На этот раз Ник появился с огромным букетом каких-то экзотических цветов и с церемонным поклоном протянул их мне.
- Это в честь чего, Ник? - удивился я.
- Это не в честь, а в знак моей любви, - робко сказал Ник и упал на колени, обхватив мои бёдра жадными трясущимися руками. Ника колотило так, что мне стало его даже жалко. Но одновременно я почувствовал непреодолимое отвращение к нему. Я пихнул его ногой и прокричал:
- Хватит! Ник, пойми, я мужчина! Понимаешь, не девочка, а мальчик!
- Нет, нет, ты прекрасна! - в слезах вопил Ник, катаясь по пляжу.
- Ну, успокойся, Ник, - я похлопал его по спине. - Пойми, мне противно. В душе я мужик, понимаешь? Я тебя очень уважаю как гения, но трахаться с тобой, извини, не могу. Сердцу не прикажешь.
- Какое сердце? Какая душа? - стонал Ник. - Есть только информационный сгусток тёмной материи. Я тебя как-нибудь перепрограммирую. Ты будешь женщиной! Ты привыкнешь! - Он сел и посмотрел на меня безумными глазами. - Ты станешь императрицей!
"Во даёт!", - подумал я - "Чего только не посулит самец в припадке страсти!"
- В чём дело? Ты же рассказывал, как у вас всё просто с сексом. Что, тебя не любят? Вроде бы нормальный мужик, вполне пригодный..., - пытался я его успокоить. - До того, как появился я, ты ведь был доволен жизнью, бабы тебя имели?
- Вот именно, имели. Не могу их больше видеть. Только ты слушаешь меня, только ты поняла и оценила меня, только ты... ты любишь мою Пузю!..., - он затрясся и зарыдал. - Я, я тебя создал! - вдруг закричал он и снова бросился на меня. - Наплевать на твою душу! Ты...ещё недоделанная..., - он стал выламывать мне руки. - Ты должна быть моей! О-о-о! - Ник завыл, получив удар в пах, упал и затих.
- Ишь, Пигмалион нашелся! Ты меня создал? Меня сделали папа с мамой! А ты роди и воспитай хоть одного ребёночка, скотина кастрированная! - я еле сдержался, чтобы не попинать его ногами. Он полежал немного, потом встал с бледным лицом и сказал:
- Я забираю Пузю! А сынок от первого брака у меня был! - Схватив кошку, он погрузился в гальку. На ней остались разбросанные цветы и маленькая пластиковая коробочка с одной единственной сенсорной кнопкой, перевязанная подарочной лентой.
Меня тоже колотило от отвращения и страха. Я сознавал, что само моё существование полностью зависит от Ника. Будущее представлялось мне таким же туманным, как история человечества. Заглянув в вишер, своего настроения я не улучшил:
- За 100 лет средняя температура на Земле поднялась на 4 градуса;
- Канада подсчитывает убытки от градобития;
- Град на Украине и на Кубани уничтожил урожай;
- Небывалая засуха в житнице Америки;
- Степные пожары в Средней Азии;
- Рисовые поля потрескались от зноя в Китае и Вьетнаме;
- Горящая пампа Аргентины;
- "Кровавые" дожди в Южной Африке;
- Таёжные верховые пожары в Сибири;
- Огненный ад в бразильской сельве;
- Конго в огне;
- Подземные огороды становятся рентабельными,
- вот невесёлые заголовки "горящих" новостей.
Странно, но эти суровые новости меня успокоили, и я подумал: "А что, может быть мне и впрямь перековаться в женщину?". Я всегда считал, что молодым, красивым и свободным женщинам живётся лучше всех не свете. Поклонники носят их на руках, они могут выбирать мужиков и менять их как перчатки. Красота ведь страшная сила, куда сильнее накачанных мускулов и даже ума. Да и в сексе, говорят, женщины получают куда больше удовольствия, чем мужчины, которые, в основном, лишь тешат своё самолюбие.
Я усмехнулся: "Ник, вот псих! Тоже мне, любовник! Нет, всё-таки трудно мне перепрограммироваться в женщину. Жаль, я так и не успел спросить его, что он думает о моей работе в "Граните". Мне это особенно интересно: ведь он учёный. Есть ли что-нибудь общее между нашей спитой и спетой учёной компанией и нынешними научными коллективами? Думаю, и сейчас что-либо мало-мальски серьёзное делается коллективно. Надо подробнее расспросить Ника о его коллегах".
И ещё я задумался, как попонятнее рассказать о работе, которая творилась в моём мозгу в его самые творческие годы. Нужно найти какие-то простые и яркие образы. На что похож лазер? Как представить процесс наведения крылатой ракеты с лазерным локатором на авианосец в условиях организованных помех, не прибегая к специальной терминологии? Сейчас, небось, и понятия не имеют, что такое крылатая ракета и авианосец, ведь оружие - это самая быстро прогрессирующая область техники. Надо подумать, тряхнуть стариной и напрячь свою творческую фантазию. С такими мыслями я стал ждать следующего появления Ника.
Первый ангел вострубил,
и сделались град и огонь,
смешанные с кровью,
и пали на землю;
и третья часть дерев сгорела,
и вся трава зеленая сгорела.
(Апокалипсис. Гл.8 п.7)
Мои несекретные книги:
- "Лазеры и некоторые вопросы их применения", Ленинград, "Судостроение", 1977, 219 с., 500 экз. - среди 11 соавторов, кроме работников нашей лаборатории, директор "Гранита", его главный инженер и незнакомый мне профессор;
- "Проектирование и эксплуатация лазерных приборов в судостроении. Справочник", Ленинград, "Судостроение", 1986, 336 с., 2200 экз. - соавторов уже только 4, в том числе директор ЛНПО;
- "Методы решения задач по оптике: Учебное пособие", под редакцией Б.С. Гуанова; Ленинградский Механический институт, Ленинград, 1990, 201 с., 2000 экз.
7.2. ТОВАРИЩИ УЧЁНЫЕ, ДОЦЕНТЫ С КАНДИДАТАМИ.
7.2.1. НАУКА ИМЕЕТ МНОГО ГИТИК.
Моей первой творческой искрой при раздумьях, как увеличить частоту повторения импульсов лазера, было предложение уменьшить тепловыделение в активном элементе путём спектральной фильтрации излучения накачки с помощью специального хладоагента-светофильтра. Такой хладагент-светофильтр был создан в сотрудничестве с Валерием Волынкиным из ГОИ - отличным химиком и очень приветливым молодым человеком. Испытания показали, что лазер с таким хладагентом действительно позволяет увеличить частоту повторения импульсов, но КПД такого лазера, естественно, стал ещё ниже, и частота повторения импульсов ограничивалась уже допустимым лимитом на среднюю мощность электропотребления. О влиянии фильтрации накачки на увеличение частоты следования импульсов лазера мы с Волынкиным написали статью в журнал "Вопросы оборонной техники" за 1973 год, включив в состав соавторов всю нашу группу, Волынкин - своего начлаба, а также наших покровителей из ГОИ - А.А. Мака и А.И. Степанова, с которыми мы обсуждали эту идею, и имена которых служили пропуском в столь солидный журнал. Так было принято. На состав жидкостного светофильтра в 1974 году было получено моё первое авторское свидетельство на изобретение с тем же составом соавторов.
Помнится, при торжественном вручении авторского свидетельства во Дворце Труда мне прикрепили и знак "Изобретатель СССР", хотя СССР я и не изобретал. В состав соавторов по указанию начальства иногда приходилось записывать людей, имеющих очень отдалённое отношение к предмету наших исследований, а то и вовсе не имеющих об этом никакого понятия. Это требовалось для пополнения списка их научных трудов, в основном, при защите диссертаций. Так, у меня в соавторах были и директор, и главный инженер, и начальники отделения и отдела, и все прочие начальники пониже, и даже их зятья и дочки, и, конечно же, любимый зам, и вообще все, кому это было нужно. Только меня что-то в то время, да и потом, никто просто так в соавторы не записывал.
Конечно, ещё лучше, чем тупая спектральная фильтрация, было бы сразу использовать источник накачки с оптимальным для возбуждения ионов неодима спектром излучения. Кроме использования люминофорного покрытия осветителя, с этой же целью были изготовлены на Ленинградском заводе оптического стекла и испытаны мной осветители из кварца, легированного европием, иттербием и самарием, люминесцирующего в нужной области спектра. Об этом была написана моя статья, единственная, опубликованная в открытом журнале "Оптико-механическая промышленность" ? 1 в 1974 году, конечно, в настоящем соавторстве с изготовителями этих осветителей.
Экспериментировал я и с наполнением импульсных ламп накачки криптоном вместо ксенона, дающим относительно больший процент выхода в красной и ближней инфракрасной области. Наилучшим вариантом было бы использование вместо газоразрядных ламп светодиодов, напрямую и с высоким КПД перекачивающих потребляемое электричество в инфракрасный свет, соответствующий полосам поглощения неодима, но в то время светодиодов с достаточной мощностью не существовало. Не было и просто полупроводниковых лазеров, дающих импульсы мегаваттной мощности с высокой частотой повторения, что было бы уж совсем идеально.
Все эти ухищрения давали измеримый эффект, но кардинально дело сдвинулось только во второй половине 70-х годов с появлением лазеров на новом активном веществе - кристаллах алюмоиттриевого граната, активированного неодимом - АИГ:Nd. Эта новая основа представляла собой монокристалл синтетического граната, который научились выращивать из расплава. Вначале монокристаллы граната получались относительно маленькими и с ощутимыми оптическими дефектами, но постепенно со временем их размеры и оптическое качество росли.
Первый лазер на АИГ:Nd появился у нас в "Граните" из московского НИИ "Полюс" и работал с частотой повторения импульсов до 100 герц. Для модуляции добротности резонатора в нём использовалась уже не вращающаяся призма, а быстродействующий электрооптический затвор. При этом энергия гигантского импульса уменьшилась в 10 раз при той же импульсной мощности, и необходимая энергия импульса накачки тоже уменьшилась на порядок. Монокристалл граната обладал значительно большей теплопроводностью, чем стекло, поэтому термические напряжения в нём с увеличением частоты повторения импульсов нарастали значительно медленнее, а сам кристалл был значительно прочнее стекла. Совокупность этих качеств и определила наш принципиальный выбор в пользу лазера на АИГ:Nd. Кстати, поначалу он был не очевиден - уж больно несовершенными были первые кристаллы. К тому же каждый активный элемент из АИГ:Nd для экспериментов приходилось выклянчивать то в "Полюсе", то в ГОИ, не то, что налаженные в серийном производстве в Лыткарино элементы из неодимового стекла.
Электрооптический затвор также был капризной штучкой. Он представлял собой тоже монокристалл, но не из стойкого граната, а из водорастворимого, как поваренная соль, дейтерированного дигидрофосфата калия - DKDP. Это была призма квадратного сечения со скошенной под 45 градусов гранью с тремя полированными плоскими поверхностями, которые при попадании капелек воды или при случайном прикосновении пальцами необратимо портились. Кроме двух торцов, перпендикулярных оси резонатора, третья скошенная грань полного внутреннего отражения, ломающая под прямым углом ось резонатора, служила поляризатором. Поляризация излучения лазера на АИГ:Nd с таким затвором оказалась очень кстати при решении второй задачи, поставленной передо мной, - обеспечении помехозащищённости лазерного локатора.
Проблема обеспечения помехозащищённости активного лазерного локатора системы самонаведения морских крылатых ракет ставилась впервые в мировой практике просто потому, что таких локаторов ещё не было в природе. Поэтому мне пришлось подойти к решению этой задачи с самых общих позиций, но закончить я должен был созданием конкретной системы в металле.
Конечно, существовал богатый опыт борьбы с помехами в радиолокации, но лазер совсем не похож на радиопередатчик, а фотоприемник - совсем не супергетеродин. Главное отличие в том, что в радиолокации используются когерентные электромагнитные волны, которые можно представить в виде отрезка синусоиды, а в активной лазерной локации частота электромагнитных световых, вернее, инфракрасных волн так велика, что лазерный импульс нельзя представить простой синусоидой. Лазер генерирует рваные беспорядочные кусочки синусоид даже в течение наносекундного гигантского импульса, а фотоприемник реагирует не на значение напряженности электромагнитного поля в каждый момент времени, а на мощность отражённого импульса. В радиолокации есть возможность легко изменить частоту используемых электромагнитных волн, а в лазерной локации частота или длина волны излучения жёстко фиксирована типом используемого активного вещества лазера.
Поэтому обычно используемые методы борьбы с помехами в радиолокации совсем не годились для лазерного локатора. Так что начинать пришлось фактически с нуля, одновременно выстраивая активную лазерную систему наведения морских крылатых ракет, в том числе совершенствуя лазерный передатчик, и обеспечивая её помехозащищённость. Прежде всего, надо было разобраться с возможными видами помех, которые могли быть поставлены противником.
Параметры сигналов от реальных целей и всевозможных помех я выяснил в результате многолетних экспериментальных и теоретических исследований. В Феодосию и в Озерки я возил свой собственный лазерный локатор, приспособленный для измерения параметров реальных сигналов, отражённых от кораблей различных типов, в том числе больших и малых противолодочных кораблей, тральщиков, подводных лодок и даже огромного крейсера-вертолётоносца "Москва", гражданских транспортов и пассажирских лайнеров, помех всякого рода, которые устанавливались с военных кораблей по моему заданию, и от элементов ландшафта.
Мой локатор с регистрирующей аппаратурой занимал целый КУНГ - военный грузовик с крытым фургоном, который в Феодосии был установлен не на горе, где была наша основная аппаратура со всеми сотрудниками, а на специальной площадке под горой у самого моря. Там я пребывал в одиночестве, по мере необходимости разговаривая с горой по громкой связи. Это была сказка, а не работа. В перерывах, когда целей на горизонте не было, можно было искупаться, петь или съесть припасённый завтрак. Иногда ко мне сверху спускались коллеги, но им после купания надо было снова лезть по жаре наверх и потеть.
Мой комплекс автоматически измерял и записывал на самописцах, фотопленке или перфоленте амплитуду, длительность, форму и поляризационные параметры принимаемых сигналов, так как сам я должен был, скособочившись, держать в перекрестии визира движущуюся цель. Зимами я обрабатывал эти рулоны бумаги, фотопленок и перфолент. Таким образом, набралась порядочная статистика по свойствам отражённых сигналов, и стало ясно, что основной упор надо делать на поляризационные характеристики и строить лазерную локационную систему так, чтобы она могла измерять эти характеристики и селектировать цели по результатам этих измерений.
Первые результаты были получены уже в 1972 году, и на конференции молодых специалистов в "Граните" я сделал доклад "Анализ возможности использования поляризационных свойств отражённых сигналов...", а в 1973 году появилась моя, естественно, с соавторами статья "Исследование возможности поляризационной селекции сигналов в лазерной локационной системе" в журнале "Морское приборостроение". В 1974 году в отчёты по НИР "Малахит" были включены мои разделы "Виды помех лазерному локатору и способы их селекции" и даже "Техническое описание блока поляризационной селекции". "Способ селекции объектов лазерной локации" был запатентован в 1975 году. С тех пор я регулярно докладывал о результатах исследований на конференциях в "Граните".
Стоп! Похоже, я не учел, для кого я всё это излагаю. Кто будет вникать в эти специальные термины? Кого интересуют эти мелкие подробности создания давно устаревшей техники? Но как донести суть моих размышлений, которые целиком занимали мою голову 18 лет жизни? Придётся поискать какие-нибудь понятные образы, доступные любому человеку со времен неолита.
Вот я и придумал лазерный курятник и битву со Змеем: ведь петухи, куры, яйца и цыплята знакомы всем с детства, так же, как и мифы Древней Греции. Ежели кому захочется вникнуть во все вставшие передо мной проблемы и проследить ход моих мыслей по их разрешению - почитайте НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЕ ПОДРОБНОСТИ 1. и 2. в следующих записях - научно-популярный текст, проиллюстрированный рядом изображений типа комиксов, которые я назвал по-русски - лубками и черепками. Ну, а кому эта игра воображения не интересна или трудна для восприятия, может спокойно пропустить эти подробности, т.к. к моей личной жизни они имеют лишь косвенное отношение. Детям до 16 лет читать этот опус и рассматривать картинки не рекомендуется!
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЕ ПОДРОБНОСТИ 1.
Лубки:
1. "Курятник спит": элементы лазера - активный элемент из стекла или кристалла, активированного неодимом; газоразрядная ксеноновая импульсная лампа накачки; кварцевый посеребрёный осветитель; полупрозрачное интерференционное выходное зеркало; полностью отражающее интерференционное "глухое" зеркало; электронный блок накачки; система прокачки жидкостного хладагента;
2. "Накачка": разноцветные петухи с разным темпераментом - кванты света разной частоты от лампы накачки - атакуют кур - ионы неодима, сидящих на прутьях насеста, подверженных тепловым колебаниям, - в стеклянной или кристаллической матрице активного элемента;
3. "Приятные воспоминания": куры - ионы неодима - после налёта петухов перешли в возбуждённое состояние, сидят на яйцах и обсуждают темперамент петухов и последствия для насеста: "Эти страстные весь насест раскачали - скоро треснет!";
4. "Спонтанное излучение после спонтанных связей": через некоторое время, определяемое временем жизни ионов неодима в возбуждённом состоянии, у кур вылупляются цыплята - кванты инфракрасного излучения с длиной волны 1,06 микрона, вылетающие в произвольном направлении, наблюдается свечение насеста в этом диапазоне - люминесценция;
5. "Резонатор - люминесценция": вдоль оси насеста между параллельными глухим и выходным зеркалами многократно могут метаться только цыплята, вылетевшие в направлении, параллельном оси. Часть из них вылетает через выходное зеркало, изображённого в виде решётки с дырками от мясорубки, - это полезные потери, а остальные - через боковые стенки насеста - вредные потери;
6. "Индуцированное излучение": цыплёнок, разбивая на своём пути яйцо у возбуждённой несушки, порождает своего близнеца, летящего точно в том же направлении. Возникает лавина цыплят-близнецов.
ЛАЗЕРНЫЙ КУРЯТНИК.
Представьте себе огромный длинный курятник, в котором на насесте сидят миллионы несушек (лубок 1). Это ионы неодима в стеклянной или кристаллической матрице - активный элемент лазера. Курятник освещается вспышками лампы накачки. В такой газоразрядной лампе, заполненной обычно инертным газом ксеноном, при возбуждении мощным электрическим разрядом кванты света - проснувшиеся петухи оптической накачки - пикируют на кур (лубок 2), и в результате несушки оказываются на яйце - ионы неодима переходят в возбуждённое состояние, в котором они могут пребывать довольно длительное по атомным масштабам время (лубок 3).
\
Петухи разноцветные: их цвет соответствует длине волны оптической накачки: чем короче длина волны, тем "синее" поглощённый квант света от лампы накачки. Чем синее, тем темпераментнее петухи, тем усерднее они топчут кур, тем больше сотрясается насест. Представьте петуха с синим отливом, отличающегося особо буйным темпераментом. Тряска насеста - это тепло, выделяющееся в матрице. Однако полезный результат от соития петухов любого цвета с курами всё равно один - яйцо.
Из яиц время от времени вылупляются цыплята - кванты света определённой длины волны, лежащей в ближнем инфракрасном диапазоне, фотоны спонтанного излучения, которые стремглав несутся по прямой в случайном направлении и большей частью вылетают через стенки, крышу и пол курятника без дальнейших последствий (лубок 4). Но некоторые цыплята, устремившиеся вдоль оси курятника, бьются лбом о прочный сплошной торец курятника, установленный с одной стороны от насеста - это "глухое" зеркало резонатора, и отскакивают от него в обратном направлении. На другом конце курятника эти цыплята встречают прочную решётку с дырками размером как раз для пролёта цыплёнка, установленную строго параллельно сплошному торцу - полупрозрачное выходное зеркало резонатора (лубок 5). Через дырки часть цыплят может вылететь наружу, а часть натыкается на прутья решётки и возвращается в обратном направлении снова в курятник.
Самое важное состоит в том, что, встретив на пути яйцо под несушкой, наш бешеный цыплёнок разбивает его, и далее безумный бег в том же направлении продолжают уже два совершенно одинаковых цыплёнка-близнеца. Это акт индуцированного излучения, на использовании которого и построен лазер (лубок 6). Далее, многократно мечась между параллельными сплошным торцом и решёткой, эти цыплята по пути вдоль оси курятника могут породить множество своих двойников. Скорость роста лавины бегущих вдоль оси курятника цыплят зависит от количества дыр в решётке - полезных потерь, которые и образуют луч на выходе лазера, и от концентрации яиц, зависящей от интенсивности работы петухов, то есть от мощности накачки.
Растущая лавина бегущих цыплят возникает тогда, когда количество появляющихся цыплят-близнецов превысит количество цыплят, покидающих курятник через решётку, и цыплят, вылупляющихся самостоятельно и бегущих не вдоль оси курятника, а также изменивших направление бега из-за столкновений с трясущимся насестом. Когда лавина цыплят набрала достаточно силы, она разбивает все вновь появляющиеся в результате работы петухов яйца, и длительность генерации этого потока цыплят определяется продолжительностью петушиной работы, то есть длительностью импульса света от лампы накачки - а это примерно сотня микросекунд.
Но для целей локации, то есть точного измерения дальности до цели, нужны лазерные импульсы в тысячи раз короче. Получить такие импульсы можно с помощью модуляции добротности резонатора лазера. Кому интересно, можете узнать об этом в продолжении.
Лубки:
7. "Копим яйца на пасху! Модуляция добротности резонатора": при использовании в качестве глухого зеркала быстро вращающейся призмы полного внутреннего отражения лавина цыплят-близнецов возможна только в момент, когда призма займёт положение, параллельное выходному зеркалу. До этого под действием петушиной накачки количество яиц растёт - "Почти все бабы с яйцами из-за этой неповоротливой стекляшки!";
8. "Пасха! Схождение благодатного огня - бьём яйца! Гигантский импульс": в момент прохождения призмой положения, параллельного выходному зеркалу, при максимальной концентрации яиц лавина цыплят-близнецов развивается очень быстро и через выходное зеркало они вылетают наружу. Возникает гигантский импульс большой пиковой мощности: "Ура! Щас все яйца раскокаем - и на волю!";
9. "Тряска насеста и срыв генерации. Радиальные термические искажения резонатора": тепло выделяется во всём объёме, а снимается хладагентом только с поверхности. Между центром и боковой поверхностью возникает градиент температуры и образуется термическая линза - насест сильнее колыхается вблизи оси и выбрасывает цыплят, летящих параллельно оси, в стороны: "Загибаемся!";
10. "Хладагент-светофильтр": жидкий хладагент с добавками, убивающими не в меру темпераментных петухов накачки, уносит их горячие тушки в тепловой резервуар-могильник, т.е. попросту в бачок. До кур допускаются только нежные петушки красного цвета;
11. "Люминофор": покрытие отражающей поверхности осветителя вместо серебра слоем люминофора, перекрашивающего синих петухов в красные, позволяет уменьшить тряску насеста;
12. "Новый насест и электрооптический затвор": использование в насесте вместо стеклянной матрицы кристалла алюмоиттриевого граната (АИГ), обладающего значительно большей теплопроводностью и прочностью, позволяет кардинально уменьшить термические искажения резонатора: "Такой не раскачаешь!". Электрооптический затвор из кристалла дейтерированного дигидрофосфата калия (DKDP) с наклонной гранью, работающей как грань полного внутреннего отражения только для цыплят с направлением растопыривания крылышек, соответствующем "гладящей" поляризации, открыт при отсутствии высокого напряжения на его полосковых электродах (А). При наличии на электродах определённого высокого, так называемого четвертьволнового, напряжения, направление растопыривания крылышек таких цыплят после двойного прохода межэлектродного промежутка к глухому зеркалу и обратно меняется на перпендикулярное, и они вылетают из резонатора, "проткнув" наклонную грань (Б). Таким образом, затвор оказывается закрыт для цыплят с любым направлением растопыривания крылышек. Это нужно для накопления яиц во время петушиной накачки, а для возникновения лавины цыплят-близнецов нужно просто снять это запирающее напряжение, и это можно сделать очень быстро;
13. "Чудо-курятник": в моём чудо-курятнике оба зеркала глухие. Интерференционный поляризатор выполняет ту же роль, что и наклонная грань кристалла DKDP в лубке 12. При отсутствии термических искажений в резонаторе, когда частота повторения импульсов накачки мала, даже при открытом затворе для "колющей" поляризации выхода лавины цыплят-близнецов из резонатора нет (Б). Зато при большой частоте повторения импульсов значительная часть цыплят при проходе насеста за счёт термически наведённого двулучепреломления меняет направление растопыривания крылышек. Эти цыплята выбрасываются поляризатором из резонатора в сторону, чем и обеспечивают полезный выход лавины цыплят-близнецов; "Нас... трясут, а мы всё крепнем!".
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЕ ПОДРОБНОСТИ 1.
ЛАЗЕРНЫЙ КУРЯТНИК (продолжение).
Представьте себе, что практически во всё время петушиной работы сплошной торец курятника отсутствует. Тогда лавины цыплят не возникнет, и концентрация яиц под несушками будет стремительно нарастать (лубок 7). Если в момент максимальной концентрации яиц внезапно установить этот торец параллельно решётке на другом конце курятника, то возникнет такая гигантская цыплячья лавина, которая разобьёт все накопившиеся яйца за очень короткое время, определяемое скоростью установки этого торца.
В первых лазерах на неодимовом стекле модуляция добротности резонатора осуществлялась быстро вращающейся стеклянной призмой полного внутреннего отражения, исполнявшей роль сплошного торца нашего курятника (лубок 8). Ребро призмы делило поперечное сечение активного элемента пополам, поэтому фотончики-цыплята, отражаясь от одной наклонной грани призмы, попадали на другую грань и отражались строго в обратном направлении в другую половину активного элемента независимо от возможных колебаний оси вращения призмы, перпендикулярной ребру призмы. Предельная скорость вращения призмы от скоростного электромотора достигала 30 тысяч оборотов в минуту, при этом получались гигантские импульсы излучения лазера длительностью около сотни наносекунд. Это примерно в тысячу раз меньше длительности импульса накачки.
Но для целей локации такая длительность лавины наших цыплят всё-таки недостаточно мала, ведь точность определения дистанции до цели при этом не лучше 30 м - для высокоточного оружия слабовато. Она возникала потому, что сплошной торец курятника при своем вращении занимал более или менее параллельное противоположной решётке положение, когда возможна генерация лавины цыплят, постепенно и не так быстро, как хотелось бы.
Но это еще полбеды. Главная беда заключалась в том, что при увеличении частоты повторения импульсов их мощность быстро падала до нуля. Дело в том, что для получения таких лазерных импульсов при коэффициенте полезного действия (КПД) лазера - отношении энергии лазерного импульса к энергии импульса накачки - всего лишь в десятые доли процента требовались импульсы накачки с энергией порядка 100 Джоулей. При частоте повторения 20 Герц средняя мощность накачки составляла уже около 2 киловатт - как в хорошем электрочайнике. Львиная доля этой мощности выделялась в небольшом стеклянном активном элементе - диаметром менее 1 см и длиной 10 см - в виде тепла.
Это требовало интенсивного отвода тепла путем прокачки жидкого теплоносителя - например, водного раствора нитрита натрия - в кольцевых каналах вокруг активного элемента и лампы накачки. Этот теплоноситель-хладагент одновременно исполнял роль светофильтра, отсекающего вредное ультрафиолетовое излучение лампы накачки от активного элемента. Однако теплоотвод осуществлялся только с боковой поверхности активного элемента, а тепловыделение происходило во всём его объеме. В результате, температура в центре активного элемента значительно превышала температуру на охлаждаемой поверхности, и в стеклянной матрице возникали сильные радиальные термические напряжения, которые превращали активный элемент в собирающую линзу, так искажающую геометрию резонатора, то есть пути пробега наших цыплят, что они вылетали из курятника в стороны, не вызывая лавины (лубок 9). Кроме того, такие напряжения приводили в конце концов к разрушению активного элемента.
Первой мыслью, которая возникала в поисках выхода из этой тепловой ловушки, было предложение улучшить охлаждение активного элемента путем относительного увеличения охлаждаемой боковой поверхности. Для этого в нём делался пропил в плоскости, определяемой осью элемента и ребром вращающейся призмы, по этому пропилу тоже прогонялся хладагент. Было ещё более радикальное предложение - делать активные элементы не круглого, а прямоугольного сечения, тоже с пропилами. Эти ухищрения использовались ещё во время моей дипломной работы в ГОИ, но существенного облегчения в решении проблемы они не дали. К тому же усложнилась конфигурация зеркальной осветительной системы, передающей свет от цилиндрических ламп накачки в объём активного элемента, и искажалась диаграмма направленности лазерного луча: угловое расхождение лучей в плоскости такого сплющенного активного элемента и в перпендикулярной плоскости стало неодинаковым.
Поэтому, зря в корень, хотелось прежде всего уменьшить выделение тепла в активном элементе. Помните про петухов с синим отливом, которые пикируют на несушек с большим напором и сильно сотрясают насест, а результат их активности - яйцо - такое же, как и у петухов с красным отливом, понежнее относящихся к несушкам и к насесту? Значит, надо подпускать к несушкам только тёмно-красных петухов, а синих - шугать и отгонять подальше от курятника! Так пришла идея создания светофильтра-хладагента, который, протекая в каналах вокруг лампы накачки и активного элемента, поглощал не только ультрафиолет, но и малоэффективный свет накачки в видимой части спектра, оставляя только самый эффективный - в ближней инфракрасной области (лубок 10).
Возвращаясь к нашим цветным петухам, я пробовал перекрасить синих петухов в красные (лубок 11). Так появилась идея использования в осветителе - цилиндрическом кварцевом блоке с двумя параллельными оси отверстиями для лампы накачки и активного элемента и с отражающим наружным покрытием - не обычного серебряного покрытия, а слоя люминофора, преобразующего часть излучения лампы накачки из видимой области спектра в ближнюю инфракрасную область. С той же целью можно было использовать осветители не из бесцветного чистого кварцевого стекла, а из стекла с примесью европия, самария или иттербия.
Смена самого насеста на кристаллический и применение электрооптического затвора была революционным прорывом в совершенствовании курятника. Можно сказать, что вместо кое-как связанного верёвками, хлипкого деревянного появился современный крепкий металлический каркас для несушек (лубок 12). Петухам накачки было сложнее растрясти и разрушить наш новый насест.
Новый затвор позволял значительно быстрее устанавливать сплошной торец курятника параллельно выходной решетке и получать гигантскую лавину цыплят необходимой плотности, но на порядок меньшей длительности. Грань полного внутреннего отражения разделяла наших цыплят-фотонов по их поляризации. Поляризацию наших цыплят можно представить в виде крылышек, растопыренных в стороны. Поляризатор позволяет бегать в курятнике только цыплятам с крылышками, растопыренными в плоскости грани полного внутреннего отражения, а цыплята с крылышками, растопыренными в перпендикулярной плоскости, протыкают эту грань и вылетают из курятника, не вызывая лавины (лубок 12а). Таким образом, лавину образуют только первые цыплята, так как при разбивании яиц возникают цыплята с крылышками, растопыренными точно в ту же сторону. Стало быть, на выходе луч такого лазера тоже поляризован в определенной плоскости, в отличие от лазера на неодимовом стекле, где в курятнике не было поляризатора, и в формировании лавины изначально принимали участие цыплята с крылышками, растопыренными во всевозможные стороны.
Работал электрооптический затвор, используя эффект Поккельса, то есть способность кристалла DKDP поворачивать направление крылышек наших цыплят, дважды пробегающих кристалл, на 90 градусов в продольном электрическом поле определенной величины, создаваемом поясковыми электродами, нанесёнными на кристалл DKDP. Таким образом, при приложении к электродам определённого запирающего напряжения, цыплята с любой ориентацией крылышек выбрасывались из курятника (лубок 12б).
При работе затвора высокое, так называемое четвертьволновое, напряжение подавалось на кристалл постоянно, выключая сплошной торец курятника на время накачки, а импульс напряжения противоположной полярности с очень коротким фронтом снимал это запирающее напряжение за очень короткое время в момент наивысшей концентрации яиц, накопленных в процессе петушиной накачки, обеспечивая условия для возникновения цыплячьей лавины. Так частота повторения импульсов была увеличена на порядок, а их длительность, наоборот, на порядок укорочена. Но электрооптический затвор был устройством сложным и капризным.
Существовали простые пассивные затворы, работающие по принципу просветления фототропных веществ под действием света. К примеру, всем знакомы стёкла для солнцезащитных очков, которые при ярком свете темнеют, а в темноте просветляются. В пассивных затворах - наоборот: пока цыплят в курятнике было мало, такой пассивный затвор их давил, но, когда под действием петушиной накачки их становилось достаточно много, орава цыплят прорывала затвор, и формировалась цыплячья лавина. Я экспериментально показал, что кристаллический пассивный затвор из фтористого лития прекрасно работает и в лазерах с высокой частотой повторения импульсов, что значительно упростило конструкцию и увеличило надёжность нашего лазерного курятника.
Наиболее эффектной моей придумкой была совершенно новая оптическая схема курятника, позволившая увеличить частоту повторения импульсов ещё, по крайней мере, втрое. Как я рассказывал ранее, интенсивная работа петухов накачки при большой частоте повторения импульсов приводит к искажению каркаса лазерного курятника, в результате которого цыплята, летающие между решётками резонатора и вызывающие лавину таких же цыплят, в каждой точке поперечного сечения курятника приобретают свою ориентацию крылышек, не совпадающую с ориентацией прутьев поляризатора в составе электрооптического затвора, иначе говоря, в каждой точке поперечного сечения курятника постоянно возникают цыплята, которые выбрасываются поляризатором из курятника. Это и приводит к уменьшению мощности генерируемых импульсов лазера при повышении частоты повторения и в конце концов к срыву генерации.
В моей схеме лазера, использующей вред во благо, оба зеркала резонатора глухие, то есть полностью отражающие цыплят в обратном направлении, а выходят из курятника только цыплята, изменившие ориентацию своих крылышек вследствие термически наведённого двулучепреломления на перпендикулярную относительно направления прутьев поляризатора и отражённые от этого поляризатора в сторону от оси курятника (лубок 13).
Черепки:
1. Красотка-царевна Андромеда, прикованная к пограничному столбу на берегу океана - это наша страна - СССР. Летающий в сандалиях Меркурия вояка Персей с отрубленной головой Горгоны Медузы в мешке - ядерным боезарядом, снабжённый длинным копьём-радиолокатором и дополнительным активным лазерным локационным каналом самонаведения - это наш комплекс сверхзвуковых крылатых морских ракет. Ужасный морской Змей, подплывающий к Андромеде, - авианосец вероятного противника;
2. "Пассивные помехи": чтобы обмануть Персея, Змей может выставить где-то в сторонке вместо себя радиолокационный уголковый отражатель, прекрасно отражающий копьё Персея (сигнал его радиолокатора). Тот же фокус он может проделать и для лазерного канала (ЛК), использовав малюсенький оптический уголковый отражатель (ОУО), водяные струи с пожарного катера, облако микроскопических стеклошариков или дымовую завесу: "Пока живут на свете дураки, обманом жить нам, стало быть, с руки";
3. "Где же Змей? Огрызается. Активные помехи": Змей может заставить Персея пролететь мимо него, направив из своего курятника в направлении налетающего Персея с определённой задержкой стаю своих цыплят-змеят, точно таких же, как и цыплята Персея, но значительно более многочисленную. Приёмник ЛК примет этих змеят за своих;
4. "Естественные помехи. Прятки": Персей может принять за Змея возвышающиеся над морем скалы или плавающие айсберги (А - "Вроде бы Змей?"). Змей может спрятаться от Персея на фоне широкой солнечной дорожки на воде от восходящего или заходящего в море солнца, ослепляющей приёмник ЛК (Б - "Я ослеп!"): "Здесь ты меня не поймаешь!";
5. "Помеха обратного рассеяния": в условиях плохой видимости - в дожде, тумане - зондирующая стайка цыплят, направленная к Змею, значительной частью отражается от капелек-аэрозолей, взвешенных в воздухе вблизи ЛК, и забивает его приёмник. В этой ближней зоне увидеть Змея трудно.
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЕ ПОДРОБНОСТИ 2.
БИТВА ПЕРСЕЯ СО ЗМЕЕМ.
Процесс самонаведения морской крылатой ракеты с радиолокатором и дополнительным лазерным локатором на авианосец противника - это величественная батальная сцена, которую можно уподобить эпической битве, где действуют боги, герои и чудовища. Попробую рассказать об этом так, чтобы меня поняли даже древние греки. Иллюстрациями к этому рассказу послужат черепки древнегреческой посуды с краснофигурной росписью. Опять-таки, кому эти мифы по фигу, может спокойно пропустить этот популярно-научный текст.
Пусть наша ракета - это эпический герой Персей, который должен победить кошмарного морского Змея в виде авианосца, покусившегося на красавицу Андромеду - нашу любимую Родину (черепок 1). Боги, то есть наши учёные и конструкторы, снабдили Персея крылатыми сандалиями - реактивными двигателями, длинным раздвижным копьём-радиолокатором, позволяющим нащупать Змея, и зеркальным щитом - фотоприёмником с собирающим зеркалом. Дело происходит в кромешной тьме. Поэтому Персей, чтобы обнаружить Змея, зная ненадёжность копья-щупа, прихватил с собой наш лазерный курятник, прикреплённый к щиту (вместе - это наш дополнительный лазерный канал - ЛК), и рассчитывает с помощью цыплят-фотонов, направленных к Змею и отскочивших от него, нащупать гадину, даже если копьё даст осечку.
Ранее Персей с помощью богов победил ужасную Горгону Медузу, отрубил ей голову и прихватил ее с собой. Один взгляд на эту ужасную рожу способен превратить в камень всё живое, и Персей может воспользоваться этим, сунув под нос Змею отрубленную голову Медузы. Конечно, голова Горгоны Медузы - это ядерная боеголовка, самое страшное оружие Персея.
Итак, Змей почуял летящего к нему Персея, грозно блистающего копьём-радиолокатором. Змей уверен, что он сумеет отвести в сторону или выбить копьё из рук Персея, но как ему избавиться от цыплячьей атаки? Что он может предпринять, чтобы заставить Персея промазать и пролететь мимо? Прежде всего, Змей попытается подставить Персею вместо себя что-нибудь блестящее. Аналогичным образом он уже не раз отводил копья-радиолокаторы своих врагов, используя магические углы - радиолокационные уголковые отражатели, то есть три взаимно перпендикулярных металлических плоскости, имеющие свойство отражать электромагнитные волны точно в обратном направлении, тем самым создавая при их небольших размерах мощный отражённый сигнал, мощнее, чем от самого Змея.
В оптической области такую обманку можно получить ещё проще - достаточно небольшой стеклянной пирамидки, три взаимно перпендикулярные грани которой посеребрены. Змею достаточно сковырнуть чешуйку со своего хребта, чтобы получить такой оптический уголковый отражатель (ОУО), множество которых он может разбросать подальше от себя и таким образом полностью обезопасить себя от глупых цыплят. Такие оптические уголковые отражатели на шестах часто можно видеть в руках геодезистов, размечающих землю с помощью лазерных дальномеров, или, например, на Луне - на луноходе.
Так же действует и мелкая пыль из стеклянных шариков, облако которых Змей может извергнуть из пасти на безопасное для него расстояние. Такие стеклянные шарики знакомы всем автомобилистам по дорожным знакам, блестящим в свете фар. Роль подставной куклы может сыграть и дымовая шашка, запалённая вдали от Змея и дающая дымовой шлейф, по своим размерам сравнимый с самим Змеем, и водяные струи соответствующих размеров, испускаемые мелкими гадами, сопровождающими Змея. Кроме создания таких кукол, Змей может просто спрятаться за достаточно протяжённой дымовой тучей (черепок 2).
Змей бывает таким хитрым, что, почуяв первых достигших его цыплят, он может с помощью своего собственного курятника послать в направлении Персея своих, точно таких же цыплят, но с определенной задержкой по времени (черепок 3). При этом Персей, измеряющий время пробега цыплят до Змея и обратно для определения расстояния до Змея, будет считать, что Змей дальше, чем он есть в действительности, и не долетит или просвистит мимо.
Змей может действовать и грубее, пытаясь не обмануть, а просто ослепить Персея мощным потоком своих змейских цыплят, благо силы, то есть энергии для создания такого потока у него не в пример больше, чем у Персея. Но такая тактика может быть рискованной для Змея: ведь он, посылая такой поток цыплят к Персею, выдает себя, и Персей, хоть и слепой, может налететь на Змея, используя этих цыплят-змеёнышей как поводырей.
Кроме козней, подстроенных самим Змеем, Персей, рыская во мраке своим копьём может столкнуться и с естественными, природными помехами. Например, он может принять за Змея какую-нибудь скалу или айсберг, торчащие среди моря (черепок 4а). Кстати сказать, Персею повезло, что Змей плавает на морской поверхности, относительно ровной, пустынной и плохо отражающей наших цыплят в обратном направлении. На суше среди гор и лесов найти такого Змея даже с помощью лазерного курятника было бы куда труднее.
Кроме дезориентации естественными пассивными помехами вроде скал и айсбергов, Персей может быть ослеплён активными естественными засветками, например, солнцем на закате или восходе или солнечной дорожкой на поверхности моря, имеющей значительно большие угловые размеры, чем маленький солнечный диск (черепок 4б).
Цыплята из лазерного курятника и сами создают для Персея ослепляющий импульс из-за того, что некоторые из них, столкнувшись с частицами аэрозолей, витающими в воздухе перед Персеем, изменяют направление своего полёта и могут вернуться к Персею (черепок 5). Это так называемая помеха обратного рассеяния, которая забивает ближнюю зону перед Персеем, причём протяжённость этой зоны зависит от концентрации аэрозолей, напрямую связанной с величиной так называемой метеорологической дальности видимости (МДВ). От МДВ зависит и дальность действия самого лазерного локатора, которая, как показали эксперименты, практически равна МДВ.
Как видим, у Змея есть немало шансов спастись, поэтому для гарантированной победы боги должны так оснастить и обучить Персея, чтобы ему не страшны были ни происки Змея, ни природные преграды. К чему я, без ложной скромности, один из сонма этих богов, пришёл в своих божественных озарениях, можно узнать в продолжении.
Черепки:
6. "Длительность и форма сигналов":
А. сигналы, отражённые от Змея, скалы или водяных струй, имеют разнообразный вид со многими максимумами. В зависимости от их ориентации и структуры отражённые цыплята сбиваются в кучки: "Кучкуйся!";
Б. сигнал, отражённый от змейской чешуйки - оптического уголкового отражателя (ОУО), имеет малую длительность, сравнимую с длительностью зондирующего импульса. Среди отражённых цыплят "Отстающих нет!";
В. сигнал от дымовой завесы обычно имеет фронты разной длительности в соответствии с плотностью дыма, уменьшающейся при удалении от источника дыма: "Кто в дыму заблудился?"
Вывод: по длительности и форме отражённых сигналов трудно отличить Змея от различных пассивных помех.
7. "Деполяризация сигналов":
А. при отражении от шершавой шкуры Змея двое из семи зондирующих цыплят изменяют направление растопыривания крылышек на перпендикулярное. Отношение числа перевёртышей к числу цыплят, сохранивших исходную ориентацию, - поляризационное отношение - устойчиво при любой дальности до Змея и его развороте и равно примерно 0,4: "Шкуру не поменяешь!";
Б. при отражении от металлизированных ОУО "перевёртышей нет!", поляризационное отношение равно нулю;
В и Г. при отражении от дыма и водяных струй поляризационное отношение около 0,2;
Д. при отражении от естественных скал - около 0,6:
Е. при отражении от непокрытых ОУО, работающих на полном внутреннем отражении, деполяризация полная: поляризационное отношение равно единице: "А мы все кувыркаемся!".
Так я показал, что значение поляризационного отношения - это устойчивый признак, позволяющий распознать Змея среди пассивных помех разного рода: "Проклятие! Он разгадал мою тайну!";
8. "Режимы наведения и поляризационной селекции целей": для обеспечения поляризационной селекции перед приёмником ЛК я установил плёночный поляроид, пропускающий отражённых цыплят с ориентацией крылышек, совпадающей с ориентацией крылышек зондирующих цыплят. В режиме наведения это позволяет получить максимальный отражённый сигнал. В режиме селекции при распознавании целей наш курятник посылает пару зондирующих ватаг цыплят с малым интервалом между ними и с ортогональным направлением растопыривания крылышек. При этом приёмник ЛК считает количество цыплят, не изменивших направления растопыривания крылышек в первой ватаге и изменивших его на ортогональное во второй, и вычисляет их отношение - коэффициент деполяризации, по величине совпадающий с поляризационным отношением. Если это отношение около 0,4, то с большой вероятностью можно считать, что это "похоже на Змея";
9. "Сдвоенный лазер с переключением поляризации": чтобы увеличить частоту повторения зондирующих цыплячьих ватаг в режиме наведения и заодно обеспечить посылку пары зондирующих ватаг разной поляризации с малым интервалом между ними, я придумал сдвоенный курятник, состоящий из двух параллельных курятников с ортогональными поляризациями цыплячьих ватаг, которые направляются по одному пути с помощью системы из глухого зеркала и интерференционного поляризатора. В режиме наведения (А) курятники испускают ватаги цыплят поочерёдно, а режиме селекции (Б) - почти одновременно. Но чтобы в режиме наведения все зондирующие ватаги имели поляризацию, которую пропускает поляроид перед приёмником ЛК, на выходе сдвоенного курятника я установил переключатель поляризации - электрооптический элемент, на электроды которого через импульс подаётся полуволновое напряжение. В режиме селекции напряжение на переключатель поляризации вообще не подаётся - ведь направления растопыривания крылышек цыплят из двух курятников и так взаимно перпендикулярны;
10. "Селекция активных помех путём генерации второй гармоники": для борьбы с активными помехами - стаями чёрных цыплят-змеят, которые Змей может посылать к Персею, чтобы обмануть или просто ослепить его, я предложил перекрашивать наших цыплят в зелёный цвет с помощью генератора второй гармоники на выходе сдвоенного курятника с переключением поляризации. Именно переключатель поляризации обеспечивает мгновенный переход нашего курятника на посылку зелёных ватаг. Генератор второй гармоники, представляющий собой вырезанный определённым образом нелинейный кристалл, например, кристалл ниобата лития, устанавливается так, что в обычном режиме наведения перекрашивания цыплят не происходит. При подаче управляющего напряжения на электроды переключателя поляризации в противофазе с обычным режимом наведения направление растопыривания крылышек цыплят перед генератором второй гармоники поворачивается на 90 градусов - и полетели, зелёные! Для приёма наших зелёных отражённых цыплят перед собирающим зеркалом приёмника ЛК я предложил установить не обычный, а интерференционный контротражатель, отражающий чёрных и пропускающий зелёных цыплят к дополнительному приёмнику второй гармоники. Поэтому даже если основной приёмник ЛК ослеплён или обманут, в дело вступает дополнительный приёмник, и наведение осуществляется по зелёному лучу.
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЕ ПОДРОБНОСТИ 2.
БИТВА ПЕРСЕЯ СО ЗМЕЕМ (продолжение).
Начнём с чешуи, кукол и скал. Надо было выяснить, чем отличаются стайки цыплят, отражённых от этих ложных целей, от стайки, отражённой от самого Змея. Эти стайки можно охарактеризовать, во-первых, их общей численностью, то есть энергией принимаемых сигналов, во-вторых, их общей растянутостью по дистанции и детальным распределением цыплят по дистанции, то есть временными параметрами принимаемых сигналов, и, в-третьих, ориентацией крылышек принимаемых цыплят, то есть поляризационными характеристиками.
Как численность, так и распределение цыплят по дистанции для стаек, отражённых от Змея и всяких обманок, могут быть самыми разными и зависят от расстояния, от погоды и от ориентации Змея или кукол. Конечно, для каждого вида обманок есть особенности отражённых от них стаек. Например, отражённая от чешуйки Змея стайка имеет ту же длительность, что и посланная из курятника ватага цыплят, потому что размеры чешуйки пренебрежимо малы, и все цыплята отражаются от неё одновременно, в отличие от Змея, от носа до хвоста которого около 300 метров. Голова дымового шлейфа отражает цыплят лучше, чем хвост, поэтому отражённая от него стайка имеет длинную вереницу отставших цыплят (черепок 6). Но и от Змея могут приходить стайки отражённых цыплят с самыми разнообразными численностью, длительностью и распределением по дистанции. Поэтому по этим признакам трудно отличить сигналы от Змея и от всяких подстав.
А вот ориентация цыплячьих крылышек в отражённой стайке оказалась признаком, который позволяет более надёжно определить стайку, отражённую именно от Змея. При отражении от шершавой шкуры Змея некоторая часть цыплят теряет первоначальную ориентацию растопыренных крылышек и топорщит их во всевозможные стороны: наблюдается так называемая частичная деполяризация отражённого излучения. Иначе такую отражённую стайку можно представить как совокупность цыплят, сохранивших первоначальную ориентацию крылышек, и цыплят, изменивших её на перпендикулярную (черепок 7). Отношение количества таких цыплят, поменявших ориентацию, к количеству цыплят, сохранивших первоначальную ориентацию, называемое поляризационным отношением, оказалось признаком, устойчивым для шкуры Змея. Для других поверхностей и отражателей это отношение имеет уже другие и существенно отличающиеся значения. Этот признак оказался практически не зависящим ни от расстояния, ни от ориентации объектов, ни от погоды и определялся только природой отражающей поверхности, будь то шершавая окрашенная шкура Змея, зеркала или грани полного внутреннего отражения его чешуек, дым, капли водяных струй, камни или растительность природных объектов.
Но вернемся к нашему Персею. Чем же я в результате всех этих исследований и размышлений могу помочь герою? Как мне оснастить Персея, чтобы он мог измерить относительное количество цыплят, изменивших направление растопыривания своих крылышек на перпендикулярное при отражении? В принципе, это возможно для каждой отражённой стайки, но требует использования двух одинаковых зеркальных щитов-фотоприёмников с поляризационными фильтрами, ось пропускания одного из которых совпадает с направлением растопыривания крылышек посылаемой ватаги цыплят, а ось пропускания другого перпендикулярна оси пропускания первого. Поляризационный фильтр можно уподобить решётке из прямых параллельных прутьев, через которую цыплята, растопырившие крылышки в направлении прутьев проходят беспрепятственно, а цыплята с перпендикулярным направлением растопыривания не проходят. В качестве поляризационного фильтра в сходящихся к чувствительному элементу лучах проще всего применять обычные поляроиды, знакомые каждому по очкам для 3D-кино, представляющие собой полимерные пленки с анизотропными молекулами.
Однако два щита для Персея - это уж слишком! При ограниченной возможностями Персея суммарной площади щитов эффективность каждого щита падает вдвое, да ещё и решётки, не пропускающие ощутимую часть цыплят! Без решётки-поляризатора для измерения поляризационных свойств не обойтись, но уж щит-то должен быть один. Поэтому подсчет цыплят, не изменивших ориентации крылышек, и изменивших её на перпендикулярную придётся проводить не одновременно, а последовательно - от импульса к импульсу.
Но представьте: Персей летит и машет своим курятником на щите, чтобы держать Змея на прицеле, Змей извивается - ситуация динамическая, поэтому две последовательно принимаемые стайки цыплят могут сильно отличаться по численности, и точность измерения поляризационного отношения от этого падает. Потому нужно при измерении этого отношения посылать к Змею пару цыплячьих ватаг с минимальным интервалом, тогда отражённые стайки будут более или менее одинаковыми.
Чтобы измерить поляризационное отношение, надо за время этого интервала успеть повернуть на 90 градусов направление прутьев решётки-поляризатора. Механически повернуть поляроид перед фотоприёмником за короткий интервал времени сложно. Гораздо изящнее повернуть на 90 градусов ориентацию крылышек цыплят во второй ватаге, а решётку-поляризатор оставить неподвижной. При этом при приеме первой стайки будет измеряться количество цыплят, не изменивших ориентацию крылышек, а при приеме второй стайки будет измеряться количество цыплят, изменивших при отражении ориентацию крылышек по отношению к ориентации крылышек зондирующей второй ватаги (черепок 8).
Строго говоря, при этом измеряется не поляризационное отношение, а другая величина, названная мной коэффициентом деполяризации, но эксперименты на реальных целях и лабораторные измерения на моделях кораблей показали, что значения поляризационного отношения и коэффициента деполяризации практически совпадают и составляют для Змея 0,4 (черепок 7а), для посеребрённых чешуек около нуля (черепок 7б), для дыма и водяных струй - 0,2 (черепок 7в), для скал - от 0,3 до 0,6 (черепок 7д), для чешуек без покрытия - 1 (черепок 7е).
Исходя из всех этих соображений, мной была предложена и запатентована новая схема лазерного передатчика из двух одинаковых курятников, поочерёдно дающих ватаги цыплят с взаимно перпендикулярно растопыренными крылышками, которые направляются по одному пути с помощью наклонного поляризатора. Такой поляризатор можно уподобить наклонной решётке с прямыми параллельными прутьями, через которые цыплята с крылышками, растопыренными вдоль прутьев, пролетают беспрепятственно, а цыплята с перпендикулярно растопыренными крылышками отражаются по закону отражения как от наклонного зеркала. Такие интерференционные поляризаторы тогда уже научились делать, используя технику многослойных диэлектрических покрытий, причем эти поляризаторы, в отличие от поляроидов, выдерживают мощные лазерные импульсы.
В обычном режиме обнаружения и наведения на Змея необходимо, чтобы ориентация крылышек цыплят во всех посылаемых к Змею ватагах совпадала с направлением прутьев решётки-поляроида на входе чувствительного элемента приемника. Поэтому на выходе передатчика нужно повернуть ориентацию крылышек каждой второй ватаги на 90 градусов. Это несложно сделать с помощью знакомого нам по электрооптическому затвору эффекта Поккельса. Для этого надо подавать на электрооптический кристалл, установленный на выходе передатчика, импульсы так называемого полуволнового напряжения в момент вылета каждой второй ватаги цыплят. Этот электрооптический элемент можно назвать переключателем поляризации.
Такая схема передатчика позволила, во-первых, увеличить частоту повторения зондирующих цыплячьих ватаг вдвое и, во-вторых, в режиме поляризационной селекции целей формировать пару цыплячьих ватаг с взаимно перпендикулярной ориентацией крылышек со сколь угодно малым временным интервалом. При этом импульсы петушиной накачки подаются на оба курятника одновременно, а не через раз, как в обычном режиме, но электрооптические затворы в курятниках открываются с небольшим интервалом, позволяющим считать боевую ситуацию статичной. Напряжение на переключатель поляризации во время посылки этой пары цыплячьих ватаг, естественно, не подаётся (черепок 9).
Возможность управления направлением поляризации даёт ещё одну замечательную возможность - переключения рабочей длины волны излучения с помощью генератора второй гармоники, то есть возможность управления цветом цыплят. Так как наш неодимовый лазер даёт инфракрасное излучение, будем считать наших цыплят чёрными. В простейшем случае генератор второй гармоники представляет собой просто кристалл, например, кристалл ниобата лития, установленный и ориентированный определённым образом на выходе лазера. В зависимости от направления растопыривания крылышек пробегающих через него цыплят он либо никак не действует на их цвет, либо перекрашивает существенную часть таких цыплят в зелёный цвет.
Перекрашивание цыплят может понадобиться Персею в том случае, если коварный Змей начнёт обманывать или ослеплять Персея с помощью посылки к нему своих змейских цыплят, естественно, тоже чёрных, как и зондирующие ватаги Персея. В этом случае Персею понадобится ещё один запасной фоточувствительный элемент, принимающий только зелёные стайки. При этом зеркальный щит Персея может быть один, а разделение принимаемых цыплят на черных и зелёных осуществляется интерференционным зеркальным контротражателем - небольшой плоской стеклянной пластинкой с многослойным диэлектрическим покрытием перед фокусом зеркала, отражающей чёрных на один чувствительный элемент и пропускающей зелёных на другой (черепок 10).
![[]](/img/g/gubanow_b_s/ggubanov_b_s07/07-1.jpg)
![[]](/img/g/gubanow_b_s/ggubanov_b_s07/07-2.jpg)
![[]](/img/g/gubanow_b_s/ggubanov_b_s07/07-3.jpg)
![[]](/img/g/gubanow_b_s/ggubanov_b_s07/07-4.jpg)
![[]](/img/g/gubanow_b_s/ggubanov_b_s07/07-5.jpg)
![[]](/img/g/gubanow_b_s/ggubanov_b_s07/07-6.jpg)
![[]](/img/g/gubanow_b_s/ggubanov_b_s07/07-7.jpg)