Читаем без скачивания Приключения радиолуча - Валерий Родиков

Специальные радары могут не только обнаруживать одиночных птиц, но и различать их по амплитудным и допплеровским «почеркам» (амплитудным и частотным отличиям принятых сигналов). Возникла новая увлекательная наука — радиолокационная орнитология. С помощью радара, оказывается, можно подсчитать число пролетающих птиц, определить, какие высоты и маршруты предпочитает тот или иной их вид…

Повышенный интерес к орнитологии не случаен. Она давно перестала быть лишь теоретической наукой. Ее прикладные ветви не только работают на авиаторов, но и помогают медицине: ведь птицы — переносчики вирусов, паразитов. Без орнитологов не обойтись службе борьбы с вредителями растений. Биологический механизм полета пернатых — объект пристального внимания специалистов по бионике.

Для изучения миграций птиц и других представителей фауны прибегли даже к пока еще дорогостоящей космической технике. Французские ученые создали систему «Аргос», которую установили на американских спутниках Земли, вращающихся на полярных орбитах. «Аргос» принимает и ретранслирует на наземные приемные пункты сигналы от крошечных радиопередатчиков, закрепленных на теле птиц, а также других животных, в частности китов и дельфинов. Кроме того, система ретранслирует информацию от автоматических наземных станций, на морских буях, шарах-зондах.

МОСКИТ НА ЭКРАНЕ РАДАРА

Хотя радиоэхо от птиц наблюдали еще до войны, сделать окончательный вывод о том, что большинство точечных «ангелов» (сигналы от них напоминают эхо-сигналы от самолетов) — это отражения от птиц, смогли только в 60-х годах. Американские ученые использовали для экспериментов многоволновый радар, способный обнаружить одиночного москита на расстоянии свыше двух километров. Столь длительный срок поиска истины объясняется сложностью проблемы. Слишком много причин вызывают «ангелов».

И одна из них — насекомые. Да, насекомые, а вернее, радиолокационные отражения от них, тоже озадачивали операторов. То, что насекомые, как и птицы, способны отражать радиоволны, заметили в конце 50-х годов. Сигналы от них были очень короткими, потому их также назвали точечными «ангелами». Однако этой версии поверили далеко не все. Действительно, визуально трудно убедиться, есть ли в том направлении, откуда пришел отраженный сигнал, причем за многие километры от радара, насекомые или нет. Споры продолжались до середины 60-х годов, пока, наконец, не убедились, что основная причина таких сигналов — все-таки отражения от насекомых. Причем отраженный сигнал может дать всплеск на экране радара даже при весьма незначительной концентрации мошек (одно насекомое на 10 000 кубических метров).

Насекомые — отличные трассеры для изучения циркуляции в атмосфере с помощью радара. Наблюдая за эхо-сигналами, отраженными от захваченных воздушными потоками мошек, можно увидеть как бы в разрезе дороги ветров на расстояниях, превышающих даже сто километров. А висящие в безветренную погоду в воздухе невидимые глазу рои насекомых могут быть приняты за сигнал от зависшего неопознанного объекта.

Но, как говорят, нет худа без добра. Изменили точку зрения, и то, что считали помехой, стало полезным эффектом. Для радара нашли новое применение — заблаговременно предупреждать о нашествии саранчи. С его помощью можно обнаруживать зоны ее активности на площади до нескольких тысяч квадратных километров. А саранча — противник серьезный, опасный своей неисчислимостью. На экране радара ее рои подчас образовывали единую колонну длиной до ста километров. И не загородишься от нее: высота полета саранчи достигает полутора километров. Это тоже определил радар.

Так вслед за орнитологами радар стал помогать энтомологам: возникла еще одна новая научная дисциплина — радиолокационная энтомология. С помощью радара американские ученые проникли в тайны развития таких назойливых мошек, как москиты, и даже изучили их дальние миграции. Причем исследования они провели на армейской радиолокационной станции, предназначенной для засечки минометных позиций, работавшей на длине волны 1,9 сантиметра. Факт показателен: сколь много мирных профессий мог бы обрести радар, если бы он был «освобожден от воинской повинности».

Есть некоторые вещи, в которые почему-то верится с трудом, несмотря на то, что в наше энтээровское время мы уже теряем способность чему-либо удивляться. Пожалуй, то, что радар может обнаружить мошку, относится именно к таким вещам. Сейчас с помощью радара можно следить за распространением вредных насекомых и паразитов. Лет пятьдесят назад этому не поверили бы. Перенесемся на минуту в то время.

Январь 1934 года. Двадцатишестилетний инженер Центральной радиолаборатории Ю. К. Коровин провел первые опыты на льду Финского залива по радиолокационному обнаружению гидросамолета. В затею верили лишь единицы энтузиастов. А сейчас радары изучают жизнь насекомых, инженеры выводят формулы для расчета радиоотражающей поверхности какого-нибудь комара точно так же, как лет 20—30 назад подобного рода формулы придумывались для самолетов, ракет, кораблей.

Крошечный москит и самолет, вещи, казалось бы, несовместимые. Но для современных радаров оба они — объекты наблюдения.

К сожалению, радиолокационные свойства сигналов, отраженных от птиц и насекомых, интересуют не только орнитологов и энтомологов, но и разработчиков армейских радаров. Для них появились новые цели: разного рода легкие беспилотные летательные аппараты с дистанционным управлением, так называемые «воздушные роботы», предназначенные в основном для разведывательных целей. Например, один из таких роботов — израильский «Скаут» — был применен в Ливане летом 1982 года. Он в дневное время словно из студии передал телевизионное изображение позиций ПВО. По сведениям из зарубежных источников, планируется также использовать мотодельтапланы — посадить на них десантников и разведчиков.

Эти летательные средства не намного превосходят в скорости пернатых, да и отраженный от них сигнал невелик. Не исключено, что иногда оператору придется поломать голову: где сигнал от дельтаплана, а где от птичек и мошкары.

Известием о том, что птицы для изучения путей и миграции снабжаются радиопередатчиками, в наше микроэлектронное время уже не удивишь. Но мысль, чтобы насекомому размером с муху приладить радиопередатчик, все-таки может показаться фантастичной. А между тем один инженер из Калифорнии сделал такой передатчик, рассчитанный на восемь часов непрерывной работы. С его помощью можно достоверно узнать весь распорядок дня насекомого.

СИГНАЛЫ ИЗ ЯСНОГО НЕБА…

Однажды, когда я интересовался проблемой «ангелов», мне встретилось подзабытое со школьной поры четверостишие, как раз, казалось бы, на эту тему:

Небо осмотрелиИзнутри и наружно,Никаких богов и ангеловНе обнаружено.

Маяковский, конечно, имел в виду божьих ангелов. А вот их радиолокационные «тезки» есть и в чистом небе, хотя визуально в нем ничего не обнаруживается: ни насекомых, ни птиц…

Если бы человек мог видеть в радиодиапазоне, наша атмосфера не была бы для него такой прозрачной. Она походила бы на воду (словно смотришь со дна бассейна), по поверхности которой пробегают волны, рябь, всевозможные вихри… Такую картину можно увидеть и на экране мощного высокочувствительного радара. Чтобы разобраться в этом, вспомним, почему небо голубое?

Этот вопрос иногда задают на экзаменах по физике. Целое созвездие корифеев науки (и даже кое-кто еще в начале XX века) решало задачу. Сегодня ответ общеизвестен. Свет рассеивается на неоднородностях атмосферы. Неоднородности — не только взвешенные в атмосфере частицы пыли, а главным образом хаотически малые сгущения и разрежения воздуха (флуктуация плотности), которые приводят к изменению коэффициента преломления.

Причем чем короче длина волны, тем сильнее рассеяние (интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна 4-й степени длины волны). Например, длина волны фиолетовых лучей (0,4 микрометра) в два раза меньше длины волны красных (0,8 микрометра).

Поэтому фиолетовые лучи рассеиваются в 16 раз сильнее, чем красные, и при равной интенсивности падающего излучения фиолетовых лучей в рассеянном свете будет в 16 раз больше, чем красных. Все остальные цветные лучи солнечного света (синие, голубые, зеленые, желтые, оранжевые) войдут в состав рассеянного света в количествах, обратно пропорциональных 4-й степени длины волны каждого из них. Если рассеянные лучи взять в таких соотношениях, то цвет получившейся «смеси» будет голубым.

Радиоволны также рассеиваются на неоднородностях атмосферы и часть из них улавливается антенной локатора. Их мощности зачастую бывает достаточно, чтобы вызвать засветку на экране радара. Так возникают «ангелы» при совершенно прозрачной атмосфере. На небе ни облачка, а на индикаторе «ангелы».