علوم طبيعت > فيزيک > الکتريسيته و مغناطيس > الکترومغناطيس
علوم طبيعت > فيزيک > الکتريسيته و مغناطيس > امواج
رادار دستگاهي است که امواج الکترومغناطيسي را پخش مي‌کند و براي رديابي اجسام مختلف در شرايط متفاوت بکار مي‌رود. نمي‌توان رادار از اختراعهاي انسان به شمار آورد، بلکه بايد آن را کشف يک قانون معمولي طبيعت دانست.
مقدمه
خيالپردازي در بسياري از مواقع به حقيقت مي‌پيوندد. جالب است بدانيد که اختراع رادار هم در حقيقت همانند بسياري از اختراعات ديگر ريشه در يک داستان علمي - تخيلي دارد. واژه رادار که امروزه در سرتاسر دنيا کاربرد دارد، همانند راديو و تلويزيون يک اصطلاح بين المللي شده است. در واقع اختراع رادار از يک پديده فيزيکي و بسيار طبيعي به نام انعکاس گرفته شده است، همه ما بارها و بارها بازگشت صدا را در مقابل صخره‌هاي عظيم تجربه کرده‌ايم. نور خورشيد هم با استفاده از همين پديده است که از سوي ماه و در هنگام شب به ما مي‌رسد.
امواج راديويي و الکترومغناطيس نيز قابليت انعکاس و بازتاب دارند و رادار بر اساس همين خاصيت ساده بوجود آمد. ساده‌ترين رادارها در حقيقت از يک فرستنده و يک گيرنده راديويي بوجود آمدند. اين وسايل ابتدايي فقط قادر بودند وجود شيء را اعلان کنند و به هيچ وجه توانايي تشخيص اندازه و ويژگيهاي ديگر آن را نداشتند. بنابراين بشر در ساخت رادار نيز از طبيعت استفاده‌هاي فراوان و اساسي کرده و با تغييراتي جزئي براي خود وسيله‌اي سودمند ساخته است.
تاريخچه
نخستين بار در سال 1901 « هوگو ژرنسبارک » که او را «ژول ورن» آمريکايي مي‌نامند، در يک داستان علمي _ تخيلي ، آن را طرح ريزي کرد. در سال 1906 ، يک دانشجوي 23 ساله آلماني ، به نام « هولفس ير » دستگاهي ساخت که با اصول رادارهاي امروزي مي‌توانست امواجي را بسوي موانع بفرستد و بازتاب آنها را دريافت دارد. آزمايش اساسي ارسال امواج الکترومغناطيسي بسوي هواپيماهاي در حال پرواز ، بوسيله يک دانشمند فرانسوي به نام « پير داويد » انجام يافت. در آغاز جنگ دوم جهاني بود که تکنسينهاي انگليسي موفق شدند، نخستين مدلهاي راداري امروزي را بسازند. اما کار او يک مشکل اساسي داشت. امواج تا نقطه‌اي که او مي‌خواست نمي‌رسيدند و تنها تا پنج هزار متر برد داشتند.
به همين دليل يک فرانسوي ديگر به نام "موريس پونت" در سال 1930 موفق به اختراع دستگاهي جالب به نام "مانيترون" شد که امواج بسيار کوتاه راديويي را بوجود مي‌آورد و به همين دليل رادارهايي که به کمک اين وسيله تکميل شدند توانستند تا دهها کيلومتر بيش از رادار قبلي امواج را ارسال کنند. دستگاه اختراعي پونت در سال 1935 ابتدا در کشتي معروفي به نام نرماندي نصب شد و توانست آن را از خطر برخورد با کوههاي عظيم يخي شناور در اقيانوس محافظت کند و به اين ترتيب رادار لاوه بر استفاده وسيع در هوا ، سطح درياها را هم به تسخير خود در آورد.
مکانيسم عمل
همانطور که امواج دريا و امواج صوتي پس از رسيدن به مانعي منعکس مي‌شوند، امواج الکترومغناطيسي هم وقتي به مانعي برخورد کردند، بر مي‌گردند و ما را از وجود آن آگاه مي‌سازند. به کمک امواج الکترومغناطيسي نه تنها از وجود اجسام در فاصله دور باخبر مي‌شويم، بلکه بطور دقيق تعيين مي‌کنيم که آيا ساکن هستند يا از ما دور و يا به ما نزديک مي‌شوند؟ حتي سرعت جسم نيز بخوبي قابل محاسبه است. وقتي امواج منتشر شده از رادار ، به يک جسم دور برخورد مي‌کنند، به طرف نقطه حرکت بر مي‌گردند. امواج برگشتي توسط دستگاههاي خاص در مبدا تقويت مي‌شوند و از روي مدت رفت و برگشت اين امواج ، فاصله بين جسم و رادار اندازه گيري مي‌شود.
کاربردها
زماني رادار وارد جنگلها شد، انگلستان پايگاههاي وسيعي را با رادار مجهز کرد و به اين ترتيب هواپيماهاي آلماني در کار خودشان دچار اختلال شدند. به عقيده بسياري از کارشناسان همين رادار بود که آلمان را علي رغم حمله‌هاي گسترده هوايي بر روي شهرهايي نظير لندن ، ناکام گذاشت. همچنين بسياري از زير درياييهايي که تعداد زيادي از کشتيهاي حمل و نقل و ناوهاي جنگي متفقين را به قعر دريا مي‌فرستادند، با کمک رادارها شناسايي شدند و در عمليات گوناگون خود دچار شکست گرديدند.
رادارها حتي در توپخانه‌ها ، موشک اندازها و جنگهاي زير درياييها نيز وارد عمل شدند و توجه قدرتهاي بزرگ تسليحاتي را ، حتي پس از شکست هيتلر و پايان جنگ جهاني به خودشان جلب کردند. اما صرف نظر از کاربردها نظامي، رادار خدمات صلح آميز بسياري را براي انسان امروزي در برداشته است. کاهش سوانح در مسافرت هاي دريايي و هوايي همگي مديون رادار هستند.
در حقيقت يکي از مهمترين کاربردهاي علمي رادار با آغاز عصر فضا ه وجود آمد و بشر توانست براي اولين بار با کمک رادار به فضا دسترسي پيدا کند و حتي سطح سياره ها و اشکال گوناگون آنها را شناسايي کند. اين موفقيت سالها قبل از آنبود که سفينه ها بتوانند از سطح سيارات عکسبرداري کنند. بنابراين رادار علي رغم خرابي هاييکه با گسترده تر کردن جنگلها به وجود آورد، توانست خدمات بسيار ارزنده اي را براي جامعه بشري به ارمغان آورد و انسان اين همه را مديون طبيعت بي ادعاست!
مرکز کنترل ترافيک فرودگاهها براي رديابي هواپيماها چه آنها که بر روي باند فرودگاه قرار دارند و چه آنها که در حال پرواز هستند و هدايت آنها از رادار استفاده مي‌کنند. در برخي از کشورها پليس از رادار براي شناسايي خودروهاي با سرعت غير مجاز استفاده مي‌کند. ناسا از رادار براي شناسايي موقعيت کرة زمين و ديگر سيارات استفاده مي‌کند، همين طور براي دنبال کردن مسير ماهوارهها و فضاپيماها و براي کمک به کشتيها در دريا و مانورهاي رزمي از آن استفاده مي‌شود. مراکز نظامي نيز براي شناسايي دشمن و يا هدايت جنگافزارهايشان از آن استفاده مي‌کنند.
هواشناسان براي شناسايي طوفانها، تندبادهاي دريايي و گردبادها از آن استفاده ميبرند. شما حتي نوعي خاص از رادار را در مدخل ورودي فروشگاهها ميبينيد که در هنگام قرار گرفتن اشخاص در مقابلشان، درب را باز مي‌کنند. بطور واضح ميبينيد که رادار وسيله‌اي بسيار کاربردي ميباشد. در اين بخش از مقالات ما به اسرار رادار ميپردازيم. استفاده از رادار عموماً در راستاي سه هدف زير ميباشد:
شناسايي حضور يا عدم حضور يک جسم در فاصلهاي مشخص – عمدتاً آنچه که شناسايي مي‌شود متحرک است و مانند هواپيما ، اما رادار قادر به شناسايي حضور اجسام که مثلاً در زير زمين نيز مدفون شدهاند، ميباشد. در بعضي از موارد حتي رادار مي‌تواند ماهيت آنچه را که مييابد مشخص کند، مثلاً نوع هواپيمايي که شناسايي مي‌کند. شناسايي سرعت آن جسم- دقيقاً همان هدفي که پليس از آن در بزرگراهها براي کنترل سرعت خودروها از آن استفاده مي‌کند.
جابجايي اجسام – شاتلهاي فضايي و ماهوارههاي دوار بر دور کره زمين از چيزي به عنوان رادار حفرههاي مجازي براي تهيه نقشه جزئيات ، نقشههاي عوارض جغرافيايي سطح ماه و ديگر سيارات استفاده مي‌کنند. تمام اين سه عمليات مي‌تواند با دو پديدهاي که شما در زندگي روزمره با آن آشنائيد پياده شود: «پژواک» و «پديده دوپلر» اين دو پديده بسادگي قابل فهم ميباشند، چرا که هر روزه شما با آنها در حوزه شنوايي خويش برخورداريد. رادار از اين دو پديده در حوزه امواج راديويي استفاده ميبرد.
رادار در طبيعت
شايد رادار طبيعي بيشترين استفاده را براي خفاش دارد. چرا که اين پرنده شب پرواز ، داراي حس بينايي ضعيفي است و به کمک طبيعت راداري که دارد، مي‌تواند موانع دور و بر خود را تشخيص دهد. خفاش هنگام پرواز فريادهاي ابر صوتي خاصي ايجاد مي‌کند که پس از برخورد با اجسام مختلف ، منعکس مي‌شود و به گوش خفاش مي‌رسد. بوسيله همين پژواک صداهاي ابر صوتي است که نوع مانع و فاصله آن را تشخيص مي‌دهد و طوري پرواز مي‌کند که از تصادم با آنها در امان باشد.
بالنها و دلفينها نيز از همين پديده بازتاب استفاده مي‌کنند که در مورد بازتابهاي صوتي به آن "سونار" گفته مي‌شود.
منبع: دانشنامه رشد