Огненный шар. Повести и рассказы

Мы «совершенствуем» радиолокатор

Итак, тебе стало ясным, что лежит в основе радиолокации. Ты уже знаешь, как измерить расстояние не только до ближайшего дома, ко и до летящего самолета.

Кстати, можно ли практически построить небольшой радиолокатор любительскими средствами?

Можно, но трудно. Это доступно только коллективам очень квалифицированных радиолюбителей. Простейшие демонстрационные модели радиолокаторов радиолюбители уже строили.

Вот если бы у нас оказался такой маленький радиолокатор, то мы могли бы проверить, как он видит в тумане и в темноте. Например, могли бы попробовать обнаружить автомобиль на дороге или пароход на реке.

Рассмотрим подобный' случай, для того чтобы лучше уяснить возможности радиолокации и на этом примере проследить путь исследования, путь инженерной мысли в дальнейшем совершенствовании радиолокатора.

Снова займемся проектированием.

Будем рассуждать примерно так. Если бы мы пользовались прожектором, то нам пришлось бы все время его вращать, потому что мы не знаем, с какой стороны покажется машина. Современные конструкции радиолокаторов тоже напоминают прожекторы, но излучают они невидимый поток электромагнитной энергии.

Для того чтобы удобнее искать цель, не поднять ли нам радиопрожектор на специальную мачту или крышу высокого фургона? Пусть мотор вращает антенную систему.

Как только в поле зрения радиолокатора появится машина и на экране медленно поползет светящийся зубец, мы тут же остановим мотор антенны и посмотрим ее направление на специальной шкале. Стрелка указывает на юго-запад. Значит, с этой стороны приближается к нам машина, и от нее отражается радиолуч.

Теперь нам нетрудно определить, на каком же расстоянии она находится и с какой скоростью движется.

Хорошо бы придумать автоматику, для того чтобы следить за движением машины.

Вдруг она свернет на другую дорогу, а мы не успеем этого заметить!

Оказывается, такая автоматика существует. Хороший радиолокатор ни на секунду не выпустит из поля своего зрения ни машину, ни пароход, ни торпедный катер. Он будет следить острым глазом радиопрожектора, медленно передвигаясь за движущейся целью.

Но мы еще не решили многих вопросов. Рано еще думать о полном совершенстве радиолокатора, об автоматике и многих других удобствах управления этим сложным устройством.

Наши опыты еще не закончились, и, если мы уже умеем определять направление движущейся машины, ее скорость и расстояние до нее, все же многого нам еще не хватает.

Радиолокатор, который мы с тобой мысленно построили, пока все-таки игрушка. Он близорук, он ничего не видит в небе, он не умеет считать и не знает, как отличать своих от чужих.

Короче говоря, инженерам, которые предъявили бы такой аппарат комиссии, пришлось бы выслушать немало неприятных, но справедливых слов и поработать еще несколько лет над его усовершенствованием.

По существу, так оно и получалось.

Многие годы проходили в сложной борьбе ученых с капризами радиоволн, электронов в лампах и лучевых трубках. Высокие частоты, которые применяются в радиолокации, не хотели идти по проторенным путям — бежали не по проводам, а по изоляторам.

Ученые заново пересмотрели теорию, свои взгляды на сверхвысокие радиочастоты и наконец перехитрили их. Они стали делать металлические изоляторы и направлять капризные волны, например, по… резиновым трубкам.

Трудно представить себе сантиметровые волны в переводе на частоты.

Частота колебаний здесь такова, что исчисляется в астрономических цифрах.

Миллиарды раз изменит ток свое направление за одну секунду.

Как же тут подходить к нему с обычными понятиями о переменном токе, который течет по осветительным проводам?

И не мудрено, если на уроке физики дотошный радиолюбитель может усомниться в правильности ответа своего товарища, когда тот станет перечислять известные ему изоляторы: эбонит, резина, пластмассы. Он может его поправить: «Смотря для каких частот».

Рассказывая о радиолокации, нельзя не вспомнить о трудностях, встретившихся инженерам, когда они впервые столкнулись с этими частотами.

Мало того, что сама система посылки радиоимпульса и приема его отражения достаточно сложна — об этом тебе уже известно, — но если посмотреть на передатчик и приемник радиолокатора тоже «изнутри», то и здесь мы встретимся с техникой, непривычной не только для радиолюбителя, но и для многих радиоинженеров.

А нужно ли строить радиолокаторы на таких высоких частотах? Почему надо применять сантиметровые волны, которые требуют и особых изоляторов и вообще особой техники?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, надо прежде всего обратиться к антеннам.

Обычно при работе на очень коротких волнах принято пользоваться так называемыми полуволновыми или четвертьволновыми диполями, то есть антеннами длиной в полволны или четверть волны.

Вообрази себе радиолокационную антенну, рассчитанную на волну в пять метров.

Для того чтобы получить антенну направленного действия, применяют специальные рефлекторы или другие направляющие системы, иной раз состоящие из многих десятков металлических трубок.

Такая антенна получается громоздкой, ею трудно пользоваться. От радиолокатора при этих сравнительно длинных волнах трудно получить точность в обнаруживании небольших целей.

Если взять волну в десять сантиметров, то результат получится иной. Даже при сложнейших рефлекторах вся антенная система будет невелика. Ею удобно пользоваться, вращать, поднимать. А главное, на этих волнах можно получить очень узкий пучок энергии, как в прожекторах, что повышает точность определения, где находится самолет или корабль.

Применяются разные волны для разных целей, но будущее радиолокации все же лежит в области очень коротких волн. В радиолокаторах ты не найдешь ни привычных ламп, ни привычных катушек, ни, тем более, знакомых радиолюбителям переменных конденсаторов, дросселей и других деталей, применяемых в радиовещательных приемниках.

Что это за сложная конструкция? Неужели лампа?

Нет, это так называемый клистрон. Для высоких частот непригодны обычные радиолампы: слишком долог путь от одного электрода к другому. В то же время волны проходят всюду, где им не положено. Для них два стоящих рядом проводничка — уже мост. По этому надежному мосту, как на другой берег, спокойно проходят высокие частоты, хотя, по мысли конструктора, они никак не должны перебираться в эту запрещенную для них часть схемы.

Иногда в приемнике сантиметровых волн можно найти даже «катушку самоиндукции».

Это блестящий пустотелый шарик, и называется он уже не самоиндукцией, а резонатором или объемным контуром.

Много непривычного в таком приемнике.

Если посмотреть на передатчик радиолокатора, то часто можно встретиться не с генераторными лампами, а с очень странными трубками, находящимися в поле сильного магнита. Такие устройства называются магнетронами. У них, в отличие от ламп, применяемых на сантиметровых волнах, очень высокий коэффициент полезного действия.

Но возвратимся к нашему еще несовершенному радиолокатору.

Предположим, освоили мы и капризы сантиметровых волн и почти уже привыкли к пустотелым резонаторам, заменяющим многовитковые катушки, которые радиолюбители когда-то наматывали в долгие зимние вечера.

Вращается антенная система, как прожектор, но нам ее надо повернуть вверх, чтобы определить, не летит ли в небе самолет. Может быть, ом скрыт за облаками, далеко от нас, за многие десятки километров?

Нужно просматривать небо не только круговым обзором, но и на разной высоте.

Значит, антенна, помимо вращения в горизонтальной плоскости, должна еще двигаться вверх и вниз.

Вот какое требуется сложное движение антенной системы, и такую конструкцию нам надо придумать!

Опять получается неладное. Наш радиопрожектор посылает волны очень узким пучком.

Искать самолет в небе такой острой иглой — безнадежное занятие: обязательно пропустишь.

Но это все в наших руках. Пусть радиолокатор ищет цель широким лучом. Взмахнешь им по небу-и сразу проверишь немалый участок.

А как же быть, если нужно определить число самолетов? Как их пересчитать? Для этой цели удобнее узкий луч.

Значит, самый простой выход — это соединить две системы.

Сначала искать широким пучком, и, когда луч встретит в небе какое-то препятствие, когда побежит на экране светящийся зубец, вот тогда и переключить радиолокатор на работу узким лучом.

Тут можно все определить — и число самолетов, и высоту, и скорость.

Осталась еще одна задача: как узнать, свои это самолеты или чужие?

Делается это так. На самолетах устанавливаются специальные приборы, которые, воздействуя на приемник радиолокатора особыми сигналами, например появлением на экране второго прыгающего зубца, указывают, что самолет свой, а не противника. Зубец может колебаться с заранее установленной частотой, в различных комбинациях частот и пауз.

Вот так постепенно мы разобрали принципы радиолокации, познакомились с основными трудностями, которые стояли на пути исследователей и изобретателей — создателей современных совершенных радиолокаторов.

Но все же, несмотря на их совершенство, далеко еще не все сделано. Тысячи молодых инженеров и техников, которые придут в лаборатории и на заводы, готовые отдать все свои способности и силы увлекательнейшему делу по созданию новых аппаратов радиолокации, найдут для себя непочатый край работы.

В наше время применяются дециметровые и сантиметровые волны, чтобы видеть самолет или корабль ночью и в тумане. Мы можем видеть с большой высоты мосты и железные дороги, города и селения. Видеть в темноте!

Чего ожидать в недалеком будущем, когда мы научимся строить вполне надежные аппараты на миллиметровых волнах, при которых точность радиолокации повысится во много раз?

Может быть, маленькие радиолокаторы поставят на автомашины. В пургу и туман они будут предупреждать водителя о препятствиях на дороге.

Человек получит новое зрение, он станет носить радиолокатор в кармане.

Уже сейчас метеорологи наблюдают за шарами-зондами, пользуясь радиолокаторами.

Невидимый луч определяет высоту облаков, указывает, откуда придет туча, следит за падающими метеорами.

Эта новая область радиотехники позволяет измерять время с точностью до миллиардных долей секунды, что даст возможность определить время пробега импульсов по нервной системе человека.

Трудно предугадать все возможности радиолокации. Техника эта молода, она делает только первые шаги, и будущее ее поистине безгранично.