Покоренный электрон
Шрифт:
В первых радиолокаторах «рот» и «уши» помещались вдали друг от друга. Но так как передатчик и приемник все равно не могут работать одновременно, то такое разделение оказалось бесполезным, и приборы объединили. Антенна радиолокатора поочередно обслуживает то передатчик, то приемник.
Иногда антенну радиолокатора связывают с мощным световым прожектором; он зажигается по сигналу радиолокатора и направляет свой мощный световой поток прямо на неприятельский самолет, делая его видимым на фоне темного ночного неба.
Измерив время, потраченное сигналом на путешествие до цели и обратно, наблюдатель определяет расстояние до нее. Вычисления несложны: одна десятимиллионная
Главная трудность заключается не в вычислениях, а именно в измерении необычно малых промежутков времени — миллионных и десятимиллионных долей секунды.
Измерение расстояний
Никакие часы, — ни астрономические с маятником, ни кварцевые эталоны частоты, не в состоянии здесь помочь. Задача осталась бы нерешенной, если бы не существовало электроннолучевой трубки.
Этот замечательный прибор стал в радиолокаторах счетчиком мельчайших долей секунды и одновременно вычислителем расстояний.
Известно, что вертикальные пластины в электроннолучевой трубке заставляют электронный пучок перемещаться в горизонтальном направлении. К этим пластинам в радиолокаторе присоединено пульсирующее напряжение. Оно постепенно и равномерно нарастает, а затем резко, мгновенно обрывается, — падает до нуля.
Под воздействием вертикальных пластин электронный луч очень быстро пробегает от левого края экрана до его правого края. Там он гаснет и в тот же миг снова начинает свой путь слева направо. Глаз видит на экране ровную горизонтальную линию.
Вторая пара пластин в электроннолучевой трубке управляет движением луча в вертикальном направлении. К этим пластинам присоединена антенна радиолокатора. Как только передатчик пошлет в антенну очередной импульс, на пластинах появляются мгновенные электрические заряды, и электронный луч отклоняется — подскакивает вверх. Глаз видит на горизонтальной светящейся линии, у ее левого конца, словно всплеск, — остроконечный зубец.
Спустя некоторое время антенна уловит радиоэхо, отраженное препятствием. В антенне снова возникнут электромагнитные колебания, и на управляющих пластинах опять появятся мгновенные электрические заряды.
Электронный луч вторично отклонится, а на горизонтальной линии образуется еще один всплеск — второй остроконечный зубец.
Так как сигналы быстро следуют друг за другом, а свечение экрана исчезает не сразу, то оба зубца — и от отправленного сигнала и от пойманного радиоэха — бывают видны на экране одновременно. Один — у левого конца горизонтальной линии, другой — правее его. Расстояние между зубцами соответствует времени, которое затратил сигнал на полет до цели и обратно. Если расстояние до цели увеличивается, зубцы расходятся. При приближении предмета — они сближаются.
Под горизонтальной линией на экране локатора нанесена шкала расстояний.
Глядя на шкалу и на всплески электронного луча, наблюдатель сразу отсчитывает расстояние до цели.
На рисунке изображен светящийся экран радиолокатора, имеющего дальность действия до 300 километров. Всплеск, получившийся от радиоэха, показывает, что до цели 140 километров (рис. 95).
Рис. 95. Экран радиолокатора.
Группа ученых, работавших под руководством профессора Ю. Б. Кобзарева, за создание радиолокационной аппаратуры была удостоена Сталинской
премии первой степени.Сквозь тьму и туман
В пушкинской сказке о «Золотом петушке» говорится:
Чуть опасность где видна, Верный сторож как со сна Шевельнется, встрепенется, К той сторонке обернется И кричит: «кири-ку-ку!..»Современная техника осуществила сказочную идею «Золотого петушка» и создала приборы более совершенные, чем предвидела народная фантазия.
При правильном выборе длины волны, работа радиолокатора не зависит от времени суток и погоды. Эти приборы «видят» ночью нисколько не хуже, чем днем. Они «видят» и в тумане, непроглядном, как молоко. Густые тучи, сплошные облака, клубы пыли, дымовая завеса или мгла, иногда застилающая горизонт, — для радиоволн прозрачны, почти как чистый воздух.
Все, что скрыто от глаз тьмой, расстоянием, туманом, дымом или пылью, благодаря радиолокаторам становится видимым.
Некоторые радиолокационные станции имеют вращающиеся антенны, и их радиолуч непрерывно обшаривает небо и землю, показывая наблюдателю план окружающей местности и все, что происходит над ней и на ней.
Вспомогательные электронные приборы сообщают не только направление и расстояние до цели, но и ее высоту над землей, скорость и направление ее движения. Такими радиолокаторами с экраном кругового обзора снабжают самолеты и морские суда.
Наконец, современная техника создала приборы еще более удивительные. Имеются, например, радиолокационные станции, которые не только замечают появление самолета или корабля, но и определяют, чей он — свой или чужой. Если чужой, они начинают следить за ним, одновременно приводя в действие артиллерийские приборы. Орудия, ведомые локатором, подымают и поворачивают свои жерла навстречу врагу. Они неотступно следуют за каждым его движением. Артиллеристу остается только нажать кнопку и в нужный момент открыть огонь, чтобы уничтожить противника.
Один из морских боев во второй мировой войне длился всего лишь 30 секунд: корабли противника были обнаружены радиолокационной станцией и молниеносно поражены огнем артиллерии главного калибра.
Зоркость радиолокаторов не уступает зоркости оптических приборов. Радиолокатор может заметить консервную банку, прыгающую на волнах в 10 километрах от станции.
В последние месяцы войны подводные лодки даже ночью с опаской всплывали на поверхность и делали это в случаях крайней необходимости. Для пополнения запасов свежего воздуха и перезарядки аккумуляторов они предпочитали подымать на поверхность трубу воздухопровода. Однако даже такие предосторожности не спасали немецкие подводные лодки.
Радиолокаторы «морских охотников» и гидросамолетов замечают перископ или конец воздухопровода, едва высунувшиеся из воды. Из 1174 подводных лодок, которыми располагала фашистская Германия, было обнаружено и уничтожено 785.
Радиолокационные станции бывают самых различных размеров. Одни из них весят десятки тонн и снабжены исполинскими антеннами, другие — немного больше чайного стакана.
Локаторы-лилипуты предназначены для снарядов зенитной артиллерии. Эти локаторы представляют собой маленькое чудо современной техники. Они помещаются в головке зенитного снаряда. В столь малом пространстве располагаются: передатчик, приемник, антенна, пять крошечных радиоламп, источники питания и другие детали радиолокационной станции.