1.仿生——由蝙蝠到雷达
蝙蝠基本上不在白天出来活动,属于夜行性动物。蝙蝠为何能在光线很差的晚上看清东西,还能准确地捕获到食物呢?科学证明,蝙蝠的视力很差,而它辨别方向依赖的不是眼睛,而是一种超声波。
蝙蝠的喉咙里能发出很强的超声波,这种超声波遇到物体就会反射回来,蝙蝠的耳朵十分灵敏,它就是利用耳朵来接收“回声”的。通过感受回声,蝙蝠可以辨别物体的位置,还能分出是敌人还是食物。
我们知道,在水下航行的潜水艇有一种类似于回声定位系统的“声纳”。军用潜水艇就是利用声纳来探测敌情的。这种声纳系统可以根据回声波确定敌方军舰的位置和方向,从而有利于有效的发起攻击。不过这种声纳远远不及蝙蝠的回声定位灵活。
生物学家们曾经对蝙蝠的飞行进行研究。结果发现,蝙蝠在飞行时会断断续续地发出一种人的耳朵听不到的声音。平时飞行,蝙蝠每分钟会发出30次这样的声音,一旦接近目标,这种声音会增加到60次每分钟。蝙蝠敏觉的听觉会根据听到的回声,准确判断出回声发出的方向、位置和性质。蝙蝠的这种特异功能给我们人类很大的启示。仿生学家经反复试验,终于选定无线电波作为模仿蝙蝠发出的声音。无线电波既有光的速度,而且能穿透云雾,并能被目标反射回来。于是人们用无线电波制作了探索和探测任务的设备,取名雷达。
2.军事应用——秘密雷达站
很多通信设备最初都是应用在军事领域的,雷达也不例外。
1934年,美国科学家佩基第一次观察到从1.6千米外的一架飞机反射回来的电波。在此后的第二年,英国的瓦特和他的助手在发射无线电波的时候,发现“回波显示器”上出现一条短线。瓦特惊呼:“3架飞机!”经后来证实,当时确实有3架飞机经过。瓦特由此受到启示,制造出最初的雷达——无线电侦察器。这一发明得到了英国当局的支持,所以雷达很快得到推广,且布设了作战的“雷达网”。
雷达在“二战”期间发挥了巨大作用,尤其在著名的“不列颠大战”中。当时,德国出动数千架轰炸机和战斗机。让人们惊奇的是无论德国在白天出击,还是在夜间偷袭,都会被英国识破。莫非英军有特异功能?其实英军的特异功能就是雷达网。
当时,在苏格兰南海岸以及苏格兰东海岸,都已经被英军布设了秘密的雷达站,这些雷达站组成了一个雷达网。所以,无论德军什么时间来袭击都会被英军发现。
3.神奇的“眼镜蛇”——雷达的新发展
雷达也是不断更新换代的,当然,这应该归功于科学技术的发展。现在雷达的世界已经百花齐放,五光十色。目前,各国在生产和改进常规雷达的同时把主要精力放在了新体制雷达上。如,三坐标雷达、相控阵雷达、侧视雷达、超视雷达和激光雷达等已经成为世界各国的新宠。人们对于雷达的要求也不再满足于“千里眼”,而是希望它能看得更远、更快、更广。
在上世纪50年代,防空雷达一般也只能看150千米之远。随着现代军事的发展,这样的雷达已经满足不了人们的要求。在速度上,面对射程数千千米甚至上万千米的洲际导弹(其末端的速度是音速的二十多倍),一般的雷达也显得落后了很多。在观察的广度上,海湾战争中,对伊空袭的飞机每天可达2500~3000次,以前的雷达显然也满足不了这样的战争的要求。
基于此,人们开始研究更高级的雷达设备。不过,要同时满足以上三个要求有些匪夷所思。但是只有想不到的,没有做不到的。一种叫“丹麦眼镜蛇”的相控雷达的出现,让军事家们的设想成为了现实。
你也许听说过,丹麦眼镜蛇是一种很恐怖的动物。它不仅身体庞大,而且能从毒牙里喷出毒液,杀伤力极强。为什么这个新体制雷达拥有这样一个恐怖的名字呢?这是因为,美国雷声公司制作这部雷达时的工程代号就是“丹麦眼镜蛇”,所以其研究成果也就被人们习惯性地称作这个名字了。
这部雷达的天线、接收器、发射机、显示器和专用电子计算机等一系列设备统统安装在一个巨大建筑物里面。这个建筑物占地面积可达5000平方米,有6层楼之高。如此庞大的一个雷达有什么特异功能呢?
由于“丹麦眼镜蛇”的天线为一种神奇的电子扫描天线,比起过去的超远程雷达的机械天线要快了不知多少倍。另外,这种雷达可以同时跟踪100~200个目标,并能将每个目标的位置速度等数据及时传达给指挥部。“丹麦眼镜蛇”比以前的雷达观测的更远。有关数据表示,它对篮球大小的目标,探测距离可以达到3700千米,而对人造卫星大小的目标的探测距离不可估量。
相信,随着科技的发展,雷达的应用会越来越广泛,也能更好地为我们人类服务。
雷达的发明
早在1887年,赫兹进行验证电磁波存在的实验时就曾发现:发射的电磁波会被一大块金属片反射回来,正如光会被镜面反射一样。
1897年夏天,在波罗的海的海面上,俄国科学家波波夫在“非洲号”巡洋舰和“欧洲号”练习船上直接进行5千米的通信试验时,发现每当联络舰“伊林中尉号”在两舰之间通过时,通信就中断,波波夫在工作日记上记载了障碍物对电磁波传播的影响,并在试验记录中提出了利用电磁波进行导航的可能性。这可以说是雷达思想的萌芽,经过一段时间的实验后,各国科学家都开始对雷达进行了更深一步的探索和应用,再后来研制雷达纯粹是为了军事需要,因此是在保密状态下进行的。实际上,几乎在同一时期,各国的科学家们都在保密的条件下独立地开展这方面的工作,都有杰出的代表人物。
到1939年为止,一些国家秘密发展起来的雷达技术已达到了完全实用的地步。就在这一年,爆发了第二次世界大战,这项新发明在“二战”中显示出了它的巨大威力。