Радар (радиолокационное устройство) сегодня применяется во многих отраслях. Авиадиспетчеры используют его для сопровождения самолётов, метеорологи - для обнаружения и изучения бурь, ураганов и других погодных явлений, в армии с помощью радаров обнаруживают не только вражеские самолёты, но и ракеты и даже спутники.

 

 

Радар (радиолокационное устройство) сегодня применяется во многих отраслях. Авиадиспетчеры используют его для сопровождения самолётов, метеорологи - для обнаружения и изучения бурь, ураганов и других погодных явлений, в армии с помощью радаров обнаруживают не только вражеские самолёты, но и ракеты и даже спутники. Вошли радары и в повседневную жизнь: например, своего рода радаром является устройство для автоматического открывания дверей в гостиницах и супермаркетах. Идея, которая позволила создать радар, возникла в самом начале XX века. Именно тогда было замечено, что как только между двумя кораблями, ведущими между собой радиопереговоры, появляется третье судно, связь прерывается, и уже первые работы по объяснению этого явления привели к созданию в 1907 г. радиолокационного устройства, которое могло обнаруживать корабли. 

 

Когда в 30-е годы прошлого века возросла роль военной авиации, учёные задумались, каким образом можно обнаружить самолёты противника, а затем и следить за ними. Сначала для этого использовали наблюдательные посты, где успех зависел от остроты зрения и слуха наблюдателей, однако такой способ не позволял заранее, а главное с большой точностью определить место самолёта в небе. Вот почему эту проблему стали решать с помощью новейших средств техники. Особое внимание этой задаче уделила Англия, где в итоге появилась первая радиолокационная станция (РЛС) - в 1935 г. группа учёных под управлением Роберта Александра Уотсона-Уатта использовала особенности радиоволн и создала целую сеть примитивных радарных установок («радиоэхо»), которые могли сопровождать самолёты и находить воздушного врага. 

 

 

Тогда же появились и первые бортовые радары, которые устанавливались на бомбардировщиках. Первые радары были сложны в обслуживании и не очень точны, но с развитием технологий появилось более совершенное оборудование. Пожалуй, самым революционным достижением британцев стало изобретение электронной лампы, которая могла генерировать радиоволны очень высокой частоты. Это резко улучшило характеристики радаров и подстегнуло конструкторов к созданию портовых и наземных РЛС. После войны работа над радарами главным образом сконцентрировалась над тем, чтобы улучшить их параметры в зависимости от выполняемых функций - появились радары артиллерийские, навигационные, метеорологические, дорожные и т. д. Чтобы понять, каким образом радар действует, нужно представить процессы, происходящие в звуковых волнах. 

 

Наверняка всем хорошо знакомо эхо - если в лесу или в пустом помещении громко крикнуть, то можно вторично услышать свой голос, возвращающийся с некоторой задержкой. Так происходит из-за того, что звуковая волна отражается от стены здания или утёса и достигает нашего уха. 

 

Если же источник звука или наблюдатель будут двигаться, тогда нужно будет учесть эффект Доплера, который показывает изменение длины звуковой волны, наблюдаемое при движении источника волн относительно их приёмника. С этим явлением мы сталкиваемся, когда слышим сирену проезжающей мимо машины «скорой помощи» - при её приближении частота звуковых колебаний увеличивается, и мы слышим всё более высокий звук; когда машина удаляется, частота колебаний затухает, и звук становится ниже. Если измерить разницу высоты звука, то можно вычислить скорость объекта. Именно таким образом действует радар, который вместо звуковых использует радиоволны. Радиолокационные станции работают с радиоволнами длиной от нескольких сантиметров до нескольких метров и частотой до нескольких десятков гигагерц, в зависимости от назначения радара. 

 

Эти волны распространяются со скоростью света на расстояния, намного превышающие возможности звуковых волн, однако в обоих случаях в основе находится один и тот же принцип. Основные элементы любой радиолокационной станции - это радиопередатчик, радиоприёмник, работающий на той же волне, направленная антенна и индикаторное устройство. Передатчик радиолокатора посылает в антенну высокочастотные сигналы короткими очередями (импульсами), которые фокусируются антенной в узкий луч и направляются на объект. Для создания сигналов высокой частоты используют магнетроны и клистроны - устройства, позволяющие генерировать импульсы очень высокой частоты. 

 

Импульс отражается от объекта и возвращается в радиоприёмник, где проходит через фильтр, который отсекает так называемый «шум» (импульсы, отражённые от облаков, птиц, наземных объектов), и обработанный таким образом сигнал появляется на экране индикатора. Первыми индикаторами были обыкновенные осциллоскопы, на экране которых можно было узнать лишь расстояние до цели. Антенны таких радаров вращали вручную, а азимут вычисляли по специальной шкале в момент появления импульса. Самый распространённый индикатор, который применяется в наши дни, - панорамный; он имеет светящуюся линию, которая вращается синхронно с антенной. На таком индикаторе сразу же видно расстояние до объекта и азимут. Более современные индикаторы - мониторы компьютеров, на которых есть карта местности, причём изображение может дополняться в оперативном режиме любой информацией (например, расположением дорог, аэродромов и др.) - благодаря чему намного легче определить координаты самолёта не только по отношению к РЛС, но и к городам и аэродромам. 

 

Самолет дальнего радиолокационного обнаружения АВАКС Е-3 оснащён бортовым радаром, который позволяет обнаружить цель на расстоянии до 500 км. Этот радар даёт три показателя - расстояние, азимут и высоту объекта. Современные трёхмерные радары одновременно определяют три параметра (скорость, дальность и высоту) - они оснащены антенной, которая состоит из большого числа излучающих элементов, что позволяет посылать серию импульсов под любым углом. Радары такого типа требуют сложной и дорогой передающей аппаратуры, поэтому их в основном используют в армии, где самолёты противника летают на огромных скоростях и совершают сложные манёвры. В гражданской авиации контроль за воздушным движением обычно ведётся вторичными радарами. 

 

Несмотря на постоянные усовершенствования радара, эту аппаратуру всё ещё можно «обмануть». Яркий пример этого - самолёты-невидимки, «прозрачные» для радара. Радар кругового наблюдения позволяет определить лишь два параметра - расстояние и азимут. В армии радары такого типа часто устанавливают на машинах, что придаёт им высокую мобильность. Благодаря использованию компьютеров на экране радара можно увидеть карту, которая помогает определить местонахождение объекта по отношению к тем или иным точкам на местности. Сегодня для точного определения скорости автомобилей дорожная полиция всего мира использует пистолетные радары - своего рода миниатюрные радиолокационные станции, в которых объединены передатчик, приёмник и индикатор скорости, с которой движется тот или иной объект.