Вчені придумали радар із вихровим випромінювачем: як він допоможе збивати повітряні загрози

Дослідники з Шанхайського університету науки і технологій (USST) розробили принципово новий радар для виявлення повітряних цілей, що обертаються. Вони описали технологію в статті, опублікованій у журналі Advanced Photonics.

Радіохвилі змінюють свою частоту в міру того, як сигнал і детектор рухаються відносно один одного, тому звичайним радіолокаційним системам складно виявляти об'єкти, якщо ті рухаються під прямим кутом щодо їхнього випромінювання. Професор Імінг Чжу і його команда знайшли рішення цієї проблеми, застосувавши зовсім інший підхід.

Вчені дійшли висновку, що для виявлення загроз варто покладатися не на лінійні, а на спіральні електромагнітні хвилі з орбітальним кутовим моментом (ОКУ). Вони рухаються по спіралі, немов вихор, і під час зіткнення з обертовим об'єктом створюють характерний обертальний ефект Доплера — зміну частоти і довжини хвилі випромінювання, що сприймається спостерігачем (приймачем), через рух джерела випромінювання відносно нього.

Щоб краще вивчити це явище, команда розробила пристрій — випромінювач терагерцевої (ТГц) вихрової хвилі, який вбудовується в радар. ТГц-хвилі ідеально підходять для радіолокаційної візуалізації з високою роздільною здатністю, оскільки можуть проникати в різні матеріали з мінімальним ризиком пошкодження.

"Наскільки нам відомо, це дослідження є першою демонстрацією вбудованого випромінювача вихрового променя ТГц, спеціально розробленого для виявлення цілей, що обертаються", — зазначив Імінг Чжу.

Використовуючи вихрові випромінювачі, вчені випробували різні налаштування і схеми виявлення об'єктів, в результаті чого придумали новий підхід: використовувати вихрові пучки з позитивними і негативними зарядами. Підлаштовуючи частоту таких променів, можна створювати радіолокаційні сигнали для вимірювання швидкості обертового об'єкта з максимальною похибкою у 2%. Відлуння світлових хвиль може бути прийнято безпосередньо антеною з лінійною поляризацією.

На думку винахідників, нова технологія може мати багато застосувань. Насамперед, вона може значно поліпшити виявлення об'єктів і призвести до створення нових військових систем захисту. Створення терагерцевих вихрових випромінювачів доволі вигідне економічно та легко масштабується, тож доволі скоро їх уже зможуть застосовувати на практиці.