რადარი არის სამეცნიერო მეთოდებისა და ტექნიკური საშუალებების ერთობლიობა, რომელიც გამოიყენება რადიოტალღების საშუალებით ობიექტის კოორდინატებისა და მახასიათებლების დასადგენად. გამოძიების ქვეშ მყოფ ობიექტს ხშირად მოიხსენიებენ, როგორც რადარის სამიზნეს (ან უბრალოდ სამიზნეს).
რადარის პრინციპი
რადიო აღჭურვილობა და საშუალებები, რომლებიც შექმნილია რადარის ამოცანების შესასრულებლად, ეწოდება რადარის სისტემებს ან მოწყობილობებს (რადარი ან რადარი). რადარის საფუძვლები ეფუძნება შემდეგ ფიზიკურ მოვლენებსა და თვისებებს:
- გავრცელების გარემოში მათზე მიმოფანტულია რადიოტალღები, რომლებიც ხვდებიან სხვადასხვა ელექტრული თვისებების მქონე ობიექტებს. სამიზნედან (ან საკუთარი გამოსხივებიდან) არეკლილი ტალღა სარადარო სისტემებს საშუალებას აძლევს აღმოაჩინონ და ამოიცნონ სამიზნე.
- დიდი დისტანციებზე რადიოტალღების გავრცელება ვარაუდობენ სწორხაზოვნად, მუდმივი სიჩქარით ცნობილ გარემოში. ეს ვარაუდი შესაძლებელს ხდის გაზომოს დიაპაზონი სამიზნემდე და მისი კუთხური კოორდინატები (გარკვეული შეცდომით).
- დოპლერის ეფექტის საფუძველზე, მიღებული არეკლილი სიგნალის სიხშირე ითვლის რადიალური წერტილის რადიალურ სიჩქარესRLU-სთან დაკავშირებით.
ისტორიული ფონი
რადიოტალღების არეკვლის უნარზე აღნიშნეს დიდმა ფიზიკოსმა გ.ჰერცმა და რუსმა ელექტროინჟინერმა ა.ს. პოპოვი XIX საუკუნის ბოლოს. 1904 წლით დათარიღებული პატენტის მიხედვით, პირველი რადარი შექმნა გერმანელმა ინჟინერმა კ.ჰულმაიერმა. მოწყობილობა, რომელსაც მან ტელემობილოსკოპი უწოდა, გამოიყენებოდა გემებზე, რომლებიც ხვნებოდნენ რაინს. საავიაციო ტექნოლოგიების განვითარებასთან დაკავშირებით, რადარის გამოყენება ძალიან პერსპექტიული ჩანდა, როგორც საჰაერო თავდაცვის ელემენტი. ამ მიმართულებით კვლევები მსოფლიოს მრავალი ქვეყნის წამყვანმა ექსპერტებმა ჩაატარეს.
1932 წელს პაველ კონდრატიევიჩ ოშჩეპკოვმა, LEFI-ს (ლენინგრადის ელექტროფიზიკური ინსტიტუტის) მკვლევარმა, თავის ნაშრომებში აღწერა რადარის ძირითადი პრინციპი. მან კოლეგებთან თანამშრომლობით ბ.კ. შემბელი და ვ.ვ. ციმბალინმა 1934 წლის ზაფხულში აჩვენა სარადარო ინსტალაციის პროტოტიპი, რომელმაც აღმოაჩინა სამიზნე 150 მ სიმაღლეზე 600 მ მანძილზე.
რადარის ტიპები
სამიზნე ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ბუნება საშუალებას გვაძლევს ვისაუბროთ რამდენიმე ტიპის რადარზე:
- პასიური რადარი იკვლევს საკუთარ გამოსხივებას (თერმული, ელექტრომაგნიტური და ა.შ.), რომელიც წარმოქმნის სამიზნეებს (რაკეტებს, თვითმფრინავებს, კოსმოსურ ობიექტებს).
- აქტიური რეაგირებით ხორციელდება, თუ ობიექტი აღჭურვილია საკუთარი გადამცემით და მასთან ურთიერთქმედებით.ხდება "მოთხოვნა - პასუხის" ალგორითმის მიხედვით.
- აქტიური პასიური პასუხით მოიცავს მეორადი (არეკლი) რადიოსიგნალის შესწავლას. სარადარო სადგური ამ შემთხვევაში შედგება გადამცემისა და მიმღებისგან.
- ნახევრადაქტიური რადარი არის აქტიურის განსაკუთრებული შემთხვევა, იმ შემთხვევაში, როდესაც არეკლილი გამოსხივების მიმღები მდებარეობს რადარის გარეთ (მაგალითად, ის არის საფრენი რაკეტის სტრუქტურული ელემენტი).
თითოეულ სახეობას აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები.
მეთოდები და აღჭურვილობა
რადარის ყველა საშუალება გამოყენებული მეთოდის მიხედვით იყოფა უწყვეტი და იმპულსური გამოსხივების რადარებად.
პირველი შეიცავს გამოსხივების გადამცემს და მიმღებს, რომლებიც მოქმედებენ ერთდროულად და განუწყვეტლივ. ამ პრინციპის მიხედვით შეიქმნა პირველი სარადარო მოწყობილობები. ასეთი სისტემის მაგალითია რადიო სიმაღლემეტრი (თვითმფრინავის მოწყობილობა, რომელიც განსაზღვრავს თვითმფრინავის მანძილს დედამიწის ზედაპირიდან) ან რადარი, რომელიც ცნობილია ყველა მძღოლისთვის მანქანის სიჩქარის დასადგენად.
პულსური მეთოდით ელექტრომაგნიტური ენერგია გამოიყოფა მოკლე იმპულსებით რამდენიმე მიკროწამში. სიგნალის გენერირების შემდეგ სადგური მუშაობს მხოლოდ მიღებისთვის. ასახული რადიოტალღების დაჭერისა და რეგისტრაციის შემდეგ, რადარი გადასცემს ახალ პულსს და ციკლები მეორდება.
რადარის მუშაობის რეჟიმები
სარადარო სადგურებისა და მოწყობილობების მუშაობის ორი ძირითადი რეჟიმი არსებობს. პირველი არის სივრცის სკანირება. იგი ტარდება მკაცრი წესითსისტემა. თანმიმდევრული მიმოხილვით, რადარის სხივის მოძრაობა შეიძლება იყოს წრიული, სპირალური, კონუსური, სექტორული ხასიათის. მაგალითად, ანტენის მასივს შეუძლია ნელა ბრუნოს წრეში (აზიმუთში), ხოლო ერთდროულად სკანირებს სიმაღლეზე (დახრილი მაღლა და ქვევით). პარალელური სკანირებით, მიმოხილვა ხორციელდება რადარის სხივების სხივით. თითოეულს აქვს თავისი მიმღები, რამდენიმე ინფორმაციის ნაკადი ერთდროულად მუშავდება.
თვალის რეჟიმი გულისხმობს ანტენის მუდმივ მიმართულებას არჩეულ ობიექტზე. მის დასაბრუნებლად, მოძრავი სამიზნის ტრაექტორიის მიხედვით, გამოიყენება სპეციალური ავტომატური თვალთვალის სისტემები.
ალგორითმი დიაპაზონისა და მიმართულების დასადგენად
ატმოსფეროში ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარეა 300 ათასი კმ/წმ. მაშასადამე, იმის ცოდნა, თუ რა დრო დახარჯა სამაუწყებლო სიგნალმა სადგურიდან მიზნამდე და უკან მანძილის დასაფარად, ადვილია ობიექტის მანძილის გამოთვლა. ამისათვის საჭიროა ზუსტად დაფიქსირდეს პულსის გაგზავნის დრო და ასახული სიგნალის მიღების მომენტი.
სამიზნის მდებარეობის შესახებ ინფორმაციის მისაღებად გამოიყენება მაღალი მიმართულების რადარი. ობიექტის აზიმუტისა და სიმაღლის (ამაღლება ან სიმაღლე) განსაზღვრა ხდება ვიწრო სხივის მქონე ანტენით. თანამედროვე რადარები ამისათვის იყენებენ ფაზურ ანტენის მასივებს (PAR), რომლებსაც შეუძლიათ უფრო ვიწრო სხივის დაყენება და ხასიათდება ბრუნვის მაღალი სიჩქარით. როგორც წესი, სივრცის სკანირების პროცესი ხორციელდება მინიმუმ ორი სხივით.
სისტემის ძირითადი პარამეტრები
დანაღჭურვილობის ტაქტიკური და ტექნიკური მახასიათებლები დიდწილად დამოკიდებულია დავალების ეფექტურობასა და ხარისხზე.
რადარის ტაქტიკური მაჩვენებლები მოიცავს:
- იხილეთ არეალი, რომელიც შეზღუდულია სამიზნის აღმოჩენის მინიმალური და მაქსიმალური დიაპაზონით, დასაშვები აზიმუტისა და სიმაღლის კუთხეებით.
- გარჩევადობა დიაპაზონში, აზიმუთში, სიმაღლეში და სიჩქარეში (მახლობელი სამიზნეების პარამეტრების განსაზღვრის უნარი).
- გაზომვის სიზუსტე, რომელიც იზომება უხეში, სისტემატური ან შემთხვევითი შეცდომების არსებობით.
- ხმაურის იმუნიტეტი და საიმედოობა.
- შემავალი მონაცემთა ნაკადის ამოღებისა და დამუშავების ავტომატიზაციის ხარისხი.
მითითებული ტაქტიკური მახასიათებლები დადგენილია მოწყობილობების დიზაინის დროს გარკვეული ტექნიკური პარამეტრებით, მათ შორის:
- გამტარი სიხშირე და წარმოქმნილი რხევების მოდულაცია;
- ანტენის შაბლონები;
- გადამცემი და მიმღები მოწყობილობების ძალა;
- სისტემის საერთო ზომები და წონა.
მორიგე
რადარი არის უნივერსალური ინსტრუმენტი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება სამხედრო, მეცნიერებასა და ეროვნულ ეკონომიკაში. გამოყენების სფეროები სტაბილურად ფართოვდება ტექნიკური საშუალებებისა და საზომი ტექნოლოგიების განვითარებისა და გაუმჯობესების გამო.
რადარის გამოყენება სამხედრო ინდუსტრიაში საშუალებას გვაძლევს გადავწყვიტოთ მნიშვნელოვანი ამოცანები კოსმოსის მიმოხილვისა და კონტროლის, საჰაერო, სახმელეთო და წყლის მობილური სამიზნეების აღმოჩენის შესახებ. გარეშერადარები, შეუძლებელია წარმოვიდგინოთ აღჭურვილობა, რომელიც ემსახურება სანავიგაციო სისტემებისა და სროლის მართვის სისტემების საინფორმაციო მხარდაჭერას.
სამხედრო რადარი არის სტრატეგიული სარაკეტო გამაფრთხილებელი სისტემის და ინტეგრირებული სარაკეტო თავდაცვის ძირითადი კომპონენტი.
რადიოასტრონომია
მიწის ზედაპირიდან გამოგზავნილი, რადიოტალღები ასევე აისახება ახლო და შორეულ სივრცეში მდებარე ობიექტებიდან, აგრეთვე დედამიწის მახლობლად მდებარე სამიზნეებიდან. ბევრი კოსმოსური ობიექტი სრულად ვერ იქნა გამოკვლეული მხოლოდ ოპტიკური ინსტრუმენტების გამოყენებით და მხოლოდ ასტრონომიაში რადარის მეთოდების გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა მდიდარი ინფორმაციის მიღება მათი ბუნებისა და სტრუქტურის შესახებ. პასიური რადარი მთვარის კვლევისთვის პირველად გამოიყენეს ამერიკელმა და უნგრელმა ასტრონომებმა 1946 წელს. დაახლოებით ამავე დროს, რადიოსიგნალები კოსმოსიდანაც შემთხვევით იქნა მიღებული.
თანამედროვე რადიოტელესკოპებში მიმღებ ანტენას აქვს დიდი ჩაზნექილი სფერული თასის ფორმა (როგორც ოპტიკური რეფლექტორის სარკე). რაც უფრო დიდია მისი დიამეტრი, მით უფრო სუსტი იქნება ანტენის სიგნალის მიღება. ხშირად, რადიოტელესკოპები მუშაობენ კომპლექსურად, აერთიანებენ არა მხოლოდ ერთმანეთთან ახლოს მდებარე მოწყობილობებს, არამედ სხვადასხვა კონტინენტზე მდებარე მოწყობილობებს. თანამედროვე რადიოასტრონომიის ყველაზე მნიშვნელოვან ამოცანებს შორის არის აქტიური ბირთვების მქონე პულსარების და გალაქტიკების შესწავლა, ვარსკვლავთშორისი გარემოს შესწავლა.
სამოქალაქო გამოყენება
სოფლის მეურნეობაში და სატყეო მეურნეობაში, რადარშიმოწყობილობები შეუცვლელია მცენარეთა მასების განაწილებისა და სიმკვრივის შესახებ ინფორმაციის მისაღებად, ნიადაგის სტრუქტურის, პარამეტრების და ტიპების შესასწავლად და ხანძრის დროული გამოვლენისთვის. გეოგრაფიასა და გეოლოგიაში რადარი გამოიყენება ტოპოგრაფიული და გეომორფოლოგიური სამუშაოების შესასრულებლად, ქანების სტრუქტურისა და შემადგენლობის დასადგენად და მინერალური საბადოების მოსაძებნად. ჰიდროლოგიასა და ოკეანოგრაფიაში სარადარო მეთოდები გამოიყენება ქვეყნის მთავარი წყლის გზების, თოვლისა და ყინულის საფარის მდგომარეობის მონიტორინგისთვის და სანაპირო ზოლის რუკაზე.
რადარი მეტეოროლოგების შეუცვლელი ასისტენტია. რადარს შეუძლია ათეულობით კილომეტრის მანძილზე ატმოსფეროს მდგომარეობის გარკვევა და მიღებული მონაცემების ანალიზით ხდება ამინდის პირობების ცვლილების პროგნოზი კონკრეტულ ტერიტორიაზე.
განვითარების პერსპექტივები
თანამედროვე სარადარო სადგურისთვის შეფასების მთავარი კრიტერიუმია ეფექტურობისა და ხარისხის თანაფარდობა. ეფექტურობა ეხება აღჭურვილობის განზოგადებულ შესრულების მახასიათებლებს. სრულყოფილი რადარის შექმნა რთული საინჟინრო და სამეცნიერო და ტექნიკური ამოცანაა, რომლის განხორციელება შესაძლებელია მხოლოდ ელექტრომექანიკისა და ელექტრონიკის, ინფორმატიკისა და კომპიუტერული ტექნოლოგიების, ენერგეტიკის უახლესი მიღწევების გამოყენებით.
ექსპერტების პროგნოზით, უახლოეს მომავალში, სხვადასხვა დონის სირთულის და დანიშნულების სადგურების ძირითადი ფუნქციური ერთეულები იქნება მყარი მდგომარეობის აქტიური ფაზური მასივები (ფაზური ანტენის მასივები), რომლებიც გარდაქმნის ანალოგურ სიგნალებს ციფრულში.. განვითარებაკომპიუტერული კომპლექსი სრულად ავტომატიზირებს რადარის კონტროლსა და ძირითად ფუნქციებს, რაც საბოლოო მომხმარებელს მიაწვდის მიღებული ინფორმაციის ყოვლისმომცველ ანალიზს.
