Ученые придумали радар с вихревым излучателем: как он поможет сбивать воздушные угрозы

Исследователи из Шанхайского университета науки и технологий (USST) разработали принципиально новый радар для обнаружения вращающихся воздушных целей. Они описали технологию в статье, опубликованной в журнале Advanced Photonics.

Радиоволны меняют свою частоту по мере того, как сигнал и детектор движутся относительно друг друга, поэтому обычным радиолокационным системам сложно обнаруживать объекты, если те движутся под прямым углом относительно их излучения. Профессор Иминг Чжу и его команда нашли решение этой проблемы, применив совершенно другой подход.

Ученые пришли к выводу, что для обнаружения угроз стоит полагаться не на линейные, а на спиральные электромагнитные волны с орбитальным угловым моментом (ОУМ). Они движутся по спирали, словно вихрь, и при столкновении с вращающимся объектом создают характерный вращательный эффект Доплера — изменение частоты и длины волны излучения воспринимаемой наблюдателем (приемником) из-за движения источника излучения относительно него.

Чтобы лучше изучить это явление, команда разработала устройство — излучатель терагерцевой (ТГц) вихревой волны, который встраивается в радар. ТГц-волны идеально подходят для радиолокационной визуализации с высоким разрешением, поскольку могут проникать в различные материалы с минимальным риском повреждения.

"Насколько нам известно, это исследование представляет собой первую демонстрацию встроенного излучателя вихревого луча ТГц, специально разработанного для обнаружения вращающихся целей", — отметил Иминг Чжу.

Используя вихревые излучатели, ученые опробовали разные настройки и схемы обнаружения объектов, в результате чего придумали новый подход: использовать вихревые пучки с положительными и отрицательными зарядами. Подстраивая частоту таких лучей, можно создавать радиолокационные сигналы для измерения скорости вращающегося объекта с максимальной погрешностью в 2%. Эхо световых волн может быть принято непосредственно антенной с линейной поляризацией.

По мнению изобретателей, новая технология может иметь много применений. Прежде всего, она может значительно улучшить обнаружение объектов и привести к созданию новых военных систем защиты. Создание терагерцевых вихревых излучателей достаточно выгодно экономически и легко масштабируется, поэтому достаточно скоро их уже смогут применять на практике.

Ранее писали, что во Франции ученые создали квантовый радар, работающий на 20% быстрее обычных. Он помогает обнаружить цели даже в условиях сильного микроволнового шума.