับและจำแนกเป้าหมายตามการวิเคราะห์ของพวกมัน ข้อเสียของโหมดพาสซีฟคือเสียงของเรือดำน้ำรุ่นใหม่ล่าสุดลดลงอย่างต่อเนื่องและเทียบได้กับเสียงพื้นหลังของทะเล เป็นผลให้ระยะการตรวจจับของเรือดำน้ำศัตรูลดลงอย่างมาก

เสาอากาศ SAC เป็นอาร์เรย์แบบแยกเฟสที่มีรูปร่างซับซ้อน ซึ่งประกอบด้วยทรานสดิวเซอร์ piezoceramic หรือไฟเบอร์ออปติกหลายพันตัวที่ให้สัญญาณอะคูสติก

ภาพ
ภาพ

เปรียบเสมือนการเปรียบเทียบ SAC สมัยใหม่กับเรดาร์ที่มีอาร์เรย์เสาอากาศแบบพาสซีฟแบบค่อยเป็นค่อยไป (PFAR) ที่ใช้ในการบินทหาร

สามารถสันนิษฐานได้ว่าการปรากฏตัวของ sasers จะทำให้สามารถสร้าง SAC ที่มีแนวโน้ม ซึ่งสามารถเปรียบเทียบแบบมีเงื่อนไขกับเรดาร์ที่มีอาร์เรย์เสาอากาศแบบค่อยเป็นค่อยไป (AFAR) ซึ่งได้กลายเป็นจุดเด่นของเครื่องบินรบรุ่นล่าสุด

ในกรณีนี้ อัลกอริธึมของการทำงานของ SAC ที่มีแนวโน้มตาม Saser emitter ในโหมดแอคทีฟสามารถเปรียบเทียบได้กับการทำงานของเรดาร์การบินด้วย AFAR: จะสามารถสร้างสัญญาณที่มีรูปแบบทิศทางที่แคบได้ รูปแบบทิศทางของ jammer และ self-jamming

บางที การสร้างโฮโลแกรมอะคูสติกสามมิติของวัตถุอาจจะเกิดขึ้นจริง ซึ่งสามารถแปลงเพื่อให้ได้ภาพและแม้แต่โครงสร้างภายในของวัตถุที่อยู่ระหว่างการศึกษา ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการระบุตัวตน ความเป็นไปได้ของการก่อตัวของรังสีทิศทางจะทำให้ศัตรูตรวจจับแหล่งกำเนิดเสียงได้ยากเมื่อ SAC อยู่ในโหมดแอคทีฟเพื่อตรวจจับสิ่งกีดขวางทางธรรมชาติและประดิษฐ์เมื่อเรือดำน้ำเคลื่อนที่ในน้ำตื้นเพื่อตรวจจับทุ่นระเบิดในทะเล

ต้องเข้าใจว่าสภาพแวดล้อมทางน้ำจะมีอิทธิพลต่อ "ลำแสงเสียง" อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับวิธีที่บรรยากาศส่งผลกระทบต่อการแผ่รังสีเลเซอร์ ซึ่งจะต้องมีการพัฒนาระบบนำทางและการแก้ไขด้วยเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง และจะไม่เป็นเช่นนั้นไม่ว่าในกรณีใด เหมือน "ลำแสงเลเซอร์" - ความแตกต่างของการแผ่รังสีเลเซอร์จะยิ่งใหญ่กว่ามาก

การบังคับใช้ sasers ในด้านทหาร อาวุธ

แม้ว่าเลเซอร์จะปรากฏในช่วงกลางศตวรรษที่ผ่านมา แต่การใช้เป็นอาวุธในการทำลายเป้าหมายทางกายภาพก็กลายเป็นความจริงในขณะนี้เท่านั้น สันนิษฐานได้ว่าชะตากรรมเดียวกันกำลังรอหมอผีอยู่ อย่างน้อย "ปืนใหญ่เสียง" ที่คล้ายกับที่แสดงในเกมคอมพิวเตอร์ "Command & Conquer" จะต้องรอเป็นเวลานานมาก (หากการสร้างดังกล่าวเป็นไปได้ทั้งหมด)

ภาพ
ภาพ

การเปรียบเทียบกับเลเซอร์สามารถสันนิษฐานได้ว่าในอนาคตสามารถสร้างคอมเพล็กซ์ป้องกันตัวเองได้ซึ่งคล้ายกับแนวคิดของระบบป้องกันทางอากาศของรัสเซีย L-370 "Vitebsk" ("President-S") ออกแบบมาเพื่อตอบโต้ขีปนาวุธที่มุ่งเป้าไปที่เครื่องบินที่มีหัวกลับบ้านด้วยอินฟราเรดโดยใช้สถานีปราบปรามอิเล็กทรอนิกส์แบบออปติคัล (OECS) ซึ่งรวมถึงตัวปล่อยเลเซอร์ที่ทำให้หัวกลับบ้านของขีปนาวุธตาบอด

ภาพ
ภาพ

ในทางกลับกัน ระบบป้องกันตัวเองบนเรือดำน้ำที่ใช้เครื่องปล่อย Saser สามารถใช้เพื่อตอบโต้ตอร์ปิโดของศัตรูและอาวุธทุ่นระเบิดด้วยระบบเสียงนำทาง

ข้อสรุป

การใช้ sasers เป็นเครื่องมือในการลาดตระเวนและอาวุธยุทโธปกรณ์ของเรือดำน้ำที่มีแนวโน้มว่าจะเป็นอย่างน้อยที่สุดในระยะกลางหรือแม้แต่โอกาสที่อยู่ห่างไกล อย่างไรก็ตาม รากฐานของมุมมองนี้จำเป็นต้องถูกสร้างขึ้นในขณะนี้ เพื่อสร้างรากฐานสำหรับนักพัฒนาในอนาคตของยุทโธปกรณ์ทางทหารที่มีแนวโน้ม

ในศตวรรษที่ 20 เลเซอร์ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของระบบการลาดตระเวนและการกำหนดเป้าหมายสมัยใหม่ ในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 20 และ 21 เครื่องบินรบที่ไม่มีเรดาร์ AFAR จะไม่ถือเป็นจุดสูงสุดของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอีกต่อไป และจะด้อยกว่าคู่แข่งที่มีเรดาร์ AFAR

ในทศวรรษหน้า เลเซอร์ต่อสู้จะเปลี่ยนโฉมหน้าของสนามรบอย่างสิ้นเชิงทั้งบนบก น้ำ และอากาศ เป็นไปได้ว่านักดาบจะมีอิทธิพลไม่น้อยต่อการปรากฏตัวของสนามรบใต้น้ำในช่วงกลางและปลายศตวรรษที่ 21