Perkenalan

Hingga saat ini, arah utama penerapan teknologi laser ke dalam urusan militer telah muncul. Area-area tersebut adalah:

• 1. Lokasi laser (darat, udara, bawah air).
• 2. Komunikasi laser.
• 3. Sistem navigasi laser.
• 4. Senjata laser.
• 5. Sistem laser ABM dan PKO.

Pengenalan laser ke dalam peralatan militer AS, Prancis, Inggris, Jepang, Jerman, Swiss. Agensi pemerintahan negara-negara ini sepenuhnya mendukung dan membiayai pekerjaan di bidang ini.

LOKASI LASER

Jangkauan laser dalam pers asing mengacu pada bidang optoelektronik, yang berkaitan dengan pendeteksian dan penentuan lokasi berbagai objek menggunakan gelombang elektromagnetik dari jangkauan optik yang dipancarkan oleh laser. Tank, kapal, rudal, satelit, struktur industri dan militer dapat menjadi objek jangkauan laser. Pada prinsipnya, jangkauan laser dilakukan metode aktif.

Jangkauan laser, seperti halnya radar, didasarkan pada tiga sifat utama gelombang elektromagnetik:

1. Kemampuan untuk dipantulkan dari benda. Target dan latar belakang lokasinya mencerminkan kejadian radiasi pada mereka secara berbeda.

Radiasi laser dipantulkan dari semua benda: logam dan nonlogam, dari hutan, lahan subur, dan air. Apalagi dipantulkan dari benda apa pun yang dimensinya lebih kecil dari panjang gelombang, lebih baik dari gelombang radio. Hal ini diketahui dari prinsip dasar pemantulan yang menyatakan bahwa semakin pendek panjang gelombang maka pantulan semakin baik. Kekuatan radiasi yang dipantulkan dalam hal ini berbanding terbalik dengan panjang gelombang pangkat empat. Pencari lokasi laser pada dasarnya memiliki kemampuan deteksi yang lebih besar daripada radar - semakin pendek gelombangnya, semakin tinggi gelombangnya. Itulah sebabnya, seiring berkembangnya radar, ada kecenderungan berpindah dari gelombang panjang ke gelombang pendek. Namun, produksi generator frekuensi radio yang memancarkan gelombang radio ultra-pendek menjadi semakin sulit, dan kemudian menemui jalan buntu. Penciptaan laser membuka perspektif baru dalam teknologi lokasi.

2. Kemampuan menyebar dalam garis lurus. Penggunaan sinar laser berarah sempit, yang memindai ruang, memungkinkan Anda menentukan arah ke suatu objek (bantalan target).Arah ini ditentukan oleh letak sumbu sistem optik yang menghasilkan radiasi laser. Semakin sempit sinarnya, semakin akurat bantalannya dapat ditentukan.

Perhitungan sederhana menunjukkan bahwa untuk memperoleh koefisien directivity sekitar 1,5, bila menggunakan gelombang radio dalam rentang sentimeter, diperlukan antena dengan diameter sekitar 10 m. Sulit memasang antena seperti itu di tangki, apalagi di pesawat terbang. Ini besar dan tidak dapat diangkut. Anda perlu menggunakan gelombang yang lebih pendek.

Sudut sudut sinar laser yang dihasilkan menggunakan zat aktif padat diketahui hanya 1,0...1,5 derajat dan tanpa sistem optik tambahan.

Akibatnya, dimensi pencari lokasi laser bisa jauh lebih kecil dibandingkan radar serupa. Penggunaan sistem optik berukuran kecil akan memungkinkan untuk mempersempit sinar laser menjadi beberapa menit busur, jika diperlukan.

3. Kemampuan radiasi laser untuk merambat dari kecepatan tetap memungkinkan untuk menentukan jarak suatu benda. Jadi, dengan metode rentang pulsa, digunakan hubungan berikut: L = ct/2, di mana L adalah jarak ke objek, c adalah kecepatan rambat radiasi, t adalah waktu yang diperlukan pulsa untuk merambat ke objek. sasaran dan kembali.

Pertimbangan hubungan ini menunjukkan bahwa keakuratan potensial pengukuran jarak ditentukan oleh keakuratan pengukuran waktu yang diperlukan pulsa energi untuk melakukan perjalanan ke objek dan kembali. Jelas sekali bahwa semakin pendek impulsnya, semakin baik.

Parameter apa yang digunakan untuk mengkarakterisasi pencari lokasi? Apa rincian paspornya? Mari kita lihat beberapa di antaranya.

Pertama-tama, cakupan area. Hal ini dipahami sebagai wilayah ruang di mana observasi dilakukan. Batasannya ditentukan oleh rentang operasi maksimum dan minimum serta batas pandang pada ketinggian dan azimuth. Dimensi ini ditentukan oleh tujuan pencari lokasi laser militer.

Parameter lainnya adalah waktu peninjauan. Ini mengacu pada waktu di mana sinar laser menghasilkan survei tunggal pada volume ruang tertentu.

Parameter locator selanjutnya adalah koordinat yang ditentukan.

Mereka bergantung pada tujuan pencari lokasi. Jika dimaksudkan untuk menentukan letak benda-benda di darat dan bawah air, maka cukup mengukur dua koordinat: jarak dan azimuth. Saat mengamati objek udara, diperlukan tiga koordinat. Koordinat ini harus ditentukan dengan akurasi tertentu, yang bergantung pada kesalahan sistematis dan acak. Kami akan menggunakan konsep seperti resolusi. Resolusi berarti kemampuan untuk menentukan secara terpisah koordinat target yang letaknya dekat.

Setiap koordinat mempunyai resolusi tersendiri. Selain itu, karakteristik seperti kekebalan terhadap kebisingan digunakan. Ini adalah kemampuan pencari lokasi laser untuk beroperasi dalam kondisi gangguan alami dan buatan. Dan karakteristik yang sangat penting dari pencari lokasi adalah keandalan. Ini adalah properti pencari lokasi untuk mempertahankan karakteristiknya dalam batas yang ditetapkan dalam kondisi operasi tertentu.

Prinsip jangkauan laser (LL) didasarkan pada fakta bahwa cahaya merambat dalam ruang hampa secara lurus dan dengan kecepatan konstan. Pulsa laser pendek dipancarkan dan waktunya terdeteksi, sinar laser dipantulkan dari objek target dan kembali lagi, di mana ia ditangkap menggunakan teleskop dan fotodetektor sensitif dan waktu antara emisi pulsa dan kembalinya ditentukan. Mengetahui kecepatan cahaya, Anda dapat menghitung jarak suatu benda. Jika pulsanya pendek dan waktu antara pancaran dan penerimaan sinyal pantulan diukur secara akurat, maka jarak ke objek dapat dihitung dengan akurasi yang sesuai. Pengaruh atmosfer, yang membengkokkan sinar (refraksi) dan menimbulkan penundaan, diperhitungkan secara terpisah, tetapi ini adalah detail yang halus.

Gagasan tentang lokasi Bulan telah diungkapkan sejak lama, pada tahun 20-an. Abad ke-20, ketika belum ada laser. Segera setelah laser ditemukan, muncul ide untuk menggunakannya properti unik radiasi laser untuk rentang laser bulan (LLR). Eksperimen pertama pada LLL dilakukan pada tahun 1962-63. di AS dan Uni Soviet. Pada saat itu belum ada pembicaraan mengenai pengukuran apa pun; kemungkinan penerapan lokasi seperti itu sedang diuji. Eksperimen tersebut ternyata cukup berhasil, sinyal yang dipantulkan terekam dengan andal, meskipun durasi pulsa 1 ms tidak memungkinkan pengukuran jarak lebih akurat dari 150 km. Pada tahun 1965-66, percobaan dilakukan dengan pulsa yang lebih pendek - akurasi tercapai sekitar 180 m, dan keakuratannya tidak dibatasi oleh durasi pulsa melainkan oleh medan.

Kemudian muncul ide untuk mengirimkan reflektor sudut (CR) ke Bulan untuk meningkatkan akurasi lokasi. Reflektor sudut terkenal karena selalu mengembalikan sinyal ke arah yang berlawanan, dan sebagai tambahan, sinyal tidak sempat kabur karena medan.

Diduga ada 5 reflektor sudut yang dikirim ke Bulan - dua pada penjelajah bulan Soviet dan tiga astronot Amerika– Apollo 11, Apollo 14 dan Apollo 15.

Di sinilah banalitas yang membosankan berakhir, dan kemudian dongeng ajaib dengan keajaiban luar biasa dan misteri detektif dimulai!

Mari kita mulai dengan fakta bahwa perangkat kontrol yang dipasang pada Lunokhod-1 tiba-tiba “hilang”! Apalagi ada dua pendapat mengenai hal ini. Peneliti terkemuka, kepala. mahasiswa pascasarjana di Observatorium Pulkovo, Ph.D. E.Yu.Alyoshkina

dalam artikelnya dia mengklaim bahwa perangkat kendalinya rusak.

Hal ini terjadi ketika bergerak dalam kondisi yang sangat sulit di dalam salah satu kawah. Di dinding kawah ini ada kawah sekunder lainnya yang kecil. Ini adalah hal paling kejam di bulan. Untuk keluar dari kawah yang buruk ini, operator-pengemudi dan kru memutuskan untuk mengembalikan penjelajah bulan. Dan panel surya dilipat kembali. Dan ternyata dengan penutup panel surya ia melaju ke dinding kawah tak kasat mata ini, karena kamera hanya melihat ke depan. Dia mengambil tanah bulan panel surya. Dan setelah kami keluar, kami memutuskan untuk menutup panel ini. Tapi debu bulan sangat jahat sehingga Anda tidak bisa menghilangkannya dengan mudah. Karena debu pada baterai surya, arus pengisian turun. dan karena debu masuk ke radiator, sistem termal terganggu. Akibatnya, Lunokhod 2 tetap berada di kawah naas tersebut. Semua upaya untuk menyelamatkan perangkat tidak menghasilkan apa-apa.

Cerita kedua ternyata bodoh. Dia sudah berada di satelit bumi selama empat bulan. Pada tanggal 9 Mei saya mengambil alih kemudi. Kami mendarat di kawah, sistem navigasinya gagal.

Bagaimana cara keluar? Kami telah menemukan diri kami dalam situasi serupa lebih dari sekali. Kemudian mereka menutup panel surya dan keluar. Dan di sini ada orang baru di grup manajemen. Mereka memerintahkan untuk tidak menutupnya dan keluar. Mereka bilang, kita menutupnya, dan tidak akan ada pemompaan panas dari penjelajah bulan, instrumen akan terlalu panas.

Kami tidak mendengarkan dan mencoba pergi seperti itu. Kami mencapai tanah bulan. Dan debu bulan sangat lengket. Dan kemudian mereka memerintahkan untuk menutup panel surya - kata mereka, debu akan hilang dengan sendirinya. Itu hancur - ke panel internal, penjelajah bulan berhenti menerima pengisian ulang energi matahari dalam jumlah yang dibutuhkan dan secara bertahap kehilangan daya. Pada tanggal 11 Mei, tidak ada lagi sinyal dari Lunokhod.

Informasi ini dikonfirmasi oleh... LRO! Berikut gambar Lunokhod 2 dengan tutup terbuka menghadap ke timur:

Secara umum, tidak ada gunanya menemukan penjelajah bulan kedua sekarang.

Kisaran sudut pengoperasian untuk reflektor sudut yang dipasang pada penjelajah bulan adalah ±10 derajat. Agar dapat menemukan lokasi perangkat yang dipasang pada penjelajah bulan, dengan mempertimbangkan librasi bulan sekitar 7 derajat,

Penjelajah bulan harus berorientasi dengan benar ke arah Bumi dalam azimuth (ke titik bawah tanah) dan ketinggian dengan akurasi 2-3 derajat.

UPD mulai 03.11.2013. Saya menelepon V.P. Dolgopolov dan mengklarifikasi penempatan reflektor sudut pada badan penjelajah bulan - mereka ditempatkan dengan kemiringan lurus ke depan di sepanjang jalur, persis seperti yang ditunjukkan dalam foto model museum.

Dan sekarang kita ingat kata-kata Dovgan bahwa Lunokhod 2 menghadap ke timur, dan kita melihat lebih dekat pada peta:


Panah hijau menunjukkan orientasi sebenarnya dari penjelajah bulan, panah kuning menunjukkan orientasi yang diperlukan untuk keberhasilan lokasi perangkat kontrol yang dipasang pada penjelajah bulan. Titik bawah tanah, yang terletak di tengah gambar, dan Lunokhod-2 harus diorientasikan secara azimuth, terletak di barat daya Lunokhod-2, dan Lunokhod-2 berbelok ke timur (menurut saya, azimutnya kira-kira 100-110 derajat) - pada posisi ini, sudut datangnya sinar lokasi pada perangkat adalah kira-kira 70 derajat, sudut yang sepenuhnya menghalangi perangkat kuarsa, mis. Reflektor sudut Lunokhod-2 sama sekali tidak berfungsi. Dan para astronom telah berhasil menemukannya selama hampir 40 tahun??? Saya memejamkan mata dan membayangkan bagaimana foton dengan putaran yang gagah menukik ke reflektor sudut Lunokhod-2 berbalik ke belakang, untuk dipantulkan di sana dan, setelah melakukan putaran terbalik, menuju ke Bumi... Scheherazade dengan gugup merokok di sela-sela ! Dia hanya punya cukup dongeng untuk 1001 malam.

Sebuah pertanyaan wajar muncul – apa yang mereka (para astronom) temukan saat itu?

Detail eksperimen Amerika dijelaskan kurang lebih rinci dalam dokumen Laporan Sains Awal Apollo 11. Rincian eksperimen Soviet mengenai jangkauan laser di Bulan, yang dilakukan di Observatorium Astrofisika Krimea (CrAO) diberikan dalam volume kedua dari koleksi “Laboratorium Bergerak di Bulan LUNOKHOD-1”. Ada juga rumus untuk menghitung besarnya sinyal respon

dan hasil perhitungan ditunjukkan - 0,5 fotoelektron dari satu pulsa, mis. sekitar 1 fotoelektron harus direkam dari dua pulsa laser.

Jumlah foton yang akan mencapai Bulan sama dengan jumlah foton yang dilepaskan dari laser dikalikan dengan koefisien transparansi N M = K λ N t . Misalnya, untuk KrAO rata-rata diindikasikan 0,73. Untuk observatorium di ketinggian, atmosfernya lebih transparan. Hambatan berupa atmosfer akan bertemu lagi di jalur foton ketika foton yang dipantulkan kembali ke Bumi - hasilnya harus dikalikan lagi dengan koefisien transparansi atmosfer K λ.

Sinar yang ditembakkan dari laser menyimpang. Ada dua alasan mendasar mengenai hal ini. Yang pertama adalah ekspansi berkas difraksi. Ini didefinisikan sebagai rasio panjang gelombang cahaya dengan diameter berkas. Oleh karena itu, untuk memperkecilnya perlu dilakukan penambahan diameter balok. Untuk melakukan ini, sinar laser diperluas dan dilewatkan melalui teleskop yang sama, yang kemudian akan menangkap foton respons. Peralihan dilakukan oleh cermin yang dapat dibalik - mengingat foton respons akan tiba hanya setelah 2,5 detik, hal ini sama sekali tidak sulit untuk dipastikan. Untuk teleskop dengan diameter keluaran 3 meter, pemuaian difraksi berkas hanya 0,05" (detik busur). Alasan kedua yang jauh lebih kuat adalah turbulensi di atmosfer. Ini memastikan divergensi berkas pada tingkat sekitar 1". Alasan ini pada dasarnya tidak dapat diubah. Satu-satunya jalan Cara mengatasinya adalah dengan membawa teleskop ke luar atmosfer.

Jadi, berkas sinar yang keluar dari atmosfer mempunyai divergensi θ. Untuk sudut kecil θ, dapat digunakan pendekatan θ = tan(θ) = sin(θ). Akibatnya sinar tersebut akan menerangi suatu titik dengan diameter D = Rθ, dimana R adalah jarak ke Bulan (rata-rata 384.000 km, maksimum 405.696 km, minimum 363.104 km). Sebuah sinar dengan divergensi 1" akan menerangi suatu titik di Bulan dengan diameter kurang lebih 1,9 km. Luas titik tersebut, sebagaimana diketahui dari kursus geometri, adalah sama dengan .

Banyaknya cahaya yang masuk ke teleskop akibat pantulan EO atau tanah bulan sebanding dengan luas teleskop. Untuk teleskop berdiameter d, luasnya adalah .

Dalam hal pemantulan dari CR, tidak semua foton yang mengenai Bulan akan mengenai CR dan dipantulkan. Jumlah foton yang dipantulkan dari perangkat sebanding dengan luas reflektor S 0 dan koefisien refleksinya K 0 . (Asalkan Anda telah menyentuh perangkat setidaknya dengan tepi titik.) Untuk reflektor buatan Perancis, luas totalnya adalah 640 cm 2 dengan koefisien refleksi 0,9, tetapi kita harus ingat bahwa untuk prisma dengan segitiga muka depan, luas area kerja 2/3 dari total. Yang Amerika terbuat dari prisma kuarsa non-logam dan memiliki koefisien refleksi tiga kali lebih kecil, tetapi area yang lebih luas - IR yang diduga dikirimkan oleh ekspedisi Apollo 11 dan Apollo 14 adalah 0,1134 m 2, Apollo 15 - 0,34 m 2 ( NASA -CR-113609). Akibatnya, jumlah foton yang dipantulkan dari CR adalah .

Faktanya, distribusi foton di area titik sangat tidak merata:

Namun, ketika menyimpulkan hasil dari beberapa “tembakan” laser untuk mengisolasi sinyal yang berguna dari kebisingan latar belakang, ketidakrataan ini akan dihilangkan.

Tidak semua foton yang dipantulkan dari EO akan sampai ke teleskop. Sinar pantul tersebut mempunyai divergensi θ" dan akan menerangi suatu titik di Bumi dengan diameter L=Rθ". Luas tempat di bumi tempat pancaran sinar pantul akan merambat adalah sama dengan . Dari titik ini, sejumlah foton akan jatuh ke teleskop (jika terjadi, yang juga perlu diperiksa). Untuk IO Prancis yang dipasang pada penjelajah bulan, divergensi sinar pantulan ditunjukkan sebagai 6" (untuk panjang gelombang laser rubi 694,3 nm), yang memberikan diameter titik pantulan di Bumi 11 km; yang Amerika adalah terbuat dari prisma rangkap tiga yang lebih kecil, dan oleh karena itu memiliki perbedaan yang sedikit besar yaitu 8,6" (juga untuk panjang gelombang laser rubi 694,3 nm), diameter titik di Bumi akan menjadi sekitar 16 km. Faktanya, divergensi sinar pantul ditentukan oleh difraksi, yaitu. rasio panjang gelombang laser dengan bukaan salah satu elemen UO θ" = 2,44 λ/D RR. Oleh karena itu, penggunaan laser hijau dengan panjang gelombang 532 nm mungkin dapat dibenarkan - meskipun penyerapan dan hamburannya lebih besar lampu hijau di atmosfer bumi dibandingkan dengan merah dan inframerah.

Seperti yang dapat kita lihat, kami memperoleh rumus yang hampir sama dengan yang ditunjukkan dalam karya Kokurin dkk., hanya dalam karya tersebut koefisien transmisi pada jalur transmisi dan penerimaan serta efisiensi konversi kuantum fotodetektor ditambahkan (berapa banyak foton dari bilangan yang mengenai teleskop akan terekam dalam bentuk sinyal listrik). Yang masih hilang adalah ketergantungan daerah pemantulan efektif pada sudut datang, yaitu. rumusnya diturunkan dari asumsi bahwa sudut datang sinar lokasi pada sasaran mendekati normal. Sebenarnya ketergantungannya seperti ini:

Jika terjadi pemantulan dari bumi, sebagian besar cahaya akan diserap, dan sisanya akan dihamburkan menurut hukum yang mendekati hukum Lambertian (seragam ke segala arah), dalam sudut padat 2π steradian. Faktanya, pantulan dari Bulan agak lebih rumit - tanah bulan memiliki efek hamburan balik dan oposisi, yang mengarah pada fakta bahwa tanah bulan memantulkan 2-3 kali lebih ketat ke arah yang berlawanan dibandingkan permukaan Lambertian (matte) konvensional. . Secara kasar, seluruh permukaan Bulan bertindak sebagai reflektor sudut, meskipun tidak terlalu bagus.

Albedo rata-rata Bulan dianggap 0,07, meskipun di berbagai tempat di permukaan Bulan yang terlihat, albedo berkisar antara 0,05 hingga 0,16. (UPD: Menurut data terbaru yang diperoleh altimeter laser LOLA, ketika dipantulkan ke belakang, albedonya bisa mencapai 0,33, dan di beberapa kawah gelap permanen di kutub selatan bahkan 0,35!)

Kami memeriksa bagian mana dari titik terang yang akan jatuh ke teleskop. Bidang pandang teleskop ditentukan oleh perbesaran maksimumnya, yang ditentukan oleh diameternya. Perhitungan teleskop CrAO dengan diameter 2,64 m memberikan bidang pandang 22", pekerjaan memberikan nilai 15" - nilainya mendekati. Ukuran titik yang diterangi biasanya lebih kecil, sehingga seluruh titik tampak dalam bidang pandang teleskop.

Jumlah foton yang dipantulkan dari tanah bulan dan masuk ke teleskop adalah .

Dari sini kami memperoleh rumus untuk menilai efektivitas penggunaan reflektor sudut sebagai rasio kecerahan IR terhadap kecerahan tanah bulan. Sekilas rumus ini sudah cukup untuk melihat bahwa untuk meningkatkan tingkat sinyal respons dari perangkat dibandingkan dengan pantulan dari tanah, perlu untuk mengurangi sudut divergensi sinar laser lokasi - ketergantungannya bersifat kuadrat.

(UPD: Meskipun posisi Lunokhod-1 buruk, namun tetap terlihat. Sudut datang yang dihitung pada EO-nya adalah 31,5 derajat dari normal (tidak termasuk librasi), pada sudut ini EPR berkurang dengan urutan besarnya dan penyebaran respons impuls dari -karena ketidaktegasan panel CR ke sinar lokasi.Tetapi untuk Lunokhod-2, sudut datang yang dihitung adalah sekitar 70 derajat dari normal - sudut yang sangat sulit bahkan untuk CR kuarsa. Refleksi dari CR-nya tidak mungkin dilakukan. Tidak ada librasi yang akan membantu.)

Seratus lima puluh foton harus jatuh ke dalam teleskop dari perangkat, sekitar 5 dari tanah, dan Aleshkina menulis tentang “1 foton per 10-20 tembakan.” Apa artinya ini? Bahkan lebih sedikit foton yang terekam daripada yang seharusnya berasal dari tanah!

Dan begitulah seharusnya! Kita ingat bahwa ketika terletak jauh dari titik bawah tanah, permukaan Bulan secara signifikan tidak tegak lurus terhadap sinar, oleh karena itu, sinyal yang dipantulkan akan kabur seiring waktu,

dan filter temporal hanya memotong foton-foton yang sesuai dengan hasil yang diharapkan.


Jika kita ingat bahwa permukaan Bulan tidak mulus sempurna, terdapat pegunungan dan kawah di atasnya, maka keberadaan dinding kawah atau lereng gunung yang menghadap ke Bumi, tempat sinar laser pencari lokasi jatuh secara tegak lurus, akan memberikan gambaran yang tepat. sinyal kompak waktu yang sama seperti dan dipantulkan dari AS, tetapi intensitasnya lebih rendah.

Jika kita melemahkan sinyal yang dihitung dari tanah sebagai rasio luas permukaan bulan yang tegak lurus sinar lokasi dengan luas penampang sinar lokasi, kita akan memperoleh persetujuan penuh dari hasil eksperimen dengan perhitungan hipotesis dengan refleksi dari lapangan. Mengingat diameter sinar pencari lokasi di Bulan adalah 2-7 km, maka gunung atau dinding kawah setinggi 2-3 km sudah cukup, dan gunung dan kawah seperti itu banyak terdapat di Bulan. Selain itu, permukaan yang rata sempurna bahkan tidak diperlukan. Sebagai berikut dari perhitungan, dengan albedo 0,16 (dan pegunungan di Bulan lebih ringan dari lautan), jumlah foton yang dihitung dari bumi melebihi nilai eksperimen sekitar 3 kali lipat, yaitu. Agar sesuai dengan perhitungan, cukuplah hanya sepertiga titik terang yang jatuh pada permukaan yang terletak pada bidang yang diharapkan. 2/3 sisanya bisa mendapat keringanan.


Garis merah menandai permukaan bersyarat, sinyal yang dipantulkan akan melewati filter waktu. Idealnya, ini adalah pecahan bola dengan radius 380.000 km dan berpusat kira-kira di pusat bumi. Fragmen bola seperti itu tidak jauh berbeda dengan bidang.

Hipotesis dengan pantulan sinyal dari perangkat kontrol tidak dikonfirmasi oleh data eksperimen yang dipublikasikan - kesalahannya bukan berdasarkan persentase, bahkan berdasarkan waktu, tetapi berdasarkan urutan besarnya.

Secara umum, semuanya jelas bagi saya dengan astronomi terapan kami -

Jangkauan laser adalah bidang optoelektronik yang berhubungan dengan pendeteksian dan penentuan lokasi berbagai objek menggunakan gelombang elektromagnetik dalam jangkauan optik yang dipancarkan laser. Objek jangkauan laser dapat berupa tank, kapal, rudal, satelit, struktur industri dan militer. Pada prinsipnya jangkauan laser dilakukan dengan menggunakan metode aktif. Kita telah mengetahui bahwa radiasi laser berbeda dari radiasi suhu karena arahnya yang sempit, monokromatik, memiliki daya pulsa yang tinggi dan kecerahan spektral yang tinggi. Semua ini menjadikan lokasi optik kompetitif dibandingkan dengan radar, terutama bila digunakan di luar angkasa (di mana tidak ada pengaruh penyerapan atmosfer) dan di bawah air (di mana terdapat jendela transparansi pada sejumlah gelombang dalam jangkauan optik).

Jangkauan laser, seperti radar, didasarkan pada tiga sifat utama gelombang elektromagnetik:

1. Kemampuan untuk dipantulkan dari benda. Target dan latar belakang tempatnya mencerminkan radiasi yang menimpanya secara berbeda. Radiasi laser dipantulkan dari semua benda: logam dan nonlogam, dari hutan, lahan subur, dan air. Apalagi dipantulkan dari benda apa pun yang dimensinya lebih kecil dari panjang gelombang, lebih baik dari gelombang radio. Hal ini diketahui dari prinsip dasar pemantulan yang menyatakan bahwa semakin pendek panjang gelombang maka pantulan semakin baik. Kekuatan radiasi yang dipantulkan dalam hal ini berbanding terbalik dengan panjang gelombang pangkat empat. Pencari lokasi laser pada dasarnya memiliki kemampuan deteksi yang lebih besar daripada radar - semakin pendek panjang gelombangnya, semakin tinggi pula panjang gelombangnya. Itulah sebabnya, seiring berkembangnya radar, ada kecenderungan berpindah dari gelombang panjang ke gelombang pendek. Namun pembuatan generator frekuensi radio yang memancarkan gelombang radio ultra pendek menjadi semakin sulit, dan kemudian menemui jalan buntu.

Penciptaan laser membuka perspektif baru dalam teknologi lokasi.

2. Kemampuan menyebar dalam garis lurus. Penggunaan sinar laser berarah sempit, yang digunakan untuk memindai ruang, memungkinkan Anda menentukan arah ke suatu objek (bantalan target).

Arah ini ditentukan oleh lokasi sumbu sistem optik yang menghasilkan radiasi laser (dalam radar - ke arah antena). Semakin sempit sinarnya, semakin akurat bantalannya dapat ditentukan. Mari kita tentukan koefisien directivity dan diameter antena menggunakan rumus sederhana berikut,

G= 4p*S

dimana G adalah koefisien directivity, S adalah luas antena, m2, / adalah panjang gelombang radiasi μm.

Perhitungan sederhana menunjukkan bahwa untuk memperoleh koefisien directivity sekitar 1,5 bila menggunakan gelombang radio dalam jangkauan sentimeter, diperlukan antena dengan diameter sekitar 10 m. Sulit memasang antena seperti itu di tangki, apalagi di pesawat terbang. Ini besar dan tidak dapat diangkut. Anda perlu menggunakan gelombang yang lebih pendek.

Sudut sudut sinar laser yang dibuat menggunakan zat aktif solid-state diketahui hanya 1,0 - 1,5 derajat dan tanpa tambahan sistem pemfokusan optik (antena). Akibatnya, dimensi pencari lokasi laser bisa jauh lebih kecil dibandingkan radar serupa. Penggunaan sistem optik berukuran kecil akan memungkinkan untuk mempersempit sinar laser menjadi beberapa menit busur, jika diperlukan.

3. Kemampuan radiasi laser untuk merambat dengan kecepatan konstan memungkinkan untuk menentukan jarak suatu benda. Jadi. Metode rentang pulsa menggunakan rasio berikut:

L= ctDan

Di mana L - jarak ke objek, km, C - kecepatan rambat radiasi km/s, t dan - waktu perjalanan pulsa ke target dan kembali, s.

Pertimbangan hubungan ini menunjukkan bahwa keakuratan potensial pengukuran jarak ditentukan oleh keakuratan pengukuran waktu yang diperlukan pulsa energi untuk melakukan perjalanan ke objek dan kembali. Sangat jelas bahwa semakin pendek pulsa, semakin baik (jika bandwidthnya bagus, seperti yang dikatakan operator radio). Namun kita telah mengetahui bahwa fisika radiasi laser itu sendiri memberikan kemungkinan diperolehnya pulsa dengan durasi 10-7 - 10-8 s. Dan ini memberikan data yang bagus ke pencari lokasi laser.

Parameter apa yang digunakan untuk mengkarakterisasi pencari lokasi? Apa rincian paspornya? Mari kita lihat beberapa di antaranya, lihat Gambar.

Pertama-tama, zonanya. Hal ini dipahami sebagai wilayah ruang di mana observasi dilakukan. Batasannya ditentukan oleh jangkauan maksimum dan minimum serta batas pandang pada ketinggian dan azimuth. Dimensi ini ditentukan oleh tujuan pencari lokasi laser militer.

Parameter pencari lokasi lainnya adalah waktu menonton. Ini mengacu pada waktu di mana sinar laser memberikan gambaran tunggal pada volume ruang tertentu.

Parameter locator selanjutnya adalah koordinat yang ditentukan. mereka bergantung pada tujuan pencari lokasi. Jika dimaksudkan untuk menentukan letak benda di permukaan dan di permukaan, maka cukup mengukur dua koordinat: jarak dan azimuth. Saat mengamati objek udara, diperlukan tiga koordinat. Koordinat ini harus ditentukan dengan akurasi tertentu, yang bergantung pada kesalahan sistematis dan acak. Pertimbangan mereka berada di luar cakupan buku ini. Namun, kami akan menggunakan konsep seperti kekuatan penyelesaian (resolving power). Resolusi berarti kemampuan untuk menentukan secara terpisah koordinat target yang letaknya dekat. Setiap koordinat mempunyai resolusi tersendiri. Selain itu, karakteristik seperti kekebalan interferensi digunakan. Ini adalah kemampuan pencari lokasi laser untuk beroperasi dalam kondisi gangguan alami (Matahari, Bulan) dan buatan.

Dan karakteristik yang sangat penting dari pencari lokasi adalah keandalan. Ini adalah properti pencari lokasi untuk mempertahankan karakteristiknya dalam batas yang ditetapkan dalam kondisi operasi tertentu.

Untuk diagram pencari lokasi laser yang dirancang untuk mengukur empat parameter utama suatu objek (jarak, azimut, ketinggian, dan kecepatan), lihat Gambar. di halaman 17. Terlihat jelas bahwa secara struktural locator tersebut terdiri dari tiga blok: pengirim, penerima, dan indikator. Tujuan utama dari pelacak pemancar adalah untuk menghasilkan radiasi laser, pembentukannya dalam ruang, waktu dan arah ke area objek. Unit transmisi terdiri dari laser dengan sumber eksitasi, Q-switch, perangkat pemindai yang memastikan pengiriman energi di area tertentu sesuai dengan hukum pemindaian tertentu, serta sistem optik transmisi.

Tujuan utama unit penerima adalah menerima radiasi yang dipantulkan oleh suatu benda, mengubahnya menjadi sinyal listrik dan memprosesnya untuk mengekstrak informasi tentang objek tersebut. Ini terdiri dari sistem optik penerima, filter interferensi, penerima radiasi, serta unit pengukuran jangkauan, kecepatan dan koordinat sudut.

Blok indikator digunakan untuk menunjukkan informasi bentuk digital tentang parameter target.

Tergantung pada tujuan penggunaan pencari lokasi, ada: pencari jarak, pengukur kecepatan (pencari lokasi Doppler), pencari lokasi itu sendiri (jarak, azimuth, dan ketinggian).

DIAGRAM PENCARI LASER