La ce este folosit radarul?
Foto: Un om de știință reglează o antenă radar pentru a urmări baloanele meteorologice pe cer.Baloanele meteorologice, care măsoară condițiile atmosferice, poartă sub ele ținte reflectorizante pentru a reflecta semnalele radar în mod eficient. Fotografie realizată prin amabilitatea Departamentului de Energie al SUA.
Radarul este încă cel mai bine cunoscut ca tehnologie militară. Antenele radar montate pe aeroporturi sau alte stații terestre pot fi folosite pentru a detecta avioanele sau rachetele inamice care se apropie, de exemplu. Statele Unite ale Americii au un sistem foarte elaborat de avertizare timpurie a rachetelor balistice (Ballistic Missile Early Warning System(BMEWS) pentru a detecta rachetele care se apropie, cu trei stații de detectare radar majore în Clear în Alaska, Thule în Groenlanda și Fylingdales Moorin Anglia. Cu toate acestea, nu doar militarii folosesc radarul. Cele mai multe avioane civile și cele mai mari bărci și nave au acum și ele un radar ca ajutor general pentru navigație. Fiecare aeroport important are o antenă radar imensă pentru a ajuta controlorii de trafic aerian să ghideze avioanele la sosire și la plecare, indiferent de vreme. Data viitoare când vă îndreptați spre un aeroport, fiți atenți la antena radar rotativă montată pe turnul de control sau în apropierea acestuia.
Poate ați văzut ofițeri de poliție folosind pistoale radar pe marginea drumului pentru a detecta persoanele care conduc prea repede. Acestea se bazează pe o tehnologie ușor diferită numită radar Doppler.Probabil ați observat că sirena unei mașini de pompieri pare să scadă în ton pe măsură ce trece urlând. Pe măsură ce motorul se îndreaptă spre dumneavoastră, undele sonore ale sirenei sale sunt efectiv comprimate pe o distanță mai scurtă, astfel încât au o lungime de undă mai scurtă și o frecvență mai mare – pe care le auzim ca fiind mai înalte.Când motorul se îndepărtează de dumneavoastră, funcționează invers – undele sonore au o lungime de undă mai lungă, o frecvență mai mică și o înălțime mai mică. Astfel, auziți o scădere vizibilă a înălțimii sirenei exact în momentul în care aceasta trece pe lângă dumneavoastră. Acest lucru se numește efect Doppler.
Aceeași știință funcționează și în cazul unui pistol radar. Când un ofițer de poliție trage un fascicul de radar spre mașina dumneavoastră, caroseria metalică reflectă fascicululul direct înapoi. Dar cu cât mașina dumneavoastră se deplasează mai repede, cu atât mai mult va schimba frecvența undelor radio din fascicul. Echipamentul electronic sensibil din pistolul radar folosește aceste informații pentru a calcula viteza cu care merge mașina dumneavoastră.
Foto: Radar în acțiune: Un radar Gatso conceput pentru a-i face pe șoferi să respecte limita de viteză, inventat de pilotul de curse Maurice Gatsonides. fotografie realizată la Think Tank, Birmingham, Anglia, de Explain that Stuff.
Radarul are multe utilizări științifice. Radarul Doppler este, de asemenea, utilizat în previziunile meteorologice pentru a-și da seama cât de repede se deplasează furtunile și când este posibil să ajungă în anumite orașe și localități. Efectiv,meteorologii lansează raze radar în nori și folosesc razele reflectate pentru a măsura cât de repede se deplasează ploaia și cât de repede cade. Oamenii de știință folosesc o formă de radar vizibil numită lidar (light detection andranging) pentru a măsura poluarea aerului cu ajutorul laserelor. Arheologii și geologii indicătradar în pământ pentru a studia compoziția Pământului și pentru a găsi depozite îngropatede interes istoric.
Foto: Radar în acțiune: O unitate radar Doppler scanează cerul.Fotografie realizată prin amabilitatea Departamentului de Energie al SUA.
Un loc în care radarul nu este folosit este pentru a ajuta submarinele în timp ce navighează sub apă. Undele electromagnetice nu călătoresc cu ușurință prin apa densă a mării (de aceea este întuneric în adâncul oceanului). În schimb, submarinele folosesc un sistem foarte asemănător numit SONAR (Sound Navigation And Ranging), care folosește sunetul pentru a „vedea” obiectele în loc de undele radio. Cu toate acestea, submarinele au sisteme radar pe care le pot folosi în timp ce se deplasează pe suprafața oceanului (cum ar fi atunci când intră și ies din port).
Foto: Un geolog deplasează un emițător radar (montat pe o roată de bicicletă) pe solpentru a studia compoziția Pământului de dedesubt. Partenerul său din spatele pickup-ului interpretează semnalele radar pe un ecran electronic.Acest tip de radar de penetrare a solului (GPR) este un exemplu de geofizică. Fotografie realizată prin amabilitatea Departamentului de Energie al SUA.
Contramăsuri: cum poți evita radarul?
Radarul este extrem de eficient în depistarea avioanelor și navelor inamice – atât de eficient încât oamenii de știință militari au trebuit să dezvolte o modalitate de a-l ocoli! Dacă aveți un sistem radar superb, sunt șanse ca și inamicul dumneavoastră să aibă unul. Dacă tu îi poți repera avioanele, el le poate repera pe ale tale. Așa că ai nevoie cu adevărat de avioane care să se poată „ascunde” cumva în radarul inamicului fără a fi reperate. Tehnologia stealth este concepută pentru a face exact acest lucru.Poate că ați văzut bombardierul stealth B2 al forțelor aeriene americane cu aspect sinistru.Liniile sale ascuțite, unghiulare și ferestrele acoperite cu metal sunt concepute pentru a împrăștia sau absorbi fasciculele de unde radio astfel încât operatorii radar inamici să nu le poată detecta. Un avion invizibil este atât de eficient în a face acest lucru încât apare pe ecranul unui radar fără mai multă energie decât o pasăre mică!
Foto: Forma neobișnuită în zig-zag din spatele acestui bombardier invizibil B2 este una dintre multele caracteristici concepute pentru a împrăștia undele radio astfel încât avionul să „dispară” pe ecranele radarelor inamice. Aripile frontale rotunjite și motoarele și țevile de eșapament ascunse contribuie, de asemenea, la menținerea avionuluiinvizibil. Fotografie realizată de Bennie J. Davis III, prin amabilitatea Forțelor Aeriene ale SUA.
Cine a inventat radarul?
Radarul poate fi urmărit până la un dispozitiv numit Telemobiloskop (uneori scris în stil francez, Télémobiloscope), inventat în 1904 de către inginerul electric german Christian Hülsmeyer (1881-1957). După ce a auzitdespre o coliziune tragică între două nave, el a găsit o modalitate de a folosi undele radio pentru a le ajuta să se vadă una pe cealaltă atunci când vizibilitatea era slabă.
Artwork: Radarul înainte de radar: Telemobiloskop al lui Christian Hülsmeyer a precedatradarul cu peste trei decenii, dar era în esență același concept. Această ilustrație se bazează pe un desen din unul dintre brevetele lui Hülsmeyer din 1904 care arată cum aparatele de emisie și recepție montate pe o navă puteau fi folosite pentru a detecta alte nave din apropiere. Fasciculele sunt „unde hertziene” – ceea ce astăzi am numi unde radio – care ies din aparatul montat pe cardan și care ar rămâne întotdeauna vertical, în ciuda mișcărilor oscilante ale mării.
Deși mulți oameni de știință au contribuit la dezvoltarea radarului,cel mai cunoscut dintre ei a fost un fizician scoțian pe nume Robert Watson-Watt (1892-1973). În timpul Primului Război Mondial, Watson-Watt a mers să lucreze pentru Biroul Meteorologic al Marii Britanii (principala organizație de prognoză meteo a țării) pentru a-i ajuta să folosească undele radio pentru a detecta furtunile care se apropiau.
În perioada premergătoare celui de-al Doilea Război Mondial, Watson-Watt și asistentul său Arnold Wilkins și-au dat seama că ar putea folosi tehnologia pe care o dezvoltau pentru a detecta avioanele inamice care se apropiau.După ce au dovedit că echipamentul de bază poate funcționa, au construit o rețea elaborată de detectoare radar la sol în jurul sudului și estului coastei britanice. În timpul războiului, apărarea radar a Marii Britanii (cunoscută sub numele de Chain Home) i-a oferit un avantaj uriaș față de forțele aeriene germane și a jucat un rol important în victoria finală a aliaților. Un sistem similar a fost dezvoltat în același timp în Statele Unite și a reușit chiar să detecteze apropierea avioanelor japoneze deasupra Pearl Harbor, în Hawaii, în decembrie 1941 – deși nimeni nu și-a dat seama de semnificația apropierii atâtor avioane până când nu a fost folosit.
