Покоренный электрон - [73]
Современные радиолокационные станции указывают направление цели с точностью в несколько сотых долей градуса. Когда цель расположена примерно в 15 километрах от прибора, то ошибка по вине локаторов составит всего лишь около 10 метров.
Радиолокатор, как и летучая мышь в полете, посылает свои сигналы отдельными, отрывистыми импульсами. Длительность каждого импульса составляет несколько миллионных долей секунды. Передатчик обязан прерывать работу, чтобы приемник в паузах мог улавливать эхо, вернувшееся от цели. «Рот» должен молчать, когда «уши» слушают.
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 доля секунды соответствует 15 метрам (за это время сигнал проходит 30 метров — 15 метров туда и 15 метров обратно).
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:
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.
