正文 第4章 不斷改進的戰場“千裏眼”雷達(1 / 2)

雷達被稱為戰場“千裏眼”,它是一種利用電磁波發現目標,並測定其位置、速度和其他特性的軍用電子設備。“雷達”一詞是英文RADAR的譯音,原意是無線電探測和定位。雷達具有發現目標距離遠,測定目標坐標速度快,能全天候使用等特點。因此,在警戒、引導、武器控製、偵察、航行保障、氣象觀測、敵我識別等方麵獲得廣泛應用。

雷達是為了適應防空的需要而發展起來的。第一次世界大戰後期,飛機對戰局的影響很大。當時,對付敵機轟炸的辦法一是“躲”,就是敵機一來,人們跑到防空洞裏躲起來;二是用高射炮或用戰鬥機去打。但這些做法都需要有一定的時間作準備,如果敵機已經臨空,炸彈已經投下了,戰鬥機再起飛,人們再向防空洞裏跑,為時已晚了。所以,為了減少遭空襲的損失,必須提前知道敵人飛機什麼時候起飛,以及從什麼方向飛來。為了解決這個問題,當時有些國家就集中人力、物力來專門研製一種能夠在遠距離發現飛機的儀器。1936年,英國人R·A·沃森-瓦特設計的“本土鏈”對空警戒雷達,部署在英國泰晤士河口附近,並投入使用。該雷達頻度為22~28兆赫,對飛機的探測距離可達250公裏。到1938年,英國又研製出最早的機載對海搜索雷達。同年,美國海軍研製出最早的艦載警戒雷達,安裝在“紐約”號戰列艦上,對飛機的探測距離為137公裏,對艦艇的探測距離大於20公裏。在此期間,蘇聯、德國、日本等國也各自研製出本國的雷達並用於實戰。

20世紀40年代,由於微波多腔磁控管的研製成功和微波技術的發展,出現了微波雷達。它具有測量精度高、設備體積小、操作靈活等優點,因而雷達的用途逐步擴大到武器控製、炮位偵察、投彈瞄準等方麵。美國在1943年,研製成最早的微波炮瞄雷達,其工作波長為10厘米,測距精度為228米,測角精度為006度,它與指揮儀配合,大大提高了高炮射擊的命中率。

50年代到60年代,航空與空間技術迅速發展,超音速飛機、導彈、人造地球衛星以及宇宙飛船等,都以雷達作為探測和控製的重要手段。特別是60年代中期研製的反洲際彈道導彈係統,使雷達在探測距離、跟蹤精度、分辨能力以及目標容量等方麵獲得了進一步的提高。70年代到80年代以來,雷達采用了數字計算機、脈衝多普勒和光電(電視、紅外、激光)等先進技術成果,使新一代雷達能自動探測目標並錄取、傳遞其數據,自動檢查與指示雷達部件的故障,自動改變雷達技術參數,更適應目標特性和幹擾環境。目前,雷達的工作頻段的電磁頻譜在不斷擴展,其小型化、自動化、多功能程度不斷提高。

在雷達的研製中,人們還受到了青蛙眼睛的啟示。青蛙是眾所周知的捕蟲能手,它常常蹲在池塘邊上或菜地裏,一動不動,瞪著它那雙構造奇特的凸眼凝視著遠方。一隻蒼蠅或是一隻細小的昆蟲迎麵飛來。它就會像離了弦的箭一樣,突然飛身躍起,用它那靈巧而又像鞭子似的舌頭翻出口外,準確可靠地將蒼蠅和害蟲捕住,變成它口中的美餐。青蛙的這種敏捷地發現目標、跟蹤目標、迅速確定目標的位置、運動方向和速度,並選擇最佳攻擊時機的捕食特性和方式,與戰場上飛機、坦克、艦艇、導彈等發現、跟蹤、攻擊運動著的目標極其相似,在軍事上有非常重要的意義。因此,早就引起了科學家、軍事家們的極大興趣。通過科學家們對青蛙捕食方式進行研究,發現青蛙之所以對運動物體有“明察秋毫”、百發百中的奇異本領,全靠它的腦子和那雙向外凸起的大眼睛。科學家們對蛙眼進行了深入研究,驚奇地發現蛙眼具有四種感覺神經細胞,即四種“檢查器”。它們分別負責辨認、抽取視網膜圖像的不同特征。第一種神經細胞叫做反差檢測器,它能感覺到物體的暗色前緣和後緣,例如能把一輛坦克前後邊緣和天空、地麵區別開來,產生明顯的反差。第二種神經細胞叫運動凸邊檢測器,它對有輪廓的暗顏色目標的凸邊產生反應(不過,這個目標必須向著視野中心運動,否則它就一概不予理睬)。第三種神經細胞叫邊緣檢測器,它對靜止和運動物體的邊緣感覺最靈敏。第四種神經細胞叫變暗檢測器,隻要光的強度減弱了,它就立刻起反應。也就是說,當一隻小昆蟲飛來時,前麵隻要一出現微弱的陰影,它就知道昆蟲飛過來了。每一種“檢測器”都產生圖像的一種特征。四種特征疊加在一起,經過綜合,青蛙便看到原來的完整圖像。人們根據蛙眼的視覺原理,借助現代電子技術,製造了各種各樣的“電子蛙眼”,這種電子蛙眼能像青蛙眼那樣,準確無誤地識別特定形狀的物體。這種圖像識別能力,對於雷達來說,是非常重要的。因為雷達在工作時,常常要受到各種幹擾,使顯示屏上的影像看不清楚。為了提高雷達的抗幹擾能力,獲得清楚的影像,人們根據蛙眼分別抽取圖像特征的工作原理,研製了一種電子蛙眼,並把這種電子蛙眼裝入雷達,製成一種新雷達係統。這種雷達抗幹擾能力很強,能夠在顯示屏上清晰地從強背景噪聲中區分出目標來,還能迅速而準確地識別出具有特定形狀的飛機、艦船、導彈等目標,特別是能夠識別出導彈的飛行特性,將真假導彈區別開來,從而不被作為誘餌的假導彈所迷惑。它也可以有效地把預定要搜索的目標與其他物體分開,特別是把目標與背景分開。人們還模仿蛙眼的工作原理,製成了一種“電子蛙眼圖像識別機”,它己成為機場飛行調度員不可缺少的出色助手。這種裝置能監視飛機的起飛與降落,班機是否按時到達和起飛等。若發現飛機將要發生碰撞,能及時發出警報,防止相撞。在此基礎上,人們又研製了一種人造衛星“自動反差跟蹤係統”,目前,這種跟蹤係統已開始用於跟蹤太空中的衛星。