Наверное, сегодня невозможно представить точную стрельбу на большие расстояния без правильного измерения дальности. Как только нас ни учили измерять дальность: и глазомером, и с помощью дальномерной шкалы прицелов, и с помощью биноклей, линеек, карандашей и спичечных коробок, с обязательным расчетом тысячных. К сожалению, все эти способы имеют невысокую точность и требуют много времени, а в боевой обстановке, как известно, времени много не бывает. Но прогресс не стоит на месте и в артиллерийских системах в начале 60-х стали использовать квантовые или лазерные дальномеры, которые имеют значительно улучшенные характеристики.
Окончание. Начало см. журнал
«Оружие и Охота», №№9-10, 2014 г.
Лазерная дальнометрия
Слово «лазер» (LASER) является аббревиатурой английского выражения Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, которое переводится как «усиление света вынужденным излучением». Первоначально это слово указывало на способ усиления света, но в наше время это название стало нарицательным и прочно закрепилось за высокотехнологичным оптическим квантовым генератором, дающим излучение с определенной длиной волны.
По сравнению с другими источниками света, лазеры имеют то преимущество, что излучаемое ими электромагнитное поле обладает высокой пространственно-временной когерентностью, что дает возможность формировать узкие диаграммы направленности (лучи). Для твердотельных лазеров угловая расходимость луча составляет единицы миллирадиан, а для газовых — десятые доли миллирадиан. Следствием этого является высокая разрешающая способность и точность измерения, что позволило применять лазер для определения дальности до цели, а в целом область применения лазерного излучения гораздо более широка и многообразна.
В сущности, лазер представляет собой источник света, в котором путем внешнего освещения достигается возбуждение атомов определенного вещества. И когда эти атомы под воздействием внешнего электромагнитного излучения возвращаются в исходное состояние, происходит вынужденное излучение света. Принцип действия лазера довольно сложен и не является темой специализированного оружейного журнала. Остановимся лишь на основных понятиях, характеризующих это уникальное устройство применительно к определению дальности до цели, которое получило название «Лидар».
Лидар (транслитерация LIDAR англ. LIght Detection and Ranging — «световое обнаружение и определение дальности») — технология получения и обработки информации об удаленных объектах с помощью активных оптических систем, использующих явления отражения света и его рассеяния в прозрачных и полупрозрачных средах.
Лидар как прибор представляет собой, как минимум, активный дальномер оптического диапазона. Сканирующие лидары в системах машинного зрения формируют двумерную или трехмерную картину окружающего пространства. «Атмосферные» лидары способны не только определять расстояния до непрозрачных отражающих целей, но и анализировать свойства прозрачной среды, рассеивающей свет. Разновидностью атмосферных лидаров являются доплеровские лидары, определяющие направление и скорость перемещения воздушных потоков в различных слоях атмосферы.
Устоявшийся перевод LIDAR как «лазерный радар» не вполне корректен, так как в системах ближнего радиуса действия (например, предназначенных для работы в помещениях), главные свойства лазера: когерентность, высокая плотность и мгновенная мощность излучения — не востребованы, излучателями света в таких системах могут служить обычные светодиоды. Однако, в основных сферах применения технологии (метеорология, геодезия и картография) с радиусами действия от сотен метров до сотен километров, применение лазеров неизбежно.
В течение 1970-х годов, с одной стороны, отлаживалась технология лазерных дальномеров и компактных полупроводниковых лазеров, а с другой — были начаты исследования рассеяния лазерного луча в атмосфере. К началу 1980-х годов эти исследования стали настолько известными в академических кругах США, что аббревиатура LIDAR стала именем нарицательным — lidar, что зафиксировал словарь Уэбстера 1985 года. В те же годы лазерные дальномеры достигли стадии зрелой технологии (по крайней мере, в военных приложениях) и выделились в отдельную от лидаров отрасль техники.
Лазерное излучение имеет свои характеристические черты. Это когерентность, монохроматичность и направленность. Что это значит?! Монохроматический — значит одноцветный. Благодаря этому свойству луч лазера представляет собой колебания одной длины волны (например, обычный солнечный свет — это излучение широкого спектра, состоящее из волн различной длины и различного цвета). Лазеры имеют свою, строго определенную длину волны. Например, излучение гелий-неонового лазера — красное, аргонового — зеленое, гелий-кадмиевого — синее, невидимого — инфракрасное.
По технической реализации лазеры могут быть полупроводниковыми, газовыми, твердотельными, на красителях и др.