第23章 軍事與航空航天科技(2)(3 / 3)

測量速度是雷達根據自身和目標之間有相對運動產生的頻率多普勒效應原理。雷達接收到的目標回波頻率與雷達發射頻率不同,兩者的差值稱為多普勒頻率。從多普勒頻率中可提取的主要信息之一是雷達與目標之間的距離變化率。當目標與幹擾雜波同時存在於雷達的同一空間分辨單元內時,雷達利用它們之間多普勒頻率的不同能從幹擾雜波中檢測和跟蹤目標。

在20世紀30年代,無線電技術出現了重大的突破,那就是雷達的發明。雷達又稱做無線電測位。是利用無線電波的反射,來測量遠處靜止或移動目標的距離和方位,並辨認出被測目標的性質和形狀。

早在1887年,赫茲進行驗證電磁波存在的實驗時就曾發現:發射的電磁波會被一大塊金屬片反射回來,正如光會被鏡麵反射一樣。

1897年夏天,在波羅的海的海麵上,俄國科學家波波夫在“非洲號”巡洋艦和“歐洲號”練習船上直接進行5千米的通信試驗時,發現每當聯絡艦“伊林中尉號”在兩艦之間通過時,通信就中斷,波波夫在工作日記上記載了障礙物對電磁波傳播的影響,並在試驗記錄中提出了利用電磁波進行導航的可能性。這可以說是雷達思想的萌芽。

1904年,德國發明家克裏斯蒂安·許爾斯邁爾在實驗室進行原始雷達的試驗,並取得了雷達設計的專利,但這種原始的雷達探測距離還達不到聲波定位器作用的距離。

1921年業餘無線電愛好者發現了短波可以進行洲際通信後,科學家們發現了電離層。從此,短波通信風行全球。

1934年,一批英國科學家在瓦特領導下對地球大氣層進行研究。有一天,瓦特被一個偶然觀察到的現象吸引住了。它發現熒光屏上出現了一連串明亮的光點,但從亮度和距離分析,這些光點完全不同於被電離層反射回來的無線電回波信號。經過反複實驗,他終於弄清這些明亮的光點顯示的正是被實驗室附近一座大樓所反射的無線電回波信號。瓦特馬上想到,在熒光屏上既然可以清楚地顯示出被建築物反射的無線電信號,那麼活動的目標如空中的飛機,不是也可以在熒光屏上得到反映嗎?

根據上述的設想,瓦特和一批英國電機工程師終於在1935年6月研製成功第一部能用來探測飛機的雷達。試驗時,它成功地探測到27公裏外飛行的飛機。一個月後,瓦特經過對這台雷達的改進,使其探測距離達到了65公裏,到9月底,探測距離可達到88公裏。後來,探測的目標又迅速擴展到船舶、海岸、島嶼、山峰、礁石、冰山,以及一切能夠反射電磁波的物體。

當時研製雷達純粹是為了軍事需要,因此是在保密狀態下進行的。實際上,幾乎在同一時期,各國的科學家們都在保密的條件下獨立地開展這方麵的工作,都有傑出的代表人物。瓦特隻能說是在這方麵已為大家知曉的代表人物而已。

1937年4月,英國政府決定在英格蘭東部和南部沿海以及泰晤士灣設立雷達探測網。

到1939年,一些國家秘密發展起來的雷達技術已達到了完全實用的地步。就在這一年,爆發了第二次世界大戰,這項新發明在二戰中顯示出了巨大的威力。

十、激光科技及激光武器

某些物質原子中的粒子受光或電的激發,由低能級的原子躍遷為高能級原子,當高能級原子的數目大於低能級原子的數目,並由高能級躍遷回低能級時,就放射出相位、頻率、方向等完全相同的光,這種光就叫做激光。

1916年,愛因斯坦提出了“受激輻射”理論。在這個理論中首次提到了“激光”這個概念。1951年,美國的物理學家湯恩斯在美國華盛頓召開的物理學會議上,提出了利用受激輻射放大微波的構想,從而為激光器的發明奠定了理論基礎。1960年7月,美國科學家梅曼博士,在前人的科研基礎上,在實驗室裏製造出了世界上第一台激光器——紅寶石激光器,標誌著激光的誕生。

與普通光相比,激光具有亮度高、方向性好、單色性好、相幹性好的特點。普通光是自發輻射光,不會產生幹涉現象。激光則不同於普通光源,它是受激輻射光,具有極強的相幹性,所以又稱為相幹光。激光不同於普通光的特點使其開辟了經典光學前所未有的應用前景。