Незримые пути - Немцов Владимир (лучшие книги читать онлайн бесплатно TXT) 📗
Луч отразился от препятствия, от крыши дома, и теперь нам нетрудно рассчитать, сколько же до него метров. Известна скорость движения зайчика и время, за которое радиолуч пробежал до дома.
Но… если бы все это было так просто!
Принцип правильный, а практически с таким радиолокатором работать нельзя. Ты не увидишь никаких зубцов. Эхо вернется раньше, чем будет выключен передатчик.
Можешь ли ты ручаться, что нажмешь ключ на такое короткое время, чтобы успеть увидеть отраженный сигнал, для чего надо отпустить ключ уже через миллионную долю секунды?
Этот кусочек времени во много раз меньше так называемого мгновения.
Принято говорить "в мгновение ока" — время, когда только успеешь моргнуть.
А с точки зрения радиотехники время это очень долгое — десятые доли секунды.
Отсюда ясно, что ты не сумеешь столь быстро выключить передатчик и увидеть отраженный сигнал.
Но даже если бы это удалось сделать, такая короткая вспышка — мелькнул зубчик и исчез — глазу незаметна. Кроме того, мало ли отчего метнулся зубчик: от случайной электрической искры, от атмосферного разряда или от помехи другой радиостанции.
Надо исключить все сомнения. Отраженный луч должен быть виден продолжительное время и точно на делениях шкалы (кстати, ее можно разделить не на отрезки времени, а написать на ней расстояние в километрах, что обычно и делается).
В технике, в любом эксперименте, а часто и в жизни, для того чтобы твердо убедиться, что данное явление не случайно, прибегают к многократной проверке обнаруженного явления.
А если так, то применительно к нашим опытам нам следует посылать частые сигналы от передатчика, и если мы увидим второй зубец на одном и том же месте, то, значит, все правильно — мы принимаем отраженную волну.
Хорошо бы посылать сигналы от передатчика один за другим; пусть они как бы накладываются друг на друга, и тогда на экране мы.будем видеть не отдельные всплески, не выскакивающий на мгновение зубец, а увидим его буквально застывшим на месте.
Если, например, луч радиолокатора отражается от самолета, то мы будем наблюдать не скачущие зубцы, а медленное движение цели.
Но как это сделать? Как заставить передатчик работать краткими импульсами, самому включаться на миллионные доли секунды, а потом выключаться?
Оказывается, и эту задачу можно решить.
В радиолокаторах применяется специальный генератор, прерывание происходит в нем автоматически.
Он сам включился, послал мощную радиоволну в пространство, затем отдохнул немного, какую-нибудь тысячную долю секунды, и снова заработал. Так он может действовать целыми часами.
Вполне понятно, что, несмотря на большую мощность радиоволны, передатчик берет очень мало энергии. Нетрудно подсчитать, что за час он будет работать, то есть посылать энергию, в общей сложности всего лишь несколько секунд. Это очень важно, так как, для того чтобы получить более или менее надежный отраженный луч, который издалека принимается приемником, мощность передатчика должна быть очень большой. Ведь надо измерять расстояние не в триста метров, а в десятки и сотни километров, особенно если требуется обнаружить летящую вражескую эскадрилью.
В начале главы я упоминал о радиолокации Луны. Для этого нужна огромная мощность. Все-таки расстояние до Луны не маленькое — около четырехсот тысяч километров.
Сейчас радиолокаторы потребляют мощность всего лишь в несколько сот ватт, а в кратком импульсе отдают тысячи киловатт. Действительно фантастическое преобразование.
Принципы устройства радиолокатора достаточно сложны. Более подробно об этом ты прочтешь в специальных книгах, а здесь мне хотелось показать на примерах, как решаются некоторые творческие вопросы в проектировании разных аппаратов.
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.
