Привет, это Андрей. Сегодня копнём тему, которая выглядит как магия — радар.
Представь: стоит на земле тарелка или вращающаяся антенна, где-то далеко в небе летит самолёт, маленькая точка. И всё — никакой прямой видимости, глаза туда не достанут. Но прибор уверенно говорит: «Вот цель, вот координаты, вот скорость». Как он это делает?
Радар — это не глаза, а «эхо-слух»
Если упростить, радар работает как человек, который кричит в гору и слушает эхо. Только вместо звука он посылает радиоволны.
Антенна излучает короткий мощный импульс — миллионы ватт, но всего на микросекунду. Волна летит вперёд со скоростью света (около 300 тысяч км/с), ударяется об объект — и часть отражается обратно.
Радар улавливает это эхо и замеряет время, за которое сигнал вернулся. По времени легко вычислить расстояние: свет бежит быстро, но даже для сотен километров разница в наносекундах уже даёт точность в метры.
А как он «видит» металл в небе?
Металл — отличный отражатель радиоволн. У самолёта куча плоских и изогнутых поверхностей: крылья, фюзеляж, стабилизаторы. Всё это отражает сигнал почти как зеркало.
Если в зоне действия радара есть что-то металлическое, он поймает отклик даже от крошечной детали.
Почему так далеко?
Секрет в мощности импульса и чувствительности приёмника.
- Импульс на старте — гигантский, иногда в мегаваттах.
- Приёмник — ультра-чувствительный: он способен уловить сигнал, который в миллионы раз слабее исходного.
Да, отражённый сигнал за сотни километров — это крошечная энергия, но хорошие антенны и фильтры выделяют его из шума.
Определение скорости — эффект Доплера
Если самолёт движется, частота отражённой волны слегка меняется — из-за того же эффекта, что меняет звук проезжающей сирены. Радар «слышит» это смещение частоты и понимает, насколько цель приближается или удаляется, и с какой скоростью.
А как с направлением?
Направление определяется формой диаграммы антенны. Когда антенна поворачивается, сигнал становится сильнее, когда цель попадает в «луч». Сопоставляя момент максимума с углом, система понимает, в какой стороне находится объект.
Современные фазированные решётки вообще не двигаются механически — они меняют фазу излучения в разных элементах, и луч «прыгает» в нужное место за микросекунды.
Что интересно с инженерной точки зрения
- Дальность — это баланс мощности, чувствительности и размера антенны.
- Точность — зависит от длины волны: чем короче волна, тем выше разрешение.
- Маскировка — стелс-самолёты не невидимы, они просто отражают сигнал в сторону, а не назад.
В итоге
Радар «видит» не глазами, а с помощью радиоволн, которые он сам излучает и принимает обратно. Он измеряет время полёта сигнала, угол, частотное смещение и по этим данным строит картинку цели.
Техника простая по идее, но доведённая до космического уровня точности. Поэтому военные могут видеть объект размером с истребитель за сотни километров — даже сквозь облака, дождь и ночь.
Если интересно, могу рассказать, почему у морских радаров антенна крутится постоянно, а у современных военных она вообще неподвижна, но «видит» во все стороны сразу.