Dalam catatan blog ini, kami akan menerangkan cara radar menggunakan gelombang elektromagnet untuk menangkap pergerakan musuh dan menentukan objek.
Ini adalah pusat operasi Negara X, jauh di bawah tanah di dalam kubu. Di tengah-tengah bilik itu terdapat skrin besar persegi, diterangi dengan titik-titik hijau yang berkelip. Ia adalah api mesra. Semua orang berdiri tegang di hadapan skrin, dan tiba-tiba titik merah muncul pada skrin, bergerak dengan pantas. “Jeneral, peluru berpandu balistik musuh akan masuk!”, 'Pisahkan segera!', suara mendesak seseorang dalam khalayak ramai menjerit, 'Misil dipintas!', perintah am. Tidak lama kemudian titik merah itu hilang dan orang ramai berasa lega. Skrin besar di tengah bunker ialah skrin radar. Ia telah lama menjadi peralatan utama dalam strategi dan pertahanan ketenteraan, dan perkembangannya telah mengubah wajah peperangan dan dianggap penting di medan perang moden.
Oleh itu, radar ialah peranti yang mengesan objek mana yang bergerak ke arah mana dan pada kelajuan berapa, dan memaparkan maklumat tersebut kepada pengguna. Proses radar mengesan objek adalah serupa dengan cara mata melihat sesuatu. Mata boleh melihat objek dengan mengesan cahaya yang dipantulkan daripadanya. Radar juga mengesan objek dengan menghantar gelombang elektromagnet dan menganalisis gelombang yang dipantulkan. Namun begitu, cara kerja radar yang tepat mungkin agak mengelirukan kerana ia adalah konsep yang jarang kita temui dalam kehidupan seharian kita. Untuk memudahkan pemahaman, mari kita lihat cara radar berfungsi dengan lebih terperinci. Proses radar mengesan objek boleh dipecahkan kepada tiga langkah: memancarkan gelombang elektromagnet, mengukur dan menganalisis gelombang yang dipantulkan, dan mengenal pasti objek.
Pertama, radar memancarkan gelombang elektromagnet ke semua arah. Gelombang elektromagnet ialah gelombang yang dicipta oleh medan elektrik atau magnet yang berubah dengan pantas, dan termasuk semua gelombang yang kita kenali sebagai cahaya boleh dilihat, cahaya inframerah, cahaya ultraungu dan sinar-X. Semua gelombang mempunyai dua ciri: frekuensi dan panjang gelombang, yang berkaitan secara songsang: semakin tinggi frekuensi, semakin kecil panjang gelombang. Ini menimbulkan teka-teki untuk pengguna radar: lebih pendek panjang gelombang, lebih tinggi resolusi radar, tetapi lebih tinggi frekuensi, lebih mudah untuk gelombang diserap atau dipantulkan oleh udara, menjadikannya lebih sukar untuk dikesan lebih jauh. . Perkara utama ialah memilih dan memancarkan gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang yang betul, bergantung pada tujuan radar. Sebagai contoh, radar untuk mengesan kapal mengeluarkan gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang yang agak lebih panjang daripada radar cuaca untuk mengesan titisan air di udara.
Walau bagaimanapun, sebagai tambahan kepada pilihan gelombang elektromagnet, persekitaran di mana radar dipasang juga sangat penting. Di kawasan pergunungan atau pusat bandar dengan banyak bangunan pencakar langit, isyarat radar boleh melantun dari banyak objek, menyukarkan pengesanan tepat. Radar juga sangat dipengaruhi oleh cuaca. Dalam keadaan cuaca buruk, isyarat radar boleh diherotkan atau diserap oleh fenomena iklim. Untuk menyelesaikan masalah ini, sistem radar moden menggunakan algoritma dan teknik penapisan yang lebih kompleks untuk menapis maklumat yang tidak diperlukan dan meningkatkan ketepatan.
Apabila gelombang elektromagnet yang dipancarkan mengenai objek, objek itu memantulkannya kembali. Gelombang elektromagnet yang dipantulkan dipanggil gelombang pantulan. Gelombang yang dipantulkan juga merebak ke semua arah dari objek, dan radar mengukur dan menganalisis gelombang yang dipantulkan kembali ke arah radar. Dengan menganalisis gelombang, radar boleh mempelajari banyak maklumat tentang objek, terutamanya jarak dari objek, saiz objek, dan kelajuan objek. Dengan mengukur masa yang diperlukan untuk gelombang yang dipancarkan untuk dipantulkan kembali, anda boleh mencari jarak dengan mudah menggunakan rumus jarak=masa×kelajuan (gelombang elektromagnet ialah sejenis cahaya, jadi kelajuan gelombang elektromagnet ialah kelajuan cahaya). Selain itu, jika anda menganalisis arah dari mana gelombang yang dipantulkan kembali dari objek, anda boleh mendapatkan gambaran kasar tentang bentuk objek, yang boleh digunakan untuk mencari saiz objek. Tetapi bagaimana kita mencari kelajuan objek? Untuk mencari kelajuan sesuatu objek, kita memerlukan teori fizik khas. Teori ini sebenarnya berkaitan dengan fenomena yang sering kita temui dalam kehidupan seharian kita.
Kami berdiri di stesen kereta api, dan sebuah kereta api datang bergegas, mengeluarkan bunyi yang ajaib. Bunyinya agak tinggi apabila kereta api menghampiri dari jauh, dan agak rendah apabila kereta api bergerak menjauhi stesen. Ini disebabkan oleh kesan Doppler. Kesan Doppler ialah apabila pemerhati melihat gelombang yang dipancarkan oleh objek, gelombang lebih tinggi daripada frekuensi asal apabila ia bergerak lebih rapat, dan gelombang frekuensi lebih rendah apabila ia bergerak menjauhi satu sama lain. Perkara yang sama berlaku untuk radar dan gelombang pantulan. Dengan mengukur berapa banyak frekuensi gelombang pantulan telah meningkat atau menurun, anda boleh mendapatkan maklumat penting tentang kelajuan dan arah objek. Pada hari-hari awal radar, radar hanya boleh memberitahu anda kedudukan objek, tetapi dengan menggunakan kesan Doppler, ia boleh memberitahu anda kelajuan objek. Oleh sebab itu, kesan Doppler adalah sebahagian besar daripada cara radar berfungsi.
Dari segi aplikasi ketenteraan, radar memainkan peranan besar dalam mengesan pejuang dan pengebom semasa Perang Dunia II. Sejak itu, teknologi radar telah berkembang pesat, dan hari ini ia digunakan bukan sahaja dalam ketenteraan, tetapi juga dalam penerbangan awam, penerokaan lautan, ramalan cuaca dan banyak lagi bidang lain. Dalam sistem pertahanan peluru berpandu khususnya, pengesanan radar yang tepat boleh menjadi perbezaan antara menang dan kalah dalam peperangan. Sebagai contoh, peranan radar dalam menentukan dan memintas trajektori peluru berpandu yang ditembak oleh pasukan musuh adalah penting. Akibatnya, pengumpulan maklumat yang pantas dan tepat melalui radar adalah penting di medan perang moden, dan teknologi sentiasa bertambah baik.
Tetapi tugas radar tidak berakhir di situ. Ia perlu mengenal pasti objek berdasarkan maklumat yang telah dianalisis. Radar biasanya mempunyai julat pengesanan yang luas antara 10 hingga 100 kilometer, dan dalam julat ini, terdapat banyak objek yang menghantar gelombang pantulan ke radar, seperti titisan air, burung, awan, dll. Oleh itu, adalah penting untuk menapis maklumat yang tidak diperlukan dan mengenal pasti objek yang ingin kita kesan dengan radar. Pada peringkat ini, saiz, pemantulan, dan kelajuan objek adalah kriteria utama yang digunakan. Kriteria pemilihan bergantung pada tujuan radar. Sebagai contoh, jika radar bertujuan untuk mengesan kapal di laut, saiznya hendaklah ditetapkan kepada 100 atau lebih, dan pemantulan hendaklah dalam julat pemantulan yang sepadan dengan bahan permukaan kapal (logam, simen), supaya maklumat yang tidak perlu seperti ikan atau objek terapung boleh ditapis dengan mudah. Jika radar bertujuan untuk mengesan peluru berpandu, kelajuan ambang minimum 1 Mach (340 m/s) dan julat saiz dan pemantulan yang sesuai akan mencukupi untuk mengenal pasti mereka. Radar tentera moden juga boleh mengenal pasti jet pejuang yang mana warganegaranya, jadi kisah pusat arahan Negara X bukanlah fiksyen.
Untuk meringkaskan cara radar mengesan objek, berikut ialah cara ia berfungsi Radar memancarkan gelombang elektromagnet dengan panjang gelombang yang betul untuk sasaran dan tujuannya, dan apabila gelombang melantun semula objek, radar menganalisis maklumat dalam gelombang yang dipantulkan untuk menentukan jarak ke objek, saiz objek dan kelajuannya. Seterusnya, radar mengenal pasti dan secara terpilih memaparkan objek yang ingin dikesan. Beginilah cara radar berfungsi, dan ia digunakan sebagai "sepasang mata kedua" manusia dalam banyak bidang. Berguna dalam pemerhatian cuaca, sistem kawalan trafik udara, penerokaan dasar laut, pertahanan peluru berpandu, pencarian marin dan banyak lagi, radar ialah satu lagi khazanah sains moden.
