رادار و سیستم های تقلیدی از حیوانات

دوستان و عزیزان،شاید تا کنون بارها با واژه “رادار” برخورد کرده و به طور سطحی کاربردهای آن را می دانید.در این مطلب قصد توضیح کاربرد و کارایی های اصلی رادار را داریم.با ما همراه باشید با یکی از جذاب ترین مقالات حوزه فناوری!

رادار، یک دستگاه رادیویی است که برای مشاهده‌ی جسم‌ها و اندازه‌گیری برخی ویژگی‌های آنها بوسیله‌ی موج‌های الکترومغناطیسی بکار می‌رود. کاربرد اصلی رادار و محلّ پیدایش و رشد آن در صنایع نظامی و هوانوردی است و نقش اصلی یک سامانه‌ی راداری، نظارت بر یک گستره‌ی بزرگ و تشخیص جسم‌های متحرک، ردیابی هدف‌ها و استخراج مشخّصه‌هایی مانند سرعت، ارتفاع و … هستند. رادار، با ارسال و دریافت موج‌های رادیویی کار می‌کند. هدف‌هایی که رادار استخراج می‌کند، معمولاً هدف‌های فلزّی هستند. ویژگی‌های رادار نسبت به دید چشمی:

برد زیاد و عدم وابستگی به وجود نور عبور موج‌ها از مانع‌ها؛ مانند مه، باران، برف.

 امکان اندازه‌گیری دقیق مشخّصه‌هایی مانند فاصله، ارتفاع و سرعت.

رادار، ابتدا موج‌های خود را می‌گسیلد و درصورتیکه مانعی مانند یک شیء پرنده در آسمان، مقابل موج‌های گسیلیده قرار داشته باشد، موج‌های ضعیف‌تری را بازمی‌تابانند. اینک اگر رادار، مقداری از این موج‌ها را دریافت کند، می‌تواند با ضرب سرعت موج در مدّت زمان دریافت موج، فاصله‌ی شئ را محاسبه کند. رستنده‌ی رادار، مدّت زمانی را به انتشار موج‌ها اختصاص می‌دهد (در رادارهای تپی)؛ و بخش گیرنده‌ی رادار عمل نمی‌کند. اگر جسمْ مقابل رادار، چنان نزدیک باشد که در همین مدّت، موج‌های بازتابیده به آنتن رادار برخورند، رادار متوجّه نخواهد شد. اگر جسم چنان دور باشد که دیگر موج‌های بازتابی آن پس از مدّت زمان دریافت به رادار برسند نیز رادار تشخیص نمی‌دهد.رادارهای به دو دسته اصلی رادار تپی و رادار موج پیوسته (سینوسی) تقسیم می شوند.از جمله مهمترین اهداف رادارها نظارت و رهگیری هواپیماها و موشک‌ها؛ نظارت و رهگیری هدف‌های دریایی یا زمینی؛ نظارت و رهگیری جسم‌های فضایی؛ هواشناسی؛ اندازه‌گیری سرعت ترابرها؛ رادار دهانه-ترکیبی برای تصویر دو-بعدی و سه-بعدی؛ یافتن مین در زمین؛ فرود (برای نمونه برای هواپیما) دقیق؛ عکسبرادری از دیگرکُره‌ها با رادار تصویری؛ پرهیز تصادم؛ یافتن آب در منطقه‌های شنزار و خشک؛ نظارت بر هدف‌های جنبنده در زمین؛ نظارت بر هدف‌ةای جنبنده در منطقه‌های پُردرخت؛ نقشه‌برداری و…است.

(یک آنتن رادار دوربُرد معروف به (ALTAIR) برای ردیابی اشیای فضایی؛ این رادار در آبسنگ کواجالین مستقر است)

رادار دوپلر پالس

رادار دوپلر پالس سامانه راداری است که نه تنها موقعیت هدف را شناسایی می کند؛ (از قبیل جهت، برد، و ارتفاع) بلکه سرعت شعاعی هدف را نیز اندازه می گیرد. این رادار از اثر دوپلر برای مشخص کردن سرعت نسبی اشیاء استفاده می کند.

نکته:البته سیستم های ردیابی و رادار،به رادارهای ساده و فرکانسی محدود نمی گردد.بسیاری از رادارهای موجود در جهان،به وسیله الگو برداری از سیستم های مشابه در موجودات زنده و حیوانات طراحی شده اند.

رهیاب های صوتی و سونار

ردیاب‌های صوتی بر اساس این اصل ساده فیزیک کار می‌کنند که امواج صوتی پس از برخورد با یک مانع سخت مجدداً منعکس میشوند. یکی از موارد استفاده از ردیاب‌ها صوتی در زیر دریایی هاست. استفاده از ردیاب‌ها صوتی زیر آب بهترین راه تشخیص مکان، سرعت و فاصله اجسام اطراف است.حیواناتی مانند دلفین ها و خفاش ها از ابتدا خلقتشان از ردیاب‌ها صوتی درون بدنشان استفاده کرده اند،اما انسان تقریباٌ از قرن بیستم به استفاده از این ردیاب‌ها روی آورد. درزمان جنگ ها بزرگ قرن بیستم زیردریایی ها از ردیاب صوتی برای تشخیص موقعیت دشمن استفاده می کردند و امروزه از آن ها برای نقشه برداری بستر دریا ها یا جانور شناسی(گوش دادن به صدای وال ها ودلفین ها و…) . به ردیاب‌ها صوتی زیر آب سونار(sonar) گفته می شود. این اسم هم وزن کلمه رادار(radar) است و به علت شباهت تقریبی،این نام را انتخاب کرده اند.

سونار (Sonar) (در اصل مخفف SOund Navigation And Ranging) دستگاه ردیاب زیردریایی است که طرز کار آن استفاده از انتشار امواج صوتی است.علاوه بر ردیابی، این روش معمولا به منظور ناوبری و ارتباط با دیگر یگان‌های شناور و زیر آبی نیز استفاده می‌شود. خفاش‌ها به منظور حرکت کردن و تعیین مسیر و شکار حشرات به عنوان غذا در تاریکی مطلق، یک سیستم بیش از ۶۰ میلیون ساله گذشته دارند که بر هر سیستم ناوبری ای که تاکنون به وسیله فناوری تولید شده برتری دارد. با فریاد زدن در فرکانس‌های فراصوت (معمولاً بالای ۲۰ کیلوهرتز)، خفاش‌ها می‌توانند صداهای منعکس شده از اشیاء اطرافشان را تشخیص دهند و آنها را به صورت «تصویر صوتی» تفسیر کنند. این خیلی موضوع پیچیده‌ای است که آنها می‌توانند در سرعت‌های بالا پرواز کنند و در مسیرشان از همه موانع اجتناب کنند، آنها حتی می‌توانند حشرات کوچک را از چند متری تشخیص دهند  بانگ‌ها و صداهای مافوق صوتی که در حنجره خفاش‌ها تولید می‌شود، برای محیط اطرافشان مناسب است و برای پیدا کردن غذا کارآمد و دقیق است. این بدان معنی است که انواع مختلفی از مکان یابی‌ها را با استفاده از انعکس صداها مطابق با مقتضیات زیستگاه‌های متفاوتی که دارند انجام دهند. (مکان یابی با استفاده از انعکاس صدا عبارت از یک سیستم حسی در جانوران مشخصی مثل خفاش‌ها و دلفین‌ها است. براساس این سیستم آنها معمولاً صداهایی از خودشان خارج می‌کنند و و انعکاس این صداها را برای تعیین مسیر و فاصله اشیا تفسیر می‌کنند.) سپس خفاش‌ها این صداهای مافوق صوت را به شنیداری تبدیل می‌کنند.

امواج صوتی با سرعت۱۵۰۰متر بر ثانیه ،در آب دریا منتشر می شوند. بادانستن این عدد وزمانی که امواج صوتی میروند ، به جسم مورد نظر برخورد می‌کنند و بر می گردند، می توان فاصله جسم را محاسبه کرد. مثلاٌ:اگرمدت زمان برگشت یک دسته امواج صوتی ۴ثانیه ، فاصله آن جسم تا زیر دریایی۳۰۰۰ متر است: 6000= 4× 1500 متر 3000 =۲÷۶۰۰

خفاش ها از گوش هایشان برای تشخیص محل طعمه استفاده می‌کنند. به خصوص خفاش ها حشره خوار که گوش هایی بسیار حساس دارند ومی توانند از راه دور محل یک بید یا یک سوسک را تشخیص دهند. برخی از بیدها برای اینکه طعمه خفاش ها نشوند روش ها جالبی دارند. نوعی بید چینی توانایی تشخیص امواج صوتی خفاش را دارد، در این موقع چون می داند محلش شناسایی شده سریع بر روی زمین فرود می آید. نوع دیگری از بید ها نیز می توانند امواجی از خود تولید کنند که سیستم ردیاب صوتی خفاش ها را مختل می کند. خفاش ها در تمام کره زمین به جز قطب شمال و جنوب وبیابان ها بسیار خشک پراکنده اند. آن ها فواید زیادی دارند. خفاش ها حشره خوار با تغذیه از حشرات جمعیت آن ها را درحال تعادل نگه می دارند و نمی گذارند که تعدادشان آنقدر زیاد شود که تبدیل به آفت شوند؛ مثلاً آن ها با خوردن حشرات برگ خوار،زندگی گیاهان را نجات می دهند. خفاش ها میوه خوار نیز در پراکندگی بذر گیاهان نقش دارند. متاٌسفانه درباره خفاش ها افسانه ها و قصه های بد زیادی وجود دارد که بیشتر آن به دلیل نداشتن شناخت از آن هاست.

جستجو و ردیابی فروسرخ (IRST)

جستجو و ردیابی فروسرخ روشی برای جستجو کردن و تعقیب چیزهایی است که از خود اشعه فروسرخ گسیل می‌کنند، مانند هواپیماهای جت و بالگردها. جستجو و ردیابی فروسرخ حالت کلی شده دیدن روبه جلوی فروسرخ است که در آن با دیدی که توسط اشعه فروسرخ حاصل می‌شود از محیط آگاهی پیدا می‌کنند. چنین سامانه‌هایی حالت انفعالی دارند. یعنی به این معنا که بر خلاف رادار هیچ گونه اشعه‌ای از خود ساطع نمی‌کنند. این به آنها این مزیت را می‌دهد که خود هرگز شناسایی نمی‌شوند.

(گیرنده جستجو و ردیابی فروسرخ در جنگنده F-35)

سیستم های راداری و شناسایی،تنها محدود به این مقاله نبوده و بسیار گسترده است.اما در این مطلب تنها به بخش هایی مهم از این مقوله اشاره شد که امیدواریم مورد توجه شما عزیزان قرار گرفته باشد.