Файл: Стерлигов, В. Л. Лазеры в авиации.pdf

изобретение патентуется в 16 странах мира, в том числе таких «авиационных» державах, как США, Франция, ФРГ, Япония, Канада. Лазеры совер­ шенствуются — точность систем посадки повы­ шается. Глиссада прижимается к поверхности земли, вплоть до касания взлетно-посадочной полосы.

расположен ближе, какой дальше. Однако сохранить увиденное изображение без значительных искаже­ ний он до недавнего времени мог только в своей па­ мяти. Передать увиденное другим людям оказалось делом не простым. Впервые попытался сохранить увиденное древний человек. Наскальные изображе­ ния (петроглифы) художников, которые умерли мно­ гие тысячелетия тому назад, донесли до наших дней изображения древних животных, оружия, человека. И тем не менее петроглифы дают слабое представле­ ние о деталях изображений.

Художники более позднего времени достигли больших успехов, но и их картины не могли претен­ довать на документальность. Лишь в 1839 г. Луп Дагерр изобрел фотоаппарат. Плоская черно-белая фотокарточка произвела такое впечатление, что люди поверили в ее абсолютное совершенство. Фотокар­ точку признали в качестве документального изобра­ жения. Фотография совершенствовалась, она стала цветной, но тем не менее сохранила свои основные недостатки.

6 0

v При взгляде на плоский лист фотоснимка мы ли­

шены возможности его объемного восприятия. Чело­ век частично эту потерю восполняет за счет своего воображения, основанного на предшествующем наб­ людению восприятии подобного (и обязательного ре­ ального) изображения. Как же «передают» окружа­ ющие нас предметы свое изображение?

Реальное изображение — это поток световых лу­ чей различной окраски (различной длины волн) и яркости, воздействующий н а . сетчатку глаза. При этом взаимное положение световых волн упорядоче­ но. Имеет место так называемый фазовый сдвиг, ко­ торый позволяет зрительному аппарату определить, какая точка изображения расположена ближе, какая дальше.

Цветное плоское изображение в какой-то мере воспроизводит цвет и интенсивность лучей, отражен­ ных от предмета. Фазы световых лучей при этом безвозвратно теряются. Для идеального воспроизве­ дения изображения необходимо записать так называ­

Такой способ записи изображения был предложен лишь в 1947 г. Д. Габором, который и сформулировал основы голографии. Однако до внедрения лазеров в технику это открытие практического применения най­ ти не могло, так как «опорные» и «информационные»

голографии уже на базе современных лазеров, кото­ рый и будет описан.

Первоначально расскажем об одноцветной голо­ грамме. Голограмма («голо» — полная, «грамма» — запись) записывается в лучах монохроматического

G1

когерентного света, созданного лазером. Для этого фотографируемый объект облучается коротким им­ пульсом, содержащим когерентные волны выбранно­ го цвета. Отраженные от объекта волны, попадая на фотопластинку, складываются с монохроматическим опорным излучением. В какой-то нужный момент ин­ терференционная картина фотографируется. В ре­ зультате на фотопластинке после проявления фиксиру­ ется голографическая запись. Осветив голограмму лу­ чом лазера, вырабатывающего опорное напряжение, можно наблюдать восстановленное одноцветное изо­ бражение.

Для получения многоцветного изображения пред­ мет следует облучать набором монохроматических волн, соответствующим различным цветам светового спектра. В этом случае полученное с помощью голо­ граммы изображение предмета не должно отличать­ ся от реального.

Наблюдатель может менять место наблюдения (чего нельзя делать при просмотре объемных фото­ снимков), заглядывать за изображение, искажения не возникают и видны будут ранее не видимые детали.

Замечательные возможности голографии, несом­ ненно, будут внедряться и в авиации. Приведем та­ кой пример.

На некоторых авиационных тренажерах исполь­ зуются цветные изображения взлетно-посадочной по­ лосы (ВПП). На таких тренажерах будущие пилоты учатся сажать «на три точки» сверхскоростные воз­ душные лайнеры. При этом на плоском киноэкране курсант видит ВПП, знак разрешения посадки, ог­ ни световых горизонтов, приаэродромиые строения и стоянки летательных аппаратов.

При съемке объектив фотоаппаратуры находился точно на расчетной траектории посадки.

62

ЗЕМНЫЕ ПРОФЕССИИ

ЛАЗЕРА

НА ТРУДОВОЙ ВАХТЕ

С каждым годом квантовые оптические приборы все больше и больше вытесняют механические и элек­ трические устройства из многих привычных для них сфер деятельности. Огромные перемены, связанные с использованием лазерной техники, происходят сегод­ ня в медицине и биофизике, металлургии и вычисли­ тельной технике, в технике объемного кино и теле­ видении.

Невозможно охватить все сферы производства,

6 4

ленты в этих городах и ие подозревали, что раз­ говор «происходит» по лучу света.

При сооружении Останкинской телевизионной башни в Москве лазерный луч был применен в роли идеальной вертикали. Луч лазера может следить и за строго горизонтальным направлением при строи­ тельстве многих объектов —• домов, дорог, делянок рисовых полей и, что Особенно важно для авиации, взлетно-посадочных полос аэродромов.

Рассказывая о земных профессиях лазеров, нель­ зя не упомянуть об экспериментах, проводимых уче­ ными многих стран по укрощению и мирному ис­ пользованию термоядерных реакций. Весьма воз­ можно, что возбудителем управляемых термоядер­ ных процессов, позволяющих получить колоссальную энергию для мирных целей, будет луч лазера. Вместе с успешным решением этой задачи наступит качест­ венно новый этап в развитии человечества — эра не­ ограниченных энергетических возможностей. Эта эра стала на шаг ближе в 1968 г., когда в лаборатории, руководимой Н. Г. Басовым, были получены ионы кальция высокой концентрации.

Выступая на страницах газеты «Известия», акаде­ мик М. В. Келдыш сказал, что нашими учеными бы­ ла «получена плазма с температурой 3,5 млн. граду­ сов и плотностью ионов порядка 1019 в кубическом сантиметре. Это позволяет надеяться на получение плотной плазмы термоядерных температур с по­ мощью лазеров».

Лучи лазеров обретают все новые и новые про­ фессии. Лазерная техника облегчает труд летчиков и инженеров, врачей и химиков, рабочих металлообра­ батывающей промышленности и многих, многих дру­ гих специалистов. Коротко расскажем лишь о некото­ рых земных профессиях лазеров.

6 5

ЛУЧ ШТАМПУЕТ,

СВАРИВАЕТ...

Несколько лет назад в лаборатории Физического института Академии наук СССР ставили такой опыт. Мощный луч лазера направляли в сосуд с водой. В результате воздействия луча вода выплескивалась на высоту до трех метров, издавая при этом звук, по­ хожий на взрыв. Опыты показали, что лазерный луч может вызывать ударную волну в практически не­ сжимаемой жидкости с давлением в миллион атмос­ фер, что, несомненно, может быть использовано при штамповке, прессовании и обработке материалов. Так был открыт светогидравлический эффект.

Применение лазеров становится рентабельным при резке и сварке металлов. Качество сварных швов (например, при сварке листов нержавеющей стали толщиной 0,5 мм) неизмеримо выше, чем при обыч­ ной сварке, а сам шов полностью герметичен. Эти ка­ чества, по мнению зарубежных специалистов, несом­ ненно будут широко использоваться на предприятиях, строящих и ремонтирующих авиационную технику.

Использование лазеров в радиоэлектронной про­ мышленности приносит народному хозяйству боль­ шой экономический эффект. Общеизвестно, что стои­ мость производства многих современных самолетов в настоящее время в основном определяется затрата­ ми на изготовление радиоаппаратуры. Из цен на сот­ ни тысяч резисторов, полупроводниковых приборов, интегральных схем и их монтажа складываются вну­ шительные цифры. Особенно дорого обходится аппа­ ратура, когда к точности ее работы предъявляются по­ вышенные требования.

Обычные резисторы с разбросом параметров 5 — 20% сравнительно недороги. Стоимость прецизион-

6 6

иых резисторов, сопротивления которых отличаются от номинала на сотые доли — единицы процента, до последнего времени была чрезвычайно высокой. Не­ давно внедренные в производство лазерные установ­ ки позволяют обеспечить выпуск в час несколько ты­ сяч таких очень точных резисторов. Стоимость

приборов и интегральных схем. Значительно дешевле стала обходиться сварка радиодеталей. Луч лазера

его герметичности и в то же время разогревает ме­ таллы составных элементов радиодеталей и доводит их до плавления. В результате после остывания об­ разуются надежные электрические и механические контакты.

Луч лазера не только штампует, сваривает, свер­ лит, но и контролирует качество поверхности изго­ товляемых деталей сложной конфигурации. В трудно­ доступных местах (например, внутри топливного бака или крыла) с точностью в миллионные доли метра из­ меряется отклонение места установки деталей от за­ данной чертежами.

КОНТРОЛЬ ЗА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ

Как определить состав и количество вредных при­ месей, выбрасываемых в атмосферу, например, из дымовой трубы высотой в десятки метров или взять пробу отработавших газов двигателя реактивного лайнера, летящего на большой высоте.

6 7