Introducción

Hasta la fecha, han surgido las principales direcciones en las que se está introduciendo la tecnología láser en los asuntos militares. Estas áreas son:

• 1. Localización del láser (terrestre, aéreo, submarino).
• 2. Comunicación láser.
• 3. Sistemas de navegación láser.
• 4. Armas láser.
• 5. Sistemas láser ABM y PKO.

La introducción del láser en equipamiento militar Estados Unidos, Francia, Inglaterra, Japón, Alemania, Suiza. Agencias gubernamentales Estos países apoyan y financian plenamente el trabajo en este ámbito.

UBICACIÓN DEL LÁSER

En la prensa extranjera, el alcance láser se refiere al campo de la optoelectrónica, que se ocupa de detectar y determinar la ubicación de diversos objetos utilizando ondas electromagnéticas del rango óptico emitidas por láseres. Tanques, barcos, misiles, satélites, estructuras industriales y militares pueden convertirse en objetos de alcance láser. En principio, la medición por láser se realiza método activo.

La medición láser, al igual que la del radar, se basa en tres propiedades principales de las ondas electromagnéticas:

1. La capacidad de reflejarse en los objetos. El objetivo y el fondo sobre el que se encuentra reflejan de forma diferente la radiación que incide sobre ellos.

La radiación láser se refleja en todos los objetos: metálicos y no metálicos, en los bosques, las tierras cultivables y el agua. Además, se refleja mejor que las ondas de radio en cualquier objeto cuyas dimensiones sean inferiores a la longitud de onda. Esto se sabe bien por el principio básico de la reflexión, que establece que cuanto más corta es la longitud de onda, mejor se refleja. La potencia de la radiación reflejada en este caso es inversamente proporcional a la longitud de onda elevada a la cuarta potencia. Básicamente, un localizador láser tiene una mayor capacidad de detección que un radar: cuanto más corta es la onda, más alta es. Por eso, a medida que se desarrolló el radar, hubo una tendencia a pasar de ondas largas a ondas más cortas. Sin embargo, la producción de generadores de radiofrecuencia que emitan ondas de radio ultracortas se volvió cada vez más difícil y luego llegó a un callejón sin salida. La creación del láser abrió nuevas perspectivas en la tecnología de localización.

2. Capacidad de propagarse en línea recta. El uso de un rayo láser de dirección estrecha, que explora el espacio, permite determinar la dirección hacia el objeto (rumbo del objetivo), que se determina mediante la ubicación del eje del sistema óptico que genera la radiación láser. Cuanto más estrecho sea el haz, con mayor precisión se podrá determinar el rumbo.

Cálculos simples muestran que para obtener un coeficiente de directividad de aproximadamente 1,5, cuando se utilizan ondas de radio en el rango de centímetros, es necesario tener una antena con un diámetro de aproximadamente 10 m. Es difícil instalar una antena de este tipo en un tanque, y mucho más en un avión. Es voluminoso y no transportable. Necesitas usar ondas más cortas.

Se sabe que el ángulo angular de un rayo láser producido con una sustancia activa en estado sólido es de sólo 1,0... 1,5 grados y sin sistemas ópticos adicionales.

En consecuencia, las dimensiones de un localizador láser pueden ser significativamente más pequeñas que las de un radar similar. El uso de sistemas ópticos de pequeño tamaño permitirá estrechar el rayo láser a varios minutos de arco, si surge la necesidad.

3. La capacidad de la radiación láser para propagarse desde velocidad constante permite determinar la distancia a un objeto. Así, con el método de rango de pulso, se utiliza la siguiente relación: L = ct/2, donde L es la distancia al objeto, c es la velocidad de propagación de la radiación, t es el tiempo que tarda el pulso en viajar hasta el objetivo y espalda.

La consideración de esta relación muestra que la precisión potencial de la medición del alcance está determinada por la precisión de medir el tiempo que tarda el pulso de energía en viajar hacia el objeto y regresar. Está bastante claro que cuanto más corto sea el impulso, mejor.

¿Qué parámetros se utilizan para caracterizar un localizador? ¿Cuáles son los datos de su pasaporte? Veamos algunos de ellos.

En primer lugar, el área de cobertura. Se entiende como la región del espacio en la que se realiza la observación. Sus límites están determinados por los rangos operativos máximo y mínimo y los límites de visualización en elevación y azimut. Estas dimensiones están determinadas por el propósito del localizador láser militar.

Otro parámetro es el tiempo de revisión. Se refiere al tiempo durante el cual el rayo láser produce un único estudio de un volumen de espacio determinado.

El siguiente parámetro del localizador son las coordenadas determinadas.

Dependen del propósito del localizador. Si se pretende determinar la ubicación de objetos terrestres y submarinos, basta con medir dos coordenadas: alcance y acimut. Al observar objetos aéreos, se necesitan tres coordenadas. Estas coordenadas deben determinarse con una precisión determinada, que depende de errores sistemáticos y aleatorios. Usaremos un concepto como resolución. Resolución significa la capacidad de determinar por separado las coordenadas de objetivos ubicados cerca.

Cada coordenada tiene su propia resolución. Además, se utiliza una característica como la inmunidad al ruido. Ésta es la capacidad de un localizador láser para funcionar en condiciones de interferencia natural y artificial. Y una característica muy importante de un localizador es la fiabilidad. Es propiedad de un localizador mantener sus características dentro de los límites establecidos en determinadas condiciones de funcionamiento.

El principio de alcance láser (LL) se basa en el hecho de que la luz se propaga en el vacío de forma rectilínea y a una velocidad constante. Se emite un pulso láser corto y se detecta el tiempo, el rayo láser se refleja desde el objeto objetivo y regresa, donde se capta con un telescopio y fotodetectores sensibles y se determina el tiempo entre la emisión del pulso y su retorno. Conociendo la velocidad de la luz, puedes calcular la distancia a un objeto. Si el pulso es corto y el tiempo entre la emisión y la recepción de la señal reflejada se mide con precisión, entonces la distancia al objeto se puede calcular con la precisión adecuada. La influencia de la atmósfera, que desvía el haz (refracción) e introduce un retraso, se tiene en cuenta por separado, pero se trata de detalles sutiles.

Las ideas sobre la ubicación de la Luna se han expresado desde hace mucho tiempo, allá por los años 20. Siglo XX, cuando no había láseres. Tan pronto como se inventó el láser, surgió la idea de utilizar propiedades únicas Radiación láser para alcance láser lunar (LLR). Los primeros experimentos sobre LLL se llevaron a cabo en 1962-63. en Estados Unidos y la URSS. En aquel momento no se hablaba de ninguna medida, se estaba probando la posibilidad misma de implementar tal ubicación. Los experimentos resultaron ser bastante exitosos, la señal reflejada se registró de manera confiable, aunque la duración del pulso de 1 ms no permitió medir una distancia con mayor precisión que 150 km. En 1965-66 se llevaron a cabo experimentos con pulsos más cortos: se logró una precisión de unos 180 m. Además, la precisión estaba limitada no tanto por la duración del pulso como por el terreno.

Entonces surgió la idea de llevar reflectores angulares (CR) a la Luna para mejorar la precisión de la localización. Los reflectores de esquina se caracterizan por el hecho de que siempre devuelven la señal estrictamente en la dirección opuesta y, además, la señal no se difumina debido al terreno.

Se afirma que se entregaron a la Luna cinco reflectores angulares: dos en vehículos lunares soviéticos y tres astronautas americanos– Apolo 11, Apolo 14 y Apolo 15.

¡Aquí termina la tediosa banalidad y luego comienzan los cuentos de hadas mágicos con milagros increíbles y misterios detectivescos!

¡Comencemos con el hecho de que el dispositivo de control instalado en Lunokhod-1 se “perdió” repentinamente! Además, hay dos opiniones al respecto. Investigador líder, jefe. estudiante de posgrado en el Observatorio Pulkovo, Ph.D. E.Yu.Alyoshkina

en su artículo afirma que su dispositivo de control no funciona.

Esto sucedió mientras se movía en condiciones muy difíciles dentro de uno de los cráteres. En la pared de este cráter hay otro pequeño y secundario. Esto es lo más malo en la luna. Para salir de este pésimo cráter, el operador-conductor y la tripulación decidieron hacer retroceder el vehículo lunar. Y el panel solar estaba plegado. Y resultó que con la tapa del panel solar se estrelló contra la pared de este cráter invisible, porque las cámaras solo miraban hacia adelante. Recogió tierra lunar panel solar. Y después de que salimos, decidimos cerrar este panel. Pero el polvo lunar es tan desagradable que no puedes librarte de él tan fácilmente. Debido al polvo en la batería solar, la corriente de carga disminuyó. y debido al hecho de que el polvo entró en el radiador, se violó el régimen térmico. Como resultado, Lunokhod 2 permaneció en este desafortunado cráter. Todos los intentos de salvar el dispositivo terminaron en nada.

La segunda historia resultó ser una estupidez. Ya llevaba cuatro meses en el satélite de la Tierra. El 9 de mayo tomé el timón. Aterrizamos en un cráter, el sistema de navegación falló.

¿Cómo salir? Nos hemos encontrado en situaciones similares más de una vez. Luego simplemente cubrieron los paneles solares y salieron. Y aquí hay gente nueva en el grupo directivo. Ordenaron no cerrarla y salir. Dicen que lo cerramos y no habrá bombeo de calor desde el vehículo lunar, los instrumentos se sobrecalentarán.

No escuchamos y tratamos de irnos así. Llegamos al suelo lunar. Y el polvo lunar es muy pegajoso. Y luego ordenan cerrar el panel solar; dicen, el polvo se caerá solo. Se desmoronó: en el panel interno, el vehículo lunar dejó de recibir recarga con energía solar en el volumen requerido y gradualmente perdió energía. El 11 de mayo ya no había señal del Lunokhod.

Esta información es confirmada por... ¡LRO! Aquí hay una imagen de Lunokhod 2 con la tapa abierta, mirando hacia el este:

En general, es inútil localizar ahora el segundo vehículo lunar.

El rango de ángulos operativos para el reflector de esquina instalado en los vehículos lunares es de ±10 grados. Para poder localizar el dispositivo instalado en el vehículo lunar, teniendo en cuenta la libración lunar de aproximadamente 7 grados,

El vehículo lunar debe estar correctamente orientado hacia la Tierra en azimut (hasta el punto subterráneo) y elevación con una precisión de 2 a 3 grados.

UPD del 03.11.2013. Llamé a V.P. Dolgopolov y le aclaré la ubicación de los reflectores de las esquinas en el cuerpo del vehículo lunar: están ubicados con una inclinación estrictamente hacia adelante a lo largo del recorrido, exactamente como se muestra en las fotografías de los modelos de museo.

Y ahora recordamos las palabras de Dovgan de que Lunokhod 2 mira hacia el este y miramos de cerca el mapa:


Las flechas verdes muestran la orientación real de los vehículos lunares, las flechas amarillas muestran la orientación necesaria para la localización exitosa de los dispositivos de control instalados en los vehículos lunares. El punto subterráneo, que se encuentra en el centro de la imagen, y hacia el cual Lunokhod-2 debe orientarse en azimut, se encuentra al suroeste de Lunokhod-2, y Lunokhod-2 está orientado hacia el este (en mi opinión, el acimut es de aproximadamente 100-110 grados) - en esta posición, el ángulo de incidencia del haz de localización sobre el dispositivo es de aproximadamente 70 grados, un ángulo completamente prohibitivo para un dispositivo de cuarzo, es decir, El reflector angular del Lunokhod-2 no funciona en absoluto. ¿Y los astrónomos lo han localizado con éxito durante casi 40 años? Cierro los ojos e imagino cómo los fotones, con una veloz pirueta, se sumergen en el reflector angular del Lunokhod-2 girado hacia atrás, para reflejarse allí y, después de hacer una pirueta inversa, dirigirse hacia la Tierra... Scheherazade fuma nerviosamente al margen. ! Sólo tenía suficientes cuentos de hadas para 1001 noches.

Surge una pregunta natural: ¿qué localizaron entonces ellos (los astrónomos)?

Los detalles del experimento estadounidense se describen con más o menos detalle en el documento Apollo 11 Preliminary Science Report. Los detalles de los experimentos soviéticos sobre la localización con láser de la Luna, realizados en el Observatorio Astrofísico de Crimea (CrAO), se encuentran en el segundo volumen de la colección “Laboratorio móvil en la Luna LUNOKHOD-1”. También existe una fórmula para calcular la magnitud de la señal de respuesta.

y se indica el resultado del cálculo: 0,5 fotoelectrones de un pulso, es decir Se debe registrar aproximadamente 1 fotoelectrón a partir de dos pulsos láser.

El número de fotones que llegarán a la Luna es igual al número liberado por el láser multiplicado por este coeficiente de transparencia N M = K λ N t . Por ejemplo, para KrAO se indica en promedio como 0,73. Para los observatorios de mayor altitud, la atmósfera es más transparente. Un obstáculo en forma de atmósfera se encontrará nuevamente en el camino de los fotones cuando los fotones reflejados regresen a la Tierra; el resultado deberá multiplicarse nuevamente por el coeficiente de transparencia de la atmósfera K λ.

El rayo disparado por el láser diverge. Hay dos razones fundamentales para esto. El primero es la expansión del haz de difracción. Se define como la relación entre la longitud de onda de la luz y el diámetro del haz. Por tanto, para reducirlo es necesario aumentar el diámetro de la viga. Para ello, el rayo láser se expande y se pasa a través del mismo telescopio, que luego captará los fotones de respuesta. La conmutación se realiza mediante un espejo reversible; dado que los fotones de respuesta llegarán sólo después de 2,5 segundos, esto no es nada difícil de asegurar. Para un telescopio con un diámetro de salida de 3 metros, la expansión de difracción del haz es de sólo 0,05" (segundo de arco). La segunda razón es mucho más fuerte: la turbulencia en la atmósfera. Esto garantiza la divergencia del haz en un nivel de aproximadamente 1". Esta razón es fundamentalmente inamovible. La única forma La forma de combatirlo es sacar el telescopio de la atmósfera.

Entonces, el haz a la salida de la atmósfera tiene una divergencia θ. Para ángulos pequeños θ, se puede utilizar la aproximación θ = tan(θ) = sin(θ). En consecuencia, el haz iluminará un punto con un diámetro de D = Rθ, donde R es la distancia a la Luna (media 384.000 km, máximo 405.696 km, mínimo 363.104 km). Un rayo con una divergencia de 1" iluminará una mancha en la Luna con un diámetro de aproximadamente 1,9 km. El área de la mancha, como se sabe por el curso de geometría, es igual a .

La cantidad de luz que ingresa al telescopio como resultado de la reflexión del EO o del suelo lunar es proporcional al área del telescopio. Para un telescopio con diámetro d, el área es .

En el caso de la reflexión del CR, no todos los fotones que chocan contra la Luna chocarán con el CR y serán reflejados. El número de fotones reflejados por el dispositivo es proporcional al área del reflector S 0 y su coeficiente de reflexión K 0 . (Esto siempre que haya tocado el dispositivo al menos con el borde del foco). Para los reflectores de fabricación francesa, el área total es de 640 cm 2 con un coeficiente de reflexión de 0,9, pero debemos recordar que para prismas con forma triangular cara frontal, el área de trabajo es 2/3 del total. Los estadounidenses estaban hechos de prismas de cuarzo no metalizados y tenían un coeficiente de reflexión tres veces menor, pero un área mayor: el IR supuestamente entregado por las expediciones Apolo 11 y Apolo 14 es de 0,1134 m 2, Apolo 15 - 0,34 m 2 ( NASA -CR-113609). Como resultado, la cantidad de fotones que se reflejarán en el CR será .

De hecho, la distribución de fotones sobre el área del punto es significativamente desigual:

Sin embargo, al resumir los resultados de varios "disparos" de láser para aislar la señal útil del ruido de fondo, esta irregularidad se suavizará.

No todos los fotones reflejados por el EO terminarán en el telescopio. El haz reflejado tiene una divergencia θ" e iluminará un punto en la Tierra con un diámetro de L=Rθ". El área del punto de la Tierra sobre la que se distribuirá el haz reflejado es igual a . Desde este lugar, la cantidad de fotones caerá en el telescopio (si es así, esto también debe comprobarse). Para los IO franceses instalados en vehículos lunares, la divergencia del haz reflejado se indica como 6" (para la longitud de onda de un láser de rubí 694,3 nm), lo que da un diámetro del punto reflejado en la Tierra de 11 km; los estadounidenses fueron hecho de prismas triples más pequeños y, por lo tanto, tenía una divergencia ligeramente grande de 8,6" (también para el láser de rubí con una longitud de onda de 694,3 nm), el diámetro de la mancha en la Tierra será de unos 16 km. De hecho, la divergencia del haz reflejado está determinada por la difracción, es decir la relación entre la longitud de onda del láser y la apertura de un elemento del UO θ" = 2,44 λ/D RR. Por lo tanto, el uso de un láser verde con una longitud de onda de 532 nm puede estar justificado, a pesar de la mayor absorción y dispersión. luz verde en la atmósfera terrestre en comparación con el rojo y el infrarrojo.

Como podemos ver, obtuvimos prácticamente la misma fórmula que se indicó en el trabajo de Kokurin et al., solo que en ese trabajo se sumaron los coeficientes de transmisión en las rutas de transmisión y recepción y la eficiencia de conversión cuántica del fotodetector (cuántos Los fotones del número que impactaron en el telescopio se registrarán en forma de señal eléctrica). Lo que todavía falta es la dependencia del área de reflexión efectiva del ángulo de incidencia, es decir las fórmulas se derivan de la suposición de que el ángulo de incidencia del haz de localización sobre el objetivo es cercano al normal. De hecho, la dependencia es así:

En el caso de la reflexión desde el suelo, la mayor parte de la luz será absorbida y el resto se dispersará según una ley cercana a la lambertiana (uniformemente en todas direcciones), en un ángulo sólido de 2π estereorradianes. De hecho, el reflejo de la Luna es algo más complicado: el suelo lunar tiene pronunciados efectos de retrodispersión y oposición, lo que lleva al hecho de que el suelo lunar se refleja 2-3 veces más estrictamente en la dirección opuesta que una superficie lambertiana (mate) convencional. . En términos generales, toda la superficie de la Luna actúa como un reflector angular, aunque no muy bueno.

Se considera que el albedo medio de la Luna es 0,07, aunque en diferentes lugares de la superficie visible de la Luna el albedo oscila entre 0,05 y 0,16. (UPD: Según los últimos datos obtenidos por el altímetro láser LOLA, cuando se refleja estrictamente hacia atrás, el albedo puede alcanzar hasta 0,33, y en algunos cráteres permanentemente oscuros en el polo sur, ¡hasta 0,35!)

Comprobamos qué parte del punto iluminado caerá dentro del telescopio. El campo de visión de un telescopio está determinado por su aumento máximo, que está determinado por su diámetro. El cálculo para el telescopio CrAO con un diámetro de 2,64 m da un campo de visión de 22", el trabajo da un valor de 15" - los valores son cercanos. El tamaño del punto iluminado suele ser menor, de modo que todo el punto aparece en el campo de visión del telescopio.

El número de fotones reflejados desde el suelo lunar y que entran en el telescopio es igual a .

De aquí derivamos una fórmula para evaluar la efectividad del uso de un reflector de esquina como la relación entre el brillo del IR y el brillo del suelo lunar. Un vistazo rápido a esta fórmula es suficiente para ver que para aumentar el nivel de la señal de respuesta del dispositivo en comparación con la reflexión desde el suelo, es necesario reducir el ángulo de divergencia del rayo láser de localización; la dependencia es cuadrática.

(UPD: Aunque Lunokhod-1 está mal posicionado, todavía es visible. El ángulo de incidencia calculado en su EO es de 31,5 grados de lo normal (sin tener en cuenta la libración), en este ángulo el EPR disminuye en un orden de magnitud y la dispersión de la respuesta al impulso -debido a la no perpendicularidad del panel CR al haz de localización-, pero para Lunokhod-2, el ángulo de incidencia calculado es de aproximadamente 70 grados con respecto a la normal, un ángulo que es completamente prohibitivo incluso para un CR de cuarzo. La reflexión desde su CR es imposible. Ninguna libración ayudará.)

Ciento cincuenta fotones deberían caer en el telescopio desde el dispositivo, aproximadamente 5 desde el suelo, y Aleshkina escribe aproximadamente "1 fotón cada 10-20 disparos". ¿Qué quiere decir esto? ¡Se registran incluso menos fotones de los que deberían haberse registrado desde la Tierra!

¡Y así debe ser! Recordamos que cuando se encuentra alejada del punto subterráneo, la superficie de la Luna es significativamente no perpendicular al haz, por lo que la señal reflejada se difumina en el tiempo.

y el filtro temporal recorta solo aquellos fotones que corresponden al resultado esperado.


Si recordamos que la superficie de la Luna no es perfectamente lisa, y en ella hay montañas y cráteres, entonces la presencia de una pared de cráter o una ladera de montaña frente a la Tierra, sobre la cual el rayo láser de localización incide perpendicularmente, dará exactamente la La misma señal compacta en el tiempo que la reflejada desde EE. UU., pero de menor intensidad.

Si debilitamos la señal calculada desde el suelo como la relación entre el área de la superficie lunar perpendicular al haz de localización y el área de la sección transversal del haz de localización, obtendremos una total concordancia de los resultados experimentales con el Cálculo de la hipótesis con reflexión desde el suelo. Teniendo en cuenta que el diámetro del haz de localización en la Luna es de 2 a 7 km, entonces ya son suficientes montañas o paredes de cráter de 2 a 3 km de altura, y en la Luna abundan esas montañas y cráteres. Además, ni siquiera se necesita una superficie perfectamente plana. Como se desprende del cálculo, con un albedo de 0,16 (y las montañas de la Luna son más claras que los mares), el número calculado de fotones de la Tierra excede los valores experimentales en aproximadamente 3 veces, es decir, Para que el cálculo coincida, basta con que sólo un tercio del punto iluminado caiga sobre una superficie situada en el plano esperado. Los 2/3 restantes pueden tener algún alivio.


La línea roja marca una superficie condicional, cuya señal reflejada pasará a través del filtro de tiempo. Idealmente, se trataría de un fragmento de una esfera con un radio de 380.000 km y centrada aproximadamente en el centro de la Tierra. Un fragmento de esfera así se diferencia poco de un plano.

La hipótesis sobre la reflexión de la señal del dispositivo de control no está confirmada por los datos experimentales publicados: el error no es porcentual, ni siquiera por tiempo, sino por órdenes de magnitud.

En general, todo está claro para mí con nuestra astronomía aplicada.

La medición por láser es el campo de la optoelectrónica que se ocupa de detectar y determinar la ubicación de varios objetos utilizando ondas electromagnéticas en el rango óptico emitido por los láseres. Los objetos de alcance láser pueden ser tanques, barcos, misiles, satélites y estructuras industriales y militares. En principio, la medición con láser se realiza mediante el método activo. Ya sabemos que la radiación láser se diferencia de la radiación térmica en que tiene una dirección estrecha, es monocromática, tiene una alta potencia de pulso y un alto brillo espectral. Todo esto hace que la localización óptica sea competitiva en comparación con el radar, especialmente cuando se utiliza en el espacio (donde no hay influencia absorbente de la atmósfera) y bajo el agua (donde hay ventanas de transparencia para varias ondas en el rango óptico).

El alcance del láser, al igual que el radar, se basa en tres propiedades principales de las ondas electromagnéticas:

1. La capacidad de reflejarse en los objetos. El objetivo y el fondo sobre el que se encuentra reflejan de forma diferente la radiación que incide sobre ellos. La radiación láser se refleja en todos los objetos: metálicos y no metálicos, en los bosques, las tierras cultivables y el agua. Además, se refleja mejor que las ondas de radio en cualquier objeto cuyas dimensiones sean inferiores a la longitud de onda. Esto se sabe bien por el principio básico de la reflexión, que establece que cuanto más corta es la longitud de onda, mejor se refleja. La potencia de la radiación reflejada en este caso es inversamente proporcional a la longitud de onda elevada a la cuarta potencia. Básicamente, un localizador láser tiene una mayor capacidad de detección que un radar: cuanto más corta es la longitud de onda, más alta es. Por eso, a medida que se desarrolló el radar, hubo una tendencia a pasar de ondas largas a ondas más cortas. Sin embargo, la fabricación de generadores de radiofrecuencia que emitan ondas de radio ultracortas se hizo cada vez más difícil y luego llegó a un callejón sin salida.

La creación del láser abrió nuevas perspectivas en la tecnología de localización.

2. Capacidad de propagarse en línea recta. El uso de un rayo láser dirigido estrechamente, que se utiliza para escanear el espacio, le permite determinar la dirección hacia el objeto (rumbo del objetivo).

Esta dirección se determina por la ubicación del eje del sistema óptico que genera la radiación láser (en el radar, en la dirección de la antena). Cuanto más estrecho sea el haz, con mayor precisión se podrá determinar el rumbo. Determinemos el coeficiente de directividad y el diámetro de la antena usando la siguiente fórmula simple,

GRAMO= 4p*S

donde G es el coeficiente de directividad, S es el área de la antena, m2, / es la longitud de onda de radiación μm.

Cálculos simples muestran que para obtener un coeficiente de directividad de aproximadamente 1,5 cuando se utilizan ondas de radio en el rango de centímetros, es necesario tener una antena con un diámetro de aproximadamente 10 m. Es difícil instalar una antena de este tipo en un tanque, y mucho más en un avión. Es voluminoso y no transportable. Necesitas usar ondas más cortas.

Se sabe que el ángulo angular de un rayo láser fabricado con una sustancia activa en estado sólido es de sólo 1,0 - 1,5 grados y sin sistemas ópticos de enfoque adicionales (antenas). En consecuencia, las dimensiones de un localizador láser pueden ser significativamente más pequeñas que las de un radar similar. El uso de sistemas ópticos de pequeño tamaño permitirá estrechar el rayo láser a varios minutos de arco, si surge la necesidad.

3. La capacidad de la radiación láser para propagarse a velocidad constante permite determinar la distancia a un objeto. Entonces. El método de rango de pulso utiliza la siguiente proporción:

l= ConnecticutY

Dónde L - distancia al objeto, km, C - velocidad de propagación de la radiación km/s, t y - tiempo de paso del pulso al objetivo y de regreso, s.

La consideración de esta relación muestra que la precisión potencial de la medición del alcance está determinada por la precisión de medir el tiempo que tarda el pulso de energía en viajar hacia el objeto y regresar. Está absolutamente claro que cuanto más corto sea el pulso, mejor (si hay un buen ancho de banda, como dicen los operadores de radio). Pero ya sabemos que la propia física de la radiación láser ofrece la posibilidad de obtener pulsos con una duración de 10-7 - 10-8 s. Y esto proporciona buenos datos al localizador láser.

¿Qué parámetros se utilizan para caracterizar un localizador? ¿Cuáles son los datos de su pasaporte? Veamos algunos de ellos, ver Fig.

En primer lugar, la zona. Se entiende como la región del espacio en la que se realiza la observación. Sus límites están determinados por el alcance máximo y mínimo y los límites de visualización en elevación y azimut. Estas dimensiones están determinadas por el propósito del localizador láser militar.

Otro parámetro del localizador es el tiempo de visualización. Se refiere al tiempo durante el cual el rayo láser proporciona una visión única de un volumen de espacio determinado.

El siguiente parámetro del localizador son las coordenadas determinadas. Dependen del propósito del localizador. Si se pretende determinar la ubicación de objetos terrestres y de superficie, basta con medir dos coordenadas: alcance y acimut. Al observar objetos aéreos, se necesitan tres coordenadas. Estas coordenadas deben determinarse con una precisión determinada, que depende de errores sistemáticos y aleatorios. Su consideración está más allá del alcance de este libro. Sin embargo, utilizaremos un concepto como poder de resolución. Resolución significa la capacidad de determinar por separado las coordenadas de objetivos ubicados cerca. Cada coordenada tiene su propia resolución. Además, se utiliza una característica como la inmunidad a interferencias. Ésta es la capacidad de un localizador láser para funcionar en condiciones de interferencia natural (Sol, Luna) y artificial.

Y una característica muy importante de un localizador es la fiabilidad. Es propiedad de un localizador mantener sus características dentro de los límites establecidos en determinadas condiciones de funcionamiento.

Para ver un diagrama de un localizador láser diseñado para medir cuatro parámetros principales de un objeto (alcance, azimut, elevación y velocidad), consulte la Fig. en la página 17. Se ve claramente que estructuralmente dicho localizador consta de tres bloques: transmisión, recepción e indicador. El objetivo principal del localizador transmisor es generar radiación láser, su formación en el espacio, el tiempo y la dirección al área del objeto. La unidad de transmisión consta de un láser con una fuente de excitación, un interruptor Q, un dispositivo de escaneo que asegura el envío de energía en un área determinada de acuerdo con una ley de escaneo determinada, así como un sistema óptico de transmisión.

El objetivo principal de la unidad receptora es recibir la radiación reflejada por un objeto, convertirla en una señal eléctrica y procesarla para extraer información sobre el objeto. Consta de un sistema óptico receptor, un filtro de interferencias, un receptor de radiación, así como unidades para medir el alcance, la velocidad y las coordenadas angulares.

El bloque indicador se utiliza para indicar en forma digital información sobre los parámetros objetivo.

Dependiendo de la finalidad para la que sirva el localizador, existen: telémetros, velocímetros (localizadores Doppler), localizadores propiamente dichos (distancia, acimut y elevación).

DIAGRAMA DEL LOCALIZADOR LÁSER