Sebagian besar pembaca sangat menyadari konsep "laser", yang dibentuk dari bahasa Inggris "laser" (penguatan cahaya oleh emisi radiasi yang dirangsang). Laser yang ditemukan pada pertengahan abad ke-20 telah memasuki kehidupan kita secara menyeluruh, meskipun karya mereka dalam teknologi modern seringkali tidak terlihat oleh orang biasa. Pempopuler utama teknologi telah menjadi buku dan film fiksi ilmiah, di mana laser telah menjadi bagian integral dari peralatan para pejuang masa depan.
Pada kenyataannya, laser telah berkembang jauh, digunakan terutama sebagai sarana pengintaian dan penunjukan target, dan hanya sekarang mereka harus menggantikannya sebagai senjata medan perang, mungkin secara radikal mengubah penampilan dan penampilan kendaraan tempur.
Yang kurang dikenal adalah konsep "maser" - pemancar gelombang elektromagnetik yang koheren dalam rentang sentimeter (gelombang mikro), yang kemunculannya mendahului penciptaan laser. Dan sangat sedikit orang yang tahu bahwa ada jenis lain dari sumber radiasi koheren - "saser".
"Beam" suara
Kata "saser" dibentuk mirip dengan kata "laser" - Amplifikasi Suara dengan Emisi Radiasi Terstimulasi dan menunjukkan generator gelombang suara koheren dari frekuensi tertentu - laser akustik.
Jangan bingung antara saser dengan "sorotan audio" - teknologi untuk membuat aliran suara terarah, sebagai contoh, kita dapat mengingat perkembangan Joseph Pompey dari Massachusetts Institute of Technology "Audio Spotlight". Sorotan audio "Audio Spotlight" memancarkan sinar gelombang dalam rentang ultrasonik, yang berinteraksi secara nonlinier dengan udara, meningkatkan panjangnya menjadi suara. Panjang pancaran proyektor audio bisa mencapai 100 meter, namun intensitas suara di dalamnya berkurang dengan cepat.
Jika dalam laser ada generasi kuanta cahaya - foton, maka dalam saser peran mereka dimainkan oleh fonon. Tidak seperti foton, fonon adalah partikel kuasi yang diperkenalkan oleh ilmuwan Soviet Igor Tamm. Secara teknis, fonon adalah kuantum gerakan getaran atom kristal atau kuantum energi yang terkait dengan gelombang suara.
“Dalam bahan kristal, atom secara aktif berinteraksi satu sama lain, dan sulit untuk mempertimbangkan fenomena termodinamika seperti getaran atom individu di dalamnya - sistem besar triliunan persamaan diferensial linier yang saling berhubungan diperoleh, solusi analitiknya tidak mungkin. Getaran atom-atom kristal digantikan oleh perambatan sistem gelombang suara dalam zat, yang kuanta-nya adalah fonon. Phonon termasuk dalam jumlah boson dan dijelaskan oleh statistik Bose - Einstein. Phonon dan interaksinya dengan elektron memainkan peran mendasar dalam konsep modern fisika superkonduktor, proses konduksi panas, dan proses hamburan dalam padatan.
Saser pertama dikembangkan pada 2009-2010. Dua kelompok ilmuwan mempresentasikan metode memperoleh radiasi laser - menggunakan laser fonon pada rongga optik dan laser fonon pada kaskade elektronik.
Sebuah prototipe saser resonator optik yang dirancang oleh fisikawan dari California Institute of Technology (USA) menggunakan sepasang resonator optik silikon berbentuk tori dengan diameter luar sekitar 63 mikrometer dan diameter dalam 12, 5 dan 8, 7 mikrometer., di mana sinar laser diumpankan. Dengan mengubah jarak antara resonator, dimungkinkan untuk menyesuaikan perbedaan frekuensi level ini sehingga sesuai dengan resonansi akustik sistem, yang menghasilkan pembentukan radiasi laser dengan frekuensi 21 megahertz. Dengan mengubah jarak antara resonator, Anda dapat mengubah frekuensi radiasi suara.
Para ilmuwan dari University of Nottingham (UK) telah menciptakan prototipe saser pada kaskade elektronik, di mana suara melewati superlattice yang mengandung lapisan-lapisan gallium arsenide dan semikonduktor aluminium setebal beberapa atom. Phonon terakumulasi seperti longsoran salju di bawah pengaruh energi tambahan dan dipantulkan berkali-kali di dalam lapisan superlattice sampai mereka meninggalkan struktur dalam bentuk radiasi saser dengan frekuensi sekitar 440 gigahertz.
Saser diharapkan dapat merevolusi mikroelektronika dan nanoteknologi, sebanding dengan laser. Kemungkinan memperoleh radiasi dengan frekuensi rentang terahertz akan memungkinkan penggunaan saser untuk pengukuran presisi tinggi, memperoleh gambar tiga dimensi dari struktur makro, mikro, dan nano, mengubah sifat optik dan listrik semikonduktor pada tingkat tinggi. kecepatan.
Penerapan saser di bidang militer. Sensor
Format lingkungan pertempuran menentukan pilihan jenis sensor yang paling efektif dalam setiap kasus. Dalam penerbangan, jenis utama peralatan pengintaian adalah stasiun radar (radar), menggunakan panjang gelombang milimeter, sentimeter, desimeter, dan bahkan meter (untuk radar berbasis darat). Medan perang darat membutuhkan peningkatan resolusi untuk identifikasi target yang akurat, yang hanya dapat dicapai melalui pengintaian dalam jangkauan optik. Tentu saja, radar juga digunakan dalam teknologi darat, serta sarana pengintaian optik digunakan dalam penerbangan, tetapi tetap saja, bias yang mendukung penggunaan prioritas rentang panjang gelombang tertentu, tergantung pada jenis format lingkungan pertempuran, cukup jelas.
Sifat fisik air secara signifikan membatasi jangkauan propagasi sebagian besar gelombang elektromagnetik dalam rentang optik dan radar, sementara air menyediakan kondisi yang jauh lebih baik untuk lewatnya gelombang suara, yang menyebabkan penggunaannya untuk pengintaian dan bimbingan senjata kapal selam (PL) dan kapal permukaan (NK) dalam kasus jika yang terakhir melawan musuh bawah air. Dengan demikian, kompleks hidroakustik (SAC) menjadi sarana utama pengintaian kapal selam.
SAC dapat digunakan dalam mode aktif dan pasif. Dalam mode aktif, SAC memancarkan sinyal suara termodulasi, dan menerima sinyal yang dipantulkan dari kapal selam musuh. Masalahnya adalah musuh mampu mendeteksi sinyal dari SAC lebih jauh daripada SAC itu sendiri akan menangkap sinyal yang dipantulkan.
Dalam mode pasif, SAC "mendengarkan" suara yang berasal dari mekanisme kapal selam atau kapal musuh, dan mendeteksi serta mengklasifikasikan target berdasarkan analisisnya. Kerugian dari mode pasif adalah bahwa kebisingan kapal selam terbaru terus-menerus berkurang, dan menjadi sebanding dengan kebisingan latar belakang laut. Akibatnya, jangkauan deteksi kapal selam musuh berkurang secara signifikan.
Antena SAC adalah array diskrit bertahap dari bentuk kompleks, terdiri dari beberapa ribu transduser piezoceramic atau serat optik yang menyediakan sinyal akustik.
Secara kiasan, SAC modern dapat dibandingkan dengan radar dengan passive phased antenna arrays (PFAR) yang digunakan dalam penerbangan militer.
Dapat diasumsikan bahwa penampilan saser akan memungkinkan untuk membuat SAC yang menjanjikan, yang secara kondisional dapat dibandingkan dengan radar dengan array antena fase aktif (AFAR), yang telah menjadi ciri khas pesawat tempur terbaru
Dalam hal ini, algoritma operasi SAC yang menjanjikan berdasarkan pemancar Saser dalam mode aktif dapat dibandingkan dengan operasi radar penerbangan dengan AFAR: dimungkinkan untuk menghasilkan sinyal dengan pola directivity sempit, memastikan penurunan di pola directivity ke jammer dan self-jamming.
Mungkin, konstruksi hologram akustik tiga dimensi objek akan terwujud, yang dapat ditransformasikan untuk mendapatkan gambar dan bahkan struktur internal objek yang diteliti, yang sangat penting untuk identifikasinya. Kemungkinan terbentuknya radiasi terarah akan menyulitkan musuh untuk mendeteksi sumber suara saat SAC dalam mode aktif untuk mendeteksi rintangan alami dan buatan saat kapal selam bergerak di perairan dangkal, mendeteksi ranjau laut.
Harus dipahami bahwa lingkungan akuatik akan secara signifikan lebih mempengaruhi "sinar suara" dibandingkan dengan cara atmosfer mempengaruhi radiasi laser, yang akan memerlukan pengembangan sistem bimbingan dan koreksi laser berkinerja tinggi, dan dalam hal apa pun itu tidak akan terjadi. seperti "sinar laser" - perbedaan radiasi laser akan jauh lebih besar.
Penerapan saser di bidang militer. Senjata
Terlepas dari kenyataan bahwa laser muncul di pertengahan abad terakhir, penggunaannya sebagai senjata yang memberikan penghancuran fisik target baru menjadi kenyataan sekarang. Dapat diasumsikan bahwa nasib yang sama menanti para saser. Setidaknya, "meriam suara" yang mirip dengan yang digambarkan dalam permainan komputer "Command & Conquer" harus menunggu sangat, sangat lama (jika pembuatannya memungkinkan).
Menggambar analogi dengan laser, dapat diasumsikan bahwa berdasarkan saser, di masa depan, kompleks pertahanan diri dapat dibuat, mirip dalam konsep dengan sistem pertahanan udara Rusia L-370 "Vitebsk" ("Presiden-S"), dirancang untuk melawan rudal yang ditujukan pada pesawat dengan kepala pelacak inframerah menggunakan stasiun penekan optik-elektronik (OECS), yang mencakup pemancar laser yang membutakan kepala pelacak rudal.
Pada gilirannya, sistem pertahanan diri kapal selam yang berbasis pada pemancar Saser dapat digunakan untuk melawan torpedo musuh dan menambang senjata dengan panduan akustik.
kesimpulan
Penggunaan saser sebagai sarana pengintaian dan persenjataan kapal selam yang menjanjikan kemungkinan besar setidaknya merupakan prospek jangka menengah, atau bahkan jauh. Namun demikian, fondasi dari perspektif ini perlu dibentuk sekarang, menciptakan landasan bagi pengembang masa depan peralatan militer yang menjanjikan.
Pada abad ke-20, laser telah menjadi bagian integral dari pengintaian modern dan sistem penunjukan target. Pada pergantian abad 20 dan 21, pesawat tempur tanpa radar AFAR tidak bisa lagi dianggap sebagai puncak kemajuan teknologi dan akan kalah dengan pesaingnya yang memiliki radar AFAR.
Dalam dekade berikutnya, laser tempur akan secara radikal mengubah wajah medan perang di darat, air dan udara. Ada kemungkinan bahwa saser akan memiliki pengaruh yang tidak kurang pada penampilan medan perang bawah laut di pertengahan dan akhir abad ke-21.
