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雷達

2019-06-17 05:19王寶琪
第二課堂(課外活動版) 2019年6期
關鍵詞:赫茲蝙蝠超聲波

王寶琪

一天,郝軍奇來到軍事專家邵大尉家,興致勃勃地問:“邵大尉,聽說中國的J-20能蓋過俄羅斯的蘇-35,我真有點兒不敢相信呢!”邵大尉點點頭說:“確實有這種說法,因為J-20的雷達系統比蘇-35先進。我們先不說這個,軍奇,你學過《蝙蝠和雷達》一課吧?”“那當然,我還能背出來呢!蝙蝠一邊飛一邊從嘴里發射超聲波,‘超聲波像波浪一樣向前推進,遇到障礙物就反射回來,傳到蝙蝠的耳朵里,蝙蝠就立刻改變飛行的方向,‘科學家模仿蝙蝠探路的方法,給飛機裝上了雷達。雷達通過天線發出無線電波,無線電波遇到障礙物就反射回來,顯示在熒光屏上。蝙蝠發射與接收的是超聲波,而雷達發射與接收的是無線電波。這兩種波是一回事嗎?”邵大尉說:“你問到點子上了,這兩種波當然不同,超聲波是聲波,而無線電波是一種電磁波。只是兩者的工作方式基本相同,所以人們才受蝙蝠探路方式的啟發發明了雷達?!避娖嬲f:“我知道聲波在空氣中的傳播速度為每秒340米,無線電波肯定比聲波快?!薄澳鞘强於嗔?,根本不在一個檔次上,無線電波速度每秒達30萬千米?!薄澳浅暡??是‘傳播速度超過聲音的波嗎?”邵大尉一聽笑了起來:“不是你說的那樣,人耳能聽到的聲音頻率范圍為20~20 000赫茲,頻率小于20赫茲的為次聲波,大于20 000赫茲的為超聲波。超聲波也屬于聲音,在空氣中的傳播速度大約為每秒340米。超聲波的特點是沿直線傳播,有方向性,并能反射回來,對物體有破壞性?!?/p>

軍奇好奇地問:“既然人們根據蝙蝠探路的原理發明了雷達,那么是誰做了這件事呢?”邵大尉說:“課文《蝙蝠和雷達》也只說是‘科學家,沒有具體說是誰。所以我只能用芬克的話回答,雷達的發明,不能歸功于某一位科學家,而是許多無線電工程師和科學家共同努力研制而成的。1887年,德國科學家赫茲在證實電磁波的存在時,就已發現電磁波在傳播的過程中遇到金屬物會被反射回來,就如同鏡子可以反射光一樣。這實質上就是雷達的工作原理?!薄澳敲?,把雷達的工作原理用于實踐總有最早的實踐者吧?”“這倒是有,真正的實用雷達是英國物理學家、國家物理研究所無線電研究室主任沃特森·瓦特研制出來的。第一次世界大戰期間,軍用飛機出現,一些國家在抵御飛機的進攻方面遇到了很大的困難。為此,有科學家開始研制一種遠距離尋找飛機的儀器,也就是后來的雷達。赫茲在實驗中發現,一艘輪船在兩艘軍艦之間通過時,通信會暫時中斷。后來,美國科學家波波夫意識到,是兩艘軍艦擋住了輪船發出的無線電波。于是他設想,在海上航道兩側安裝上電磁波發射機和接收機,有船只經過時,通過無線電波馬上就可以測出來。這就等于在海上設置了一道看不見的警戒線。1935年,沃特森·瓦特在此基礎上發明了一種既能發射無線電波,又能接收反射波的裝置,它能在很遠的距離探測到飛機的行蹤。這就是世界上第一臺雷達?!?/p>

郝軍奇問:“邵叔叔,既然最終是英國科學家研制出了雷達,當時離第二次世界大戰爆發已經不遠了,那雷達在英國抗擊德國侵略時一定發揮了重要作用?!鄙鄞笪菊f:“一點兒也不錯。當時有一種叫‘CH的雷達系統,1938年安裝在泰晤士河口附近。這個200千米長的雷達網,在第二次世界大戰中給希特勒的侵略部隊造成了極大的威脅。英國首相丘吉爾評價說:‘雷達是二戰時期同盟國戰勝法西斯的一件法寶。雷達為扭轉英國戰時的被動局面發揮了重要作用。不列顛之戰中,英國在英倫海峽部署了雷達,能夠及早發現來襲的德國飛機。另外,為防御德國U型潛艇,英國的多數飛機和水面艦艇都裝備了雷達,能搜索到晚上浮出水面充電的德國潛艇,使得同盟國飛機可以在很大范圍內打擊德國潛艇。德國潛艇受到重創,因而不得不撤出大西洋,導致德國破壞英國海上運輸以迫使英國屈服的戰略失敗。二戰初期,美國在太平洋戰場上也不占優勢,但是憑借先進的雷達技術,先敵發現,先敵采取措施,在很多戰役中占據上風,特別是在航母之間的對抗上。同盟國的雷達技術高于德國、日本,對贏得戰爭功不可沒?!薄吧凼迨暹@么一說我就明白了,想贏得戰爭,就要知己知彼。使用雷達是情報偵察必不可少的手段之一,能在很惡劣的情況下了解敵情?!鄙鄞笪菊f:“是啊,現在雷達的使用更廣泛了,不但用在海陸空各項軍事上,而且還民用了?!?/p>

軍奇饒有興趣地說:“我國的雷達事業一定是新中國成立后才發展起來的?!鄙鄞笪菊f:“你這話說對了一半。新中國成立前我國已有少量雷達,而雷達事業真正實現長足發展確實是在新中國成立后。但原來那點兒基礎對我國雷達事業發展還是有一定貢獻的?!避娖娓械绞煮@訝:“真有這事?請邵叔叔具體介紹介紹吧!”“是這樣的,新中國成立前,當時的國民政府在南京成立了一個雷達修理所,美國為它提供設備和零件。臨近解放時,雷達修理所的人才選擇了留下來,于是雷達修理所成了中國電子科技集團公司第十四研究所的前身。之后,雷達技術隊伍不斷壯大,20世紀50年代我國走上獨立自主發展之路,研制的雷達還被用在了抗美援朝戰場上?!避娖鎲枺骸?967年,我人民解放軍擊落入侵的U-2高空偵察機,轟動了世界,當時是我國自己制造的雷達發現了那架敵機吧?”“是的。我國的制導雷達采用機械掃描機制,首次在干擾條件下幫助導彈擊落高空偵察機?,F在即使美國的F-22來了,我們也能探測到,而且還不止一種雷達能探測到呢!”“噢,邵叔叔就別賣關子啦,快說說有哪些雷達吧!”邵大尉如數家珍:“中國造出了世界唯一的反隱身雷達,全球首款采用風冷散熱技術的LKF-601E有源相控陣火控雷達。中國造出的遠程雷達可以探測到第二島鏈,比美國的遠程雷達探測的距離還遠。我國在打造好現有反隱身體系的同時,也在著眼未來,發展更前沿的技術來終結隱身武器的威脅。近日,我國在量子雷達領域取得了重大成就,基于單光子檢測的量子雷達系統研制成功,達到了國際先進水平??梢灶A見,我國的雷達事業會越來越先進,一定會站在世界之巔的?!甭牭竭@里,軍奇臉上露出了自豪的神色,他興奮地說:“厲害了,我的國!”

(編輯 巧克力)

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