La majoria dels lectors són ben conscients del concepte de "làser", format a partir de l'anglès "laser" (amplificació de la llum per emissió estimulada de radiació). Els làsers inventats a mitjans del segle XX han entrat a fons a la nostra vida, tot i que el seu treball en tecnologia moderna és sovint invisible per a la gent normal. El principal divulgador de la tecnologia s'ha convertit en llibres i pel·lícules de ciència ficció, en què els làsers han esdevingut una part integral de l'equipament dels lluitadors del futur.
En realitat, els làsers han recorregut un llarg camí, ja que s’utilitzen principalment com a mitjans de reconeixement i designació d’objectius, i només ara haurien de prendre el seu lloc com a arma del camp de batalla, possiblement canviant radicalment l’aspecte i l’aspecte dels vehicles de combat.
Menys conegut és el concepte de "maser": un emissor d'ones electromagnètiques coherents en el rang dels centímetres (microones), l'aparició de la qual va precedir la creació de làsers. I molt poca gent sap que hi ha un altre tipus de fonts de radiació coherent: el "saser".
"Beam" de so
La paraula "saser" es forma de manera similar a la paraula "làser" - Amplificació del so per emissió estimulada de radiació i denota un generador d'ones de so coherents d'una determinada freqüència: un làser acústic.
No confongueu un saser amb un "focus d'àudio": una tecnologia per crear fluxos de so direccionals, com a exemple podem recordar el desenvolupament de Joseph Pompey del "Audio Spotlight" de l'Institut de Tecnologia de Massachusetts. El focus d'àudio "Audio Spotlight" emet un feix d'ones de gamma ultrasònica que, en interaccionar de manera no lineal amb l'aire, augmenten la seva longitud fins al so. La longitud del feix d’un projector d’àudio pot arribar als 100 metres, però la intensitat del so disminueix ràpidament.
Si en els làsers hi ha una generació de quanta - fotons de llum, en els sasers el seu paper el tenen els fonons. A diferència d’un fotó, un fonó és una quasipartícula introduïda pel científic soviètic Igor Tamm. Tècnicament, un fonó és un quàntic de moviment vibracional d’àtoms de cristall o un quàntic d’energia associat a una ona sonora.
“En els materials cristal·lins, els àtoms interactuen activament entre ells i és difícil considerar fenòmens termodinàmics com les vibracions d’àtoms individuals en ells: s’obtenen enormes sistemes de bilions d’equacions diferencials lineals interconnectades, la solució analítica dels quals és impossible. Les vibracions dels àtoms del cristall se substitueixen per la propagació d’un sistema d’ones sonores a la substància, els quants dels quals són fonons. El fonó pertany al nombre de bosons i està descrit per les estadístiques de Bose-Einstein. Els fonons i la seva interacció amb els electrons tenen un paper fonamental en els conceptes moderns de la física dels superconductors, els processos de conducció de calor i els processos de dispersió en sòlids.
Els primers sasers es van desenvolupar el 2009-2010. Dos grups de científics van presentar mètodes per obtenir radiació làser: utilitzant un làser de fonons en cavitats òptiques i un làser de fonons en cascades electròniques.
Un prototip de saser de ressonadors òptics dissenyat per físics de l’Institut de Tecnologia de Califòrnia (EUA) utilitza un parell de ressonadors òptics de silici en forma de tori amb un diàmetre exterior d’uns 63 micròmetres i un diàmetre interior de 12, 5 i 8, 7 micròmetres, on s’alimenta un feix làser. En canviar la distància entre els ressonadors, és possible ajustar la diferència de freqüència d’aquests nivells de manera que es correspongui amb la ressonància acústica del sistema, que dóna lloc a la formació de radiació làser amb una freqüència de 21 megahertzs. Si canvieu la distància entre els ressonadors, podeu canviar la freqüència de la radiació sonora.
Científics de la Universitat de Nottingham (Regne Unit) han creat un prototipus de saser en cascades electròniques, en què el so passa a través d’una superreixeta que conté capes alternes d’arsenur de gal i semiconductors d’alumini de diversos àtoms de gruix. Els fonons s’acumulen com una allau sota la influència d’una energia addicional i es reflecteixen moltes vegades a l’interior de les capes de superreixetes fins que surten de l’estructura en forma de radiació saser amb una freqüència d’uns 440 gigahertz.
S'espera que els Sasers revolucionin la microelectrònica i la nanotecnologia, comparable a la dels làsers. La possibilitat d’obtenir radiació amb una freqüència del rang de terahertz permetrà utilitzar sasers per a mesures d’alta precisió, obtenint imatges tridimensionals de macro, micro i nanoestructures, canviant les propietats òptiques i elèctriques dels semiconductors a una alta velocitat.
L’aplicabilitat dels sasers en el camp militar. Sensors
El format de l'entorn de combat determina l'elecció del tipus de sensors més eficaços en cada cas. En aviació, el principal tipus d’equips de reconeixement són les estacions de radar (radars), que utilitzen longituds d’ona de mil·límetres, centímetres, decímetres i fins i tot metres (per a radars terrestres). El camp de batalla terrestre requereix una resolució més gran per a una identificació precisa de l'objectiu, que només es pot aconseguir mitjançant reconeixement a l'abast òptic. Per descomptat, els radars també s’utilitzen en tecnologia terrestre, així com els mitjans de reconeixement òptic en aviació, però, tot i així, el biaix a favor de l’ús prioritari d’un cert rang de longituds d’ona, segons el tipus de format de l’entorn de combat, és força evident.
Les propietats físiques de l’aigua limiten significativament el rang de propagació de la majoria de les ones electromagnètiques en els rangs òptics i radars, mentre que l’aigua proporciona unes condicions significativament millors per al pas de les ones sonores, cosa que va conduir al seu ús per al reconeixement i guia d’armes de submarins (PL) i els vaixells de superfície (NK) en el cas de combatre un enemic submarí. En conseqüència, els complexos hidroacústics (SAC) es van convertir en el principal mitjà de reconeixement de submarins.
Els SAC es poden utilitzar tant en modes actius com passius. En mode actiu, el SAC emet un senyal de so modulat i rep un senyal reflectit des d'un submarí enemic. El problema és que l'enemic és capaç de detectar el senyal del SAC molt més lluny que el mateix SAC captarà el senyal reflectit.
En el mode passiu, el SAC "escolta" els sorolls que emanen dels mecanismes d'un vaixell submarí o enemic i detecta i classifica els objectius en funció de la seva anàlisi. L’inconvenient del mode passiu és que el soroll dels darrers submarins disminueix constantment i es torna comparable al soroll de fons del mar. Com a resultat, el rang de detecció dels submarins enemics es redueix significativament.
Les antenes SAC són matrius discrets per fases de formes complexes, que consisteixen en diversos milers de transductors piezoceràmics o de fibra òptica que proporcionen senyals acústics.
Figurativament parlant, els SAC moderns es poden comparar amb radars amb matrius d’antenes de fases passives (PFAR) utilitzats en l’aviació militar.
Es pot suposar que l’aparició de sasers permetrà crear SAC prometedors, que es poden comparar condicionalment amb radars amb matrius d’antenes per fases actives (AFAR), que s’han convertit en el segell distintiu dels últims avions de combat
En aquest cas, l’algoritme de funcionament de SAC prometedors basats en emissors Saser en mode actiu es pot comparar amb el funcionament de radars d’aviació amb AFAR: serà possible generar un senyal amb un patró de directivitat estret, patró de directivitat al jammer i auto-bloqueig.
Potser es realitzarà la construcció d’hologrames acústics tridimensionals d’objectes, que es poden transformar per obtenir una imatge i fins i tot l’estructura interna de l’objecte en estudi, que és extremadament important per a la seva identificació. La possibilitat de la formació de radiació direccional dificultarà l’enemic per detectar una font sonora quan el SAC estigui en mode actiu per detectar obstacles naturals i artificials quan un submarí es mou en aigües poc profundes, detectant mines marines.
S'ha d'entendre que el medi aquàtic influirà significativament més en el "feix de so" en comparació amb la forma en què l'atmosfera afecta la radiació làser, cosa que requerirà el desenvolupament de sistemes de correcció i guiatge làser d'alt rendiment, i en qualsevol cas no ho serà. com un "feix làser": la divergència de la radiació làser serà molt més gran.
L’aplicabilitat dels sasers en el camp militar. Arma
Malgrat el fet que els làsers van aparèixer a mitjan segle passat, el seu ús com a armes que proporcionen destrucció física d'objectius només s'està convertint en una realitat. Es pot suposar que el mateix destí els espera als sasers. Si més no, els "canons de so" similars als representats al joc d'ordinador "Command & Conquer" hauran d'esperar molt, molt de temps (si és possible la creació d'aquests).
Fent una analogia amb els làsers, es pot suposar que, sobre la base de sasers, en el futur es poden crear complexos d’autodefensa, de concepte similar al sistema de defensa aeri rus L-370 "Vitebsk" ("President-S")), dissenyat per contrarestar míssils dirigits a una aeronau amb capçals d'infrarojos mitjançant una estació de supressió òptica-electrònica (OECS), que inclou emissors làser que ceguen el cap d'inici de míssils.
Al seu torn, el sistema d’autodefensa integrat de submarins basat en emissors Saser es pot utilitzar per contrarestar torpedes enemics i armes de mina amb guia acústica.
conclusions
L’ús de sasers com a mitjà de reconeixement i armament de submarins prometedors és probablement, com a mínim, a mitjà termini, o fins i tot a distància. Tot i això, cal establir ara les bases d'aquesta perspectiva, creant les bases per als futurs desenvolupadors d'equips militars prometedors.
Al segle XX, els làsers s’han convertit en una part integral dels sistemes moderns de reconeixement i designació d’objectius. Al tombant dels segles XX i XXI, un lluitador sense radar AFAR ja no es pot considerar el cim del progrés tecnològic i serà inferior als seus competidors amb un radar AFAR.
En la propera dècada, els làsers de combat canviaran radicalment la cara del camp de batalla a terra, aigua i aire. És possible que els sasers no tinguin menys influència en l’aparició del camp de batalla submarí a mitjans i finals del segle XXI.
