В науке и технике бывают случаи, когда появление новых приборов, предназначенных для измерения и наблюдения известных физических величин, приводит к открытию качественно новых явлений природы и, как следствие, к существенному прогрессу в создании технических средств.
В 70-е годы в России была создана уникальная высокоэффективная низкочастотная гидроакустическая приемная стационарная антенная система, несколько экземпляров которой находятся в эксплуатации в Тихом океане вблизи берегов России.
Приемная антенна представляет собой двухрядную плоскую дискретную фазированную решетку площадью 750 м (100 м — длина, 7,5 м — высота).
Антенна содержит 2400 гидрофонов, размещенных в двух плоскостях, по 1200 гидрофонов в каждой плоскости. Плоскости разнесены в пространстве на 0,25 l в (где l в-длина волны верхней частоты рабочего диапазона).
Конструктивно гидрофоны объединены в 120 вертикальных линеек, по 20 гидрофонов в каждой (два вертикальных ряда по 10 штук).
Плоскость антенны наклонена конструктивно на 5° вверх.
Для повышения надежности антенны гидрофоны вертикальных рядов электрически соединены последовательно-параллельно.
Для уменьшения помех, принимаемых с тыльной стороны антенны, вместо традиционного экрана использован способ так называемого "электрического" экранирования. На базе двухрядной акустической линейки путем специального включения сигналов от двух вертикальных рядов гидрофонов формируется характеристика направленности формы "кардиоида", обеспечивающая малый уровень приема сигналов с тыльной стороны.
Отличительной особенностью схемы формирования "кардиоиды" является то, что она обеспечивает практически форму характеристики направленности независимую от частоты в широком диапазоне частот ниже ¦ в.
Конструктивно гидрофоны антенны линейки размещаются на специальной несущей конструкции (КМЧ), которая обеспечивает возможность буксировки антенны морем к месту установки, установку антенны в заданное положение у дна океана, удержание ее в рабочем положении с высокой точностью при воздействии течений со скоростью до 2 узлов, подъем антенны на поверхность моря (при необходимости).
Антенна удерживается у дна с помощью двух якорей, весом по 60 тонн каждый.
На КМЧ кроме 120 линеек, образующих зеркало антенны, размещены два ненаправленных гидрофона, разнесенных примерно на 70 м по горизонтали, которые предназначены для контроля за уровнем помех в районе установки антенны.
Информация, принимаемая 120 акустическими линейками и двумя ненаправленными гидрофонами, передается на береговой пост по двум маложильным кабелям типа СПЭК-4 с сохранением амплитудно-фазовых соотношений между передаваемыми сигналами, что позволяет на береговом посту формировать требуемые характеристики направленности в горизонтальной плоскости в секторе ± 90° от нормали к плоскости антенны.
Электронная аппаратура, обеспечивающая формирование кардиоидных характеристик направленности у приемных акустических линеек и передачу информации от них по кабелям, размещается в герметичных корпусах на КМЧ.
Электропитание электронной аппаратуры осуществляется по тем же кабелям с берегового поста.
Глубина места установки антенной системы примерно 200 м. Центр зеркала антенны удален от дна примерно на 15 м. Вынос антенной системы от берегового поста » 25 км.
По своей значимости для науки и техники создание такой антенной системы в России можно поставить в один ряд с созданием в 1956 году радиотелескопа с фазированной антенной решеткой в виде сектора цилиндра с радиусом 100 м и созданием в 1975 году оптического телескопа с диаметром зеркала 6 метров.
Наличие в эксплуатации описанных выше антенных систем позволяет получать при минимальных эксплуатационных расходах целый ряд новых фундаментальных результатов при мониторинге океана. В качестве примера таких возможностей отметим следующее.
В 1995-1996 годах на базе одной из действующих антенных систем на Камчатке совместно с учеными Института прикладной физики РАН и американскими учеными специалисты ЦНИИ "Морфизприбор" под руководством автора создали пункт приема специальных сигналов от низкочастотного излучателя, расположенного вблизи одного из Гавайских островов (расстояние порядка 5000 км). Работа проводится в рамках международной программы "Акустическая термометрия океанского климата" (АТОК).
Предполагается, что многолетние измерения среднего времени распространения сигналов на протяженной стационарной трассе позволят наблюдать за динамикой измерения во времени температуры воды Тихого океана и тем самым оценивать изменение температурного режима на планете Земля.
В последние годы в различных странах (Россия, США, Япония, Италия и др.) создаются крупномасштабные глубоководные черенковские детекторы нейтрино, предназначенные для поиска нейтрино сверхвысоких энергий от астрофизических источников (в частности, от ядер активных галактик). Стоимость таких детекторов чрезвычайно высока. Так, например, ориентировочная стоимость КМЗ-проекта (США) с регистрирующим объемом 1 куб. км. оценивается в 50-100 млн. долларов.
В то же время, выполненные совместно с учеными Института ядерных исследований РАН и Акустического института им. акад. Н.Н.Андреева оценки показывают, что на базе рассматриваемых антенных систем можно создать альтернативный КМЗ-проекту крупномасштабный акустический нейтринный телескоп для детектирования взаимодействий космических нейтрино супервысоких энергий (1020 электронвольт и выше) с водами океана в объеме 100 кубических километров и более при существенно более низкой стоимости. В настоящее время разрабатывается проект такого телескопа.
И это далеко не полный перечень задач, которые можно решать с использованием действующих приемных гидроакустических антенн.
Одна из целей настоящего доклада — привлечь внимание ученых всего мира к тому факту, что в России имеются действующие уникальные стационарные гидроакустические приемные антенные системы, позволяющие проводить широкий круг экспериментальных исследований в Тихом океане вблизи берегов России.
-----------------------------------
С уважением, kregl
Мерзавцы какие - M.Lukin06.08.2005 11:48:22 (180, 197 b)
