人們在蝙蝠的啟示下發明了
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人們在蝙蝠的啟示下發明了:雷達
雷達是一種神奇的電學器具,它由電磁波往返時間,測得阻波物的距離。假如你問雷達是誰發明的?在芬克的雷達機械中說,“雷達的發明,不能專歸于某一位科學家,乃是許多無線電學工程師努力研究,加以調準而成。”在戰時,美國麻省理工學院由五百位科學家和工程師致力于雷達的研究。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。
在一九四七年一月號的英國奮勉雜志上,科學家B.Vesey-Fitzgerald發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?關于這事有兩位美國生物學家格利芬和迦朗包在一九四零年已經證明,蝙蝠能夠避免碰撞,是藉一種天然雷達,不過是聲波代替電磁波,在原理方面完全相仿。
從蝙蝠口中發出一種頻率極高的聲波,超過人類聽覺范圍以外,二位科學家藉著一種特制的電力設備,在蝙蝠飛行時,將它所發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近,而向適宜方向飛去。蝙蝠傳輸聲波也像雷達一樣,都是相距極短的時間而且極有規則,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:雷達起源
雷達的出現,是由于二戰期間當時英國和德國交戰時,英國急需一種能探測空中金屬物體的雷達(技術)能在反空襲戰中幫助搜尋德國飛機。二戰期間,雷達就已經出現了地對空、空對地(搜索)轟炸、空對空(截擊)火控、敵我識別功能的雷達技術。
二戰以后,雷達發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、結合敵我識別的組合系統、結合計算機的自動火控系統、地形回避和地形跟隨、無源或有源的相位陣列、頻率捷變、多目標探測與跟蹤等新的雷達體制。
后來隨著微電子等各個領域科學進步,雷達技術的不斷發展,其內涵和研究內容都在不斷地拓展。雷達的探測手段已經由從前的只有雷達一種探測器發展到了紅外光、紫外光、激光以及其他光學探測手段融合協作。還有一種精神感應雷達,該雷達能夠對人類在腦電波起反應,對人體的生命跡象進行感知。
當代雷達的同時多功能的能力使得戰場指揮員在各種不同的搜索/跟蹤模式下對目標進行掃描,并對干擾誤差進行自動修正,而且大多數的控制功能是在系統內部完成的。
自動目標識別則可使武器系統最大限度地發揮作用,空中預警機和JSTARS這樣的具有戰場敵我識別能力的綜合雷達系統實際上已經成為了未來戰場上的信息指揮中心。
發展史
1842年,奧地利物理學家多普勒(Christian Andreas Doppler)率先提出利用多普勒效應的多普勒式雷達。
1864年,英國物理學家麥克斯韋(James Clerk Maxwell)推導出可計算電磁波特性的公式。
1886年,德國物理學家赫茲(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生無線電波。
1897年湯姆遜(JJ Thomson)展開對真空管內陰極射線的研究。
1904年侯斯美爾(Christian Hülsmeyer)發明電動鏡(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會(American Institutes of Electrical and Radio Engineers)發表演說,題目是可防止船只相撞的平面角雷達。
1922年美國泰勒和楊建議在兩艘軍艦上裝備高頻發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)發明機動式電視(現代電視的前身)。
1925年伯烈特(Gregory Breit)與杜武(Merle Antony Tuve)合作,第一次成功使用雷達,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,開始讓發射機發射連續波,三年后改用脈沖波。
1935年法國古頓研制出用磁控管產生16厘米波長的信號,可以在霧天或黑夜發現其他船只。這是雷達和平利用的開始。
1935年英國羅伯特·沃特森·瓦特發明第一臺實用雷達
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站。英國空軍又增設了五個,它們在第二次世界大戰中發揮了重要作用。
1937年馬可尼公司替英國加建20個鏈向雷達站。
1937年美國第一個軍艦雷達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,又稱速調管(klystron)。
1939年布特(Henry Boot)與蘭特爾(John T. Randall)發明電子管,又稱共振穴磁控管(resonant-cavity magnetron )。
1941年蘇聯最早在飛機上裝備預警雷達。
1943年美國麻省理工學院研制出機載雷達平面位置指示器,預警雷達。
1944年馬可尼公司成功設計、開發并生產「布袋式」(Bagful)系統,以及「地氈式」(Carpet)雷達干擾系統。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年二次大戰結束后,全憑裝有特別設計的真空管──磁控管的雷達,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頻脈沖雷達。
50年代中期美國裝備了超距預警雷達系統,可以探尋超音速飛機。不久又研制出脈沖多普勒雷達。
1959年美國通用電器公司研制出彈道導彈預警雷達系統,可發跟蹤3000英里外,600英里高的導彈,預警時間為20分鐘。
1964年美國裝置了第一個空間軌道監視雷達,用于監視人造地球衛星或空間飛行器。
1971年加拿大伊朱卡等3人發明全息矩陣雷達。與此同時,數字雷達技術在美國出現。
1993年美國曼徹斯特市德雷爾·麥吉爾發明了多塔查克超智能雷達。