人們在蝙蝠的啟示下發(fā)明了
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人們在蝙蝠的啟示下發(fā)明了:雷達(dá)
雷達(dá)是一種神奇的電學(xué)器具,它由電磁波往返時間,測得阻波物的距離。假如你問雷達(dá)是誰發(fā)明的?在芬克的雷達(dá)機械中說,“雷達(dá)的發(fā)明,不能專歸于某一位科學(xué)家,乃是許多無線電學(xué)工程師努力研究,加以調(diào)準(zhǔn)而成。”在戰(zhàn)時,美國麻省理工學(xué)院由五百位科學(xué)家和工程師致力于雷達(dá)的研究。希奇得很,在自然界中,你找得到神為某種動物所豫備的雷達(dá)。
在一九四七年一月號的英國奮勉雜志上,科學(xué)家B.Vesey-Fitzgerald發(fā)表了一篇很有趣的文本,給我們解釋蝙蝠在黑暗中如何指導(dǎo)自己飛行,不論如何黑暗,如何狹窄的地方,絕不碰壁,這是什么原因?它怎樣知道前面有無障礙呢?關(guān)于這事有兩位美國生物學(xué)家格利芬和迦朗包在一九四零年已經(jīng)證明,蝙蝠能夠避免碰撞,是藉一種天然雷達(dá),不過是聲波代替電磁波,在原理方面完全相仿。
從蝙蝠口中發(fā)出一種頻率極高的聲波,超過人類聽覺范圍以外,二位科學(xué)家藉著一種特制的電力設(shè)備,在蝙蝠飛行時,將它所發(fā)的高頻率聲波記錄出來。這種聲波碰到墻上,必然折回,它的耳膜就能分辨障礙物的距離遠(yuǎn)近,而向適宜方向飛去。蝙蝠傳輸聲波也像雷達(dá)一樣,都是相距極短的時間而且極有規(guī)則,并且每只蝙蝠,有其固有的頻率,這樣蝙蝠可分清自己的聲音,不至發(fā)生擾亂。
因這緣故,蝙蝠飛行之時,常是張口,假如你將它口緊閉,它便失去指揮作用,假如堵上它的耳朵,便要撞到墻上,無法飛行。這個有趣的實驗,道破了它的秘密。
拓展:雷達(dá)起源
雷達(dá)的出現(xiàn),是由于二戰(zhàn)期間當(dāng)時英國和德國交戰(zhàn)時,英國急需一種能探測空中金屬物體的雷達(dá)(技術(shù))能在反空襲戰(zhàn)中幫助搜尋德國飛機。二戰(zhàn)期間,雷達(dá)就已經(jīng)出現(xiàn)了地對空、空對地(搜索)轟炸、空對空(截?fù)?火控、敵我識別功能的雷達(dá)技術(shù)。
二戰(zhàn)以后,雷達(dá)發(fā)展了單脈沖角度跟蹤、脈沖多普勒信號處理、合成孔徑和脈沖壓縮的高分辨率、結(jié)合敵我識別的組合系統(tǒng)、結(jié)合計算機的自動火控系統(tǒng)、地形回避和地形跟隨、無源或有源的相位陣列、頻率捷變、多目標(biāo)探測與跟蹤等新的雷達(dá)體制。
后來隨著微電子等各個領(lǐng)域科學(xué)進(jìn)步,雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展,其內(nèi)涵和研究內(nèi)容都在不斷地拓展。雷達(dá)的探測手段已經(jīng)由從前的只有雷達(dá)一種探測器發(fā)展到了紅外光、紫外光、激光以及其他光學(xué)探測手段融合協(xié)作。還有一種精神感應(yīng)雷達(dá),該雷達(dá)能夠?qū)θ祟愒谀X電波起反應(yīng),對人體的生命跡象進(jìn)行感知。
當(dāng)代雷達(dá)的同時多功能的能力使得戰(zhàn)場指揮員在各種不同的搜索/跟蹤模式下對目標(biāo)進(jìn)行掃描,并對干擾誤差進(jìn)行自動修正,而且大多數(shù)的控制功能是在系統(tǒng)內(nèi)部完成的。
自動目標(biāo)識別則可使武器系統(tǒng)最大限度地發(fā)揮作用,空中預(yù)警機和JSTARS這樣的具有戰(zhàn)場敵我識別能力的綜合雷達(dá)系統(tǒng)實際上已經(jīng)成為了未來戰(zhàn)場上的信息指揮中心。
發(fā)展史
1842年,奧地利物理學(xué)家多普勒(Christian Andreas Doppler)率先提出利用多普勒效應(yīng)的多普勒式雷達(dá)。
1864年,英國物理學(xué)家麥克斯韋(James Clerk Maxwell)推導(dǎo)出可計算電磁波特性的公式。
1886年,德國物理學(xué)家赫茲(Heinerich Hertz)展開研究無線電波的一系列實驗。
1888年赫茲成功利用儀器產(chǎn)生無線電波。
1897年湯姆遜(JJ Thomson)展開對真空管內(nèi)陰極射線的研究。
1904年侯斯美爾(Christian Hülsmeyer)發(fā)明電動鏡(telemobiloscope),是利用無線電波回聲探測的裝置,可防止海上船舶相撞。
1906年德弗瑞斯特(De Forest Lee)發(fā)明真空三極管,是世界上第一種可放大信號的主動電子元件。
1916年馬可尼( Marconi)和富蘭克林(Franklin)開始研究短波信號反射。
1917年羅伯特·沃特森·瓦特(Robert Watson-Watt)成功設(shè)計雷暴定位裝置。
1922年馬可尼在美國電氣及無線電工程師學(xué)會(American Institutes of Electrical and Radio Engineers)發(fā)表演說,題目是可防止船只相撞的平面角雷達(dá)。
1922年美國泰勒和楊建議在兩艘軍艦上裝備高頻發(fā)射機和接收機以搜索敵艦。
1924年英國阿普利頓和巴尼特通過電離層反射無線電波測量賽層(ionosphere)的高度。美國布萊爾和杜夫用脈沖波來測量亥維塞層。
1925年貝爾德(John L. Baird)發(fā)明機動式電視(現(xiàn)代電視的前身)。
1925年伯烈特(Gregory Breit)與杜武(Merle Antony Tuve)合作,第一次成功使用雷達(dá),把從電離層反射回來的無線電短脈沖顯示在陰極射線管上。
1931年美國海軍研究實驗室利用拍頻原理研制雷達(dá),開始讓發(fā)射機發(fā)射連續(xù)波,三年后改用脈沖波。
1935年法國古頓研制出用磁控管產(chǎn)生16厘米波長的信號,可以在霧天或黑夜發(fā)現(xiàn)其他船只。這是雷達(dá)和平利用的開始。
1935年英國羅伯特·沃特森·瓦特發(fā)明第一臺實用雷達(dá)
1936年1月英國羅伯特·沃特森·瓦特在索夫克海岸架起了英國第一個雷達(dá)站。英國空軍又增設(shè)了五個,它們在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)揮了重要作用。
1937年馬可尼公司替英國加建20個鏈向雷達(dá)站。
1937年美國第一個軍艦雷達(dá)XAF試驗成功。
1937年瓦里安兄弟(Russell and Sigurd Varian)研制成高功率微波振蕩器,又稱速調(diào)管(klystron)。
1939年布特(Henry Boot)與蘭特爾(John T. Randall)發(fā)明電子管,又稱共振穴磁控管(resonant-cavity magnetron )。
1941年蘇聯(lián)最早在飛機上裝備預(yù)警雷達(dá)。
1943年美國麻省理工學(xué)院研制出機載雷達(dá)平面位置指示器,預(yù)警雷達(dá)。
1944年馬可尼公司成功設(shè)計、開發(fā)并生產(chǎn)「布袋式」(Bagful)系統(tǒng),以及「地氈式」(Carpet)雷達(dá)干擾系統(tǒng)。前者用來截取德國的無線電通訊,而后者則用來裝備英國皇家空軍(RAF)的轟炸機隊。
1945年二次大戰(zhàn)結(jié)束后,全憑裝有特別設(shè)計的真空管──磁控管的雷達(dá),盟軍得以打敗德國。
1947年美國貝爾電話實驗室研制出線性調(diào)頻脈沖雷達(dá)。
50年代中期美國裝備了超距預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng),可以探尋超音速飛機。不久又研制出脈沖多普勒雷達(dá)。
1959年美國通用電器公司研制出彈道導(dǎo)彈預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng),可發(fā)跟蹤3000英里外,600英里高的導(dǎo)彈,預(yù)警時間為20分鐘。
1964年美國裝置了第一個空間軌道監(jiān)視雷達(dá),用于監(jiān)視人造地球衛(wèi)星或空間飛行器。
1971年加拿大伊朱卡等3人發(fā)明全息矩陣?yán)走_(dá)。與此同時,數(shù)字雷達(dá)技術(shù)在美國出現(xiàn)。
1993年美國曼徹斯特市德雷爾·麥吉爾發(fā)明了多塔查克超智能雷達(dá)。
