K čemu se používá radar?
Foto: Meteorologické balóny, které měří atmosférické podmínky, nesou pod sebou reflexní terče, které účinně odrážejí radarové signály. Foto s laskavým svolením amerického ministerstva energetiky.
Radar je stále nejznámější jako vojenská technologie. Pomocí radarových antén umístěných na letištích nebo jiných pozemních stanicích lze například odhalit blížící se nepřátelská letadla nebo rakety. Spojenéstáty mají velmi propracovaný systém včasného varování před balistickými raketami (BMEWS), který slouží k detekci přilétajících raket, se třemi hlavními radarovými detektory v Clear na Aljašce, Thule v Grónsku a Fylingdales Moorin v Anglii. Radar však nepoužívá jen armáda. Většina civilních letadel a větších lodí a člunů má nyní radar také jako obecnou navigační pomůcku. Každé větší letiště má obrovskou radarovou anténu, která pomáhá řídícím letového provozu navádět letadla na přílet a odlet bez ohledu na počasí. Až příště zamíříte na letiště, podívejte se na otáčející se radarovou anténu umístěnou na řídicí věži nebo v její blízkosti.
Možná jste viděli policisty, kteří používají radary u silnic k odhalování příliš rychlé jízdy. Ty jsou založeny na poněkud odlišné technologii zvané Dopplerův radar.
Jistě jste si všimli, že siréna hasičského vozu jako by snižovala výšku tónu, když projíždí kolem. Když motor jede směrem k vám, zvukové vlny z jeho sirény jsou účinně stlačeny na kratší vzdálenost, takže mají kratší vlnovou délku a vyšší frekvenci – což slyšíme jako vyšší výšku tónu.Když motor jede směrem od vás, funguje to opačně – zvukové vlny mají delší vlnovou délku, nižší frekvenci a nižší výšku. Takže slyšíte poměrně znatelný pokles výšky tónu sirény přesně v okamžiku, kdy projíždí kolem. Tomu se říká Dopplerův jev.
Stejná věda funguje i u radarového rychloměru. Když policista namíří radarový paprsek na vaše auto, kovová karoserie odráží paprsek přímo zpět. Čím rychleji však vaše auto jede, tím více se mění frekvence rádiových vln v paprsku. Citlivé elektronické zařízení v radarové pistoli tuto informaci využívá k výpočtu rychlosti, jakou vaše auto jede.
Foto: Radar v akci: Foto pořízené v Think Tank, Birmingham, Anglie, autor: Explain that Stuff.
Radar má mnoho vědeckých využití. Dopplerův radar se používá také při předpovědi počasí, kdy se zjišťuje, jak rychle se bouřky pohybují a kdy pravděpodobně dorazí do konkrétních měst. Ve skutečnosti meteorologové vystřelují radarové paprsky do mraků a pomocí odražených paprsků měří, jak rychle se déšť pohybuje a jak rychle padá. Vědci používají k měření znečištění ovzduší pomocí laserů formu viditelného radaru zvanou lidar (light detection andranging). Archeologové a geologové míří radarem dolů do země, aby mohli studovat složení Země a najít pohřbená ložiska historického významu.
Foto: Radar v akci: Dopplerova radarová jednotka snímá oblohu. foto: s laskavým svolením amerického ministerstva energetiky.
Jediným místem, kde se radar nepoužívá, je pomoc ponorkám při jejich navigaci pod vodou. Elektromagnetické vlny se hustou mořskou vodou nešíří snadno (proto je v hlubinách oceánu tma). Místo toho ponorky používají velmi podobný systém zvaný SONAR (Sound Navigation And Ranging), který místo rádiových vln používá k „vidění“ objektů zvuk. Ponorky však mají radarové systémy, které mohou používat při pohybu na hladině oceánu (například při vplouvání do přístavu a vyplouvání z něj).
Foto: Geolog pohybuje radarovým vysílačem (namontovaným na kole) po zemi, aby mohl studovat složení Země pod povrchem. Jeho kolega vzadu interpretuje radarové signály na elektronickém displeji. tento druh georadaru (ground-penetrating radar, GPR) je příklademgeofyziky. Foto s laskavým svolením amerického ministerstva energetiky.
Protiopatření: jak se radaru vyhnout?
Radar je mimořádně účinný při odhalování nepřátelských letadel a lodí – natolik, že vojenští vědci museli vyvinout nějaký způsob, jak ho obejít! Pokud máte vynikající radarový systém, je pravděpodobné, že ho má i váš nepřítel. Pokud dokážete odhalit jeho letadla, on dokáže odhalit ta vaše. Takže opravdu potřebujete letadla, která se mohou nějak „schovat“ v radaru nepřítele, aniž by byla spatřena. Možná jste viděli zlověstně vyhlížející bombardér B2 amerického letectva s technologií stealth.Jeho ostré, hranaté linie a kovem potažená okna jsou navrženy tak, aby rozptylovaly nebo pohlcovaly paprsky rádiových vln, takže je operátoři nepřátelských radarů nemohou odhalit. Letoun stealth je v tomto ohledu tak účinný, že se na obrazovce radaru objeví bez větší energie než malý pták!
Foto: Neobvyklý klikatý tvar na zádi tohoto neviditelného bombardéru B2 je jedním z mnoha prvků, které mají rozptýlit rádiové vlny, takže letadlo „zmizí“ na obrazovkách nepřátelských radarů. Zaoblená přední křídla a skryté motory a výfukové potrubí rovněž pomáhají udržet letadlo neviditelné. Foto: Bennie J. Davis III s laskavým svolením US Air Force.
Kdo vynalezl radar?
Radar pochází ze zařízení zvaného Telemobiloskop (někdy psáno francouzsky Télémobiloscope), které v roce 1904 vynalezl německý elektrotechnik Christian Hülsmeyer (1881-1957). Poté, co se doslechl o tragické srážce dvou lodí, vymyslel způsob, jak jim pomocí rádiových vln pomoci vzájemně se spatřit při špatné viditelnosti.
Art: Radar před radarem: Telemobiloskop Christiana Hülsmeyera předcházel radaru o více než tři desetiletí, ale v podstatě šlo o stejný koncept. Toto umělecké dílo vychází z výkresu jednoho z Hülsmeyerových patentů z roku 1904, který ukazuje, jak lze vysílací a přijímací zařízení namontované na jedné lodi použít k detekci dalších lodí v blízkosti. Paprsky jsou „Hertzovy vlny“ – jak bychom dnes nazvali rádiové vlny – vycházející z kardanového zařízení, které by vždy zůstalo ve svislé poloze navzdory pohybům moře.
Ačkoli k vývoji radaru přispělo mnoho vědců, nejznámější z nich byl skotský fyzik Robert Watson-Watt (1892-1973). Během první světové války odešel Watson-Watt pracovat do britského meteorologického úřadu (hlavní organizace pro předpověď počasí v zemi), kde pomáhal využívat rádiové vlny k detekci blížících se bouří.
V období před druhou světovou válkou si Watson-Watt a jeho asistent Arnold Wilkins uvědomili, že by mohli vyvinutou technologii využít k detekci blížících se nepřátelských letadel.
Jakmile dokázali, že základní zařízení může fungovat, vybudovali kolem jižního a východního britského pobřeží rozsáhlou síť pozemních radarových detektorů. Během války poskytla britská radarová obrana (známá jako Chain Home) obrovskou výhodu nad německým letectvem a hrála důležitou roli v konečném vítězství spojenců. Podobný systém byl ve stejné době vyvinut ve Spojenýchstátech a dokonce se mu podařilo v prosinci 1941 odhalit přiblížení japonských letadel nad Pearl Harbor na Havaji – ačkoli nikdo nepřišel na význam tolika přibližujících se letadel, dokud se nestal nástrojem.
