Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2008 № 12 Страница 3

При достаточно большом количестве единичных элементов ФАР способна отслеживать множество объектов, идущих с различными скоростями в разных местах поля обзора, различать отдельные цели в плотной группе… Достоинства ФАР так велики, что практически все современные радиолокационные станции — стационарные и подвижные, корабельные и самолетные — используют именно такие антенны.

Однако есть у антенных решеток и недостатки. Главный «минус» ФАР — малый коэффициент усиления, поскольку излучение от ячеек решетки идет во все стороны, а не концентрируется в нужной. В результате для той же дальности приходится увеличивать мощность передачи и чувствительность приема. Поэтому нынешние противоракетные локаторы, повторим, чудовищно мощны и огромны.

Тем не менее, сегодня на вооружении Войск ракетно-космической обороны Российской Федерации стоят несколько типов РЛС, способных обнаруживать и отслеживать баллистические ракеты противника, наводить на них наши противоракеты. Кроме того, их можно использовать (и используют) для слежения за космическими объектами.

У Мурманска, Мукачева, Севастополя, Иркутска и на противоракетном полигоне у озера Балхаш долгое время работают наиболее старые станции «Днепр». Дополнить или заменить их должны новые «Дарьял-УМ».

Недавно на самом важном — северном направлении, в Печоре, построена первая станция типа «Дарьял». Вторая такая же (в Габале) прикрыла южное направление.

Совсем недавно появились первые сообщения и о новой радиолокационной станции системы предупреждения о ракетном нападении «Воронеж-М», строительство которой в 2006 году было закончено в Ленинградской области, в районе поселка Лехтуси.

Антенна РЛС «Воронеж» в Лехтуси имеет размеры с многоэтажный дом.

Эта РЛС уникальна уж тем, что на ее создание затрачено всего лишь два года, в то время как РЛС прошлого поколения строились от 5 до 9 лет. Такое стало возможным благодаря новой технологии конструирования и сооружения подобных станций, пояснил главный конструктор «Воронежа» Валерий Карасев из Радиотехнического института имени академика А.Л. Минца.

«Современная аппаратура настолько компактна, что ее легко можно разместить в небольших быстровозводимых модулях или контейнерах, — рассказал Валерий Иванович. — Таким образом «Воронеж-М» представляет собой антенну и несколько контейнеров с электронным оборудованием, которые собираются на предприятии и уже в готовом виде доставляются для монтажа на стройплощадку».

Схема действия загоризонтной РЛС.

Эта особенность радиолокационных систем нового поколения дает возможность не только значительно сократить расходы на их создание, но и более чем на 40 % снизить затраты на содержание.

Немаловажен и тот факт, что обработка полученных сигналов на станции производится в цифровом виде. Аппаратура не только миниатюрная, так она еще и более точная, нежели использовавшаяся ранее аналоговая. Но своим техническим характеристикам «Воронеж» превосходит станции «Днепр» и «Дарьял», которые были созданы в советское время, и способна контролировать территорию от Шпицбергена на севере до Марокко на юге. Причем она видит не только ракеты, но и самолеты или вертолеты.

Обслуживают станцию всего 15 человек, в то время как для «Дарьяла» требовалось 2000 сотрудников. Кроме того, «Воронеж» потребляет гораздо меньше энергии — 0,7 мегаватт («Дарьял» — 50 мегаватт).

В. ЧЕТВЕРГОВ

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ

Графеновый прорыв

Исследователи шутят, что каждое научное открытие проходит через три стадии. Сначала в него никто не верит. Потом начинают подозревать, что «в этом что-то есть». И наконец, о нем говорят: «Да кто же этого не знает?!»

Создатели тончайшего в мире материала — графена — Андре Гейм и Константин Новоселов находятся как раз на втором этапе. Поначалу им никто не верил, а недавно они стали лауреатами премии Европейского физического общества. Впереди — широкое внедрение сделанного ими открытия.

Весьма престижная в мире физиков награда досталась нашему соотечественнику, работающему сейчас в Университете Манчестера (University of Manchester) в Великобритании, и его нидерландскому коллеге за «открытие и выделение свободного одноатомного слоя углерода и объяснение его выдающихся электронных свойств».

Такова формулировка жюри отделения физики конденсированных сред Европейского физического общества (European Physical Society).

Ну а чтобы стало понятно, что к чему — несколько слов пояснения. Как известно, углерод встречается в природе в различных формах — графит, уголь, алмаз. Недавно к ним добавились еще карбин, фуллерены и нанотрубки.

Про графит, уголь и алмаз написано во всех школьных учебниках. Поэтому здесь скажем подробнее о новых формах.

Карбин — это линейный полимер углерода, молекулы которого представляют собой длинные тонкие цепочки из углеродных атомов. Фуллерены — это полые молекулы, по форме представляющие собой полые шары или, точнее, многогранники, состоящие из большого количества — до 560 атомов углерода. А нанотрубки — это и в самом деле трубчатые структуры из тех же атомов углерода. Диаметром они бывают от одного до нескольких десятков нанометров, а длина этих молекул достигает нескольких микрон.

Графен же (graphene, С62Н20) представляет собой тончайшую — в один атом толщиной! — пленку из тех же атомов углерода, объединенных в строгую гексогональную геометрическую структуру. Этот материал был получен исследователями в 2004 году фантастически простым образом. Ученые провели мягким графитовым карандашом по бумаге, а затем «промокнули» ее клейкой лентой, как криминалисты в фильмах, когда снимают отпечатки пальцев преступников на месте происшествия. В результате на пленке остался тончайший слой углерода.

Константин Новоселов

Андре Гейм

Все было так просто, что поначалу профессору Андре Гейму и его коллеге никто просто не поверил. Неужто можно столь обыденным способом отделить от графитового массива тончайшую, в один атомарный слой, пленку графита?

Ученым не верили настолько, что статьи, посылаемые ими в научные журналы, никто не принимал всерьез. А когда наконец удосужились проверить метод, то получили нужный результат далеко не сразу — во всяком деле необходимы навыки и определенный опыт. Но получили!

Совместная работа выходца из Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН (Черноголовка) и голландского исследователя в Университете Манчестера началась в 2001 году. Поначалу они работали порознь. Но когда Андре Гейм, адъюнкт-профессор одного из университетов Нидерландов, был приглашен на должность директора Центра мезонауки и нанотехнологии Манчестерского университета, он, в свою очередь, пригласил поработать вместе с ним молодого коллегу — стипендиата Фонда Леверхульма Константина Новоселова, с которым познакомился на одном из международных симпозиумов.

Как видите, в графите графеновые пленки слабо связаны между собой.

Наловчившись получать тончайшие углеродные пленки, ученые стали исследовать их свойства. И выяснили, что слой графита толщиной в один атом обладает рядом ценных, а порой и неожиданных свойств. Так, эта немыслимо тонкая пленка — в миллион раз тоньше листка обычной писчей бумаги! — обладает высокой прочностью, гибкостью, а главное — стабильностью свойств.

Кроме того, графен имеет высокую тепло- и электропроводность. А для полупроводниковой промышленности как раз необходимы материалы, в которых бы носители электрического заряда — электроны — могли перемещаться без помех. Дело в том, что всюду, где электроны натыкаются на препятствия и отклоняются от заданного прямого пути, идет выделение тепла. Кроме того, подобные потери ограничивают рабочую частоту работы тех или иных компонентов микроэлектронных схем.

Например, в кремнии электроны могут передвигаться относительно свободно. Но у арсенида галлия степень свободы электронов в 6 раз выше. Поэтому в мобильных телефонах и приемниках спутниковых сигналов используются микропроцессоры на основе именно арсенида галлия, а не кремния.

Так вот, это свойство, которое называется подвижностью электронов, в графеновых пленках близко к абсолютному идеалу; электроны практически не рассеиваются и весьма мало реагируют на изменения внешней среды.

Однако произвести точные замеры свойств графена ученым долгое время не удавалось — уж слишком тонка пленка. А потому только недавно выяснилось, что по подвижности электронов графен превосходит все известные на сегодня вещества и в 20 раз выше, чем в арсениде галлия. Это открывает блестящие возможности разработки новых, еще более скоростных, компонентов схем микроэлектроники. Речь уже пойдет не о мега- и гигагерцах, как в нынешних компьютерах, а о террагерцах, то есть в 1000 раз более высоких показателях.