Для изучения ветра в воздух запускают резиновый шар, наполненный самым легким газом — водородом. Раньше за шаром следили с помощью специальных зрительных труб. Дальность наблюдения при этом, естественно, получалась небольшой. Сейчас для наблюдения нередко используют радиолокатор, который гораздо дольше «не выпускает» шар из виду.
С помощью радиолокаторов удается обнаружить приближение дождевого фронта. На экране в этом случае появляются яркие пятна, движущиеся в определенном направлении. Очень короткие радиоволны позволяют нащупать и облака, находящиеся на огромном расстоянии от станции; удается точно определить место образования урагана и т. д. Все эти данные имеют большое практическое значение.
О других применениях радиолокации мы еще будем рассказывать дальше.
РАДИО И ТРАНСПОРТ
Радиомаяки и пеленгаторы
В течение столетий моряки, находясь в открытом море, определяли местоположение своего корабля по небесным светилам и компасам. Но плохая погода, облачность, туман нередко были причиной того, что корабль сбивался с курса, терял ориентировку. Требовалось надежное средство, с помощью которого можно было бы определять местоположение корабля независимо от времени суток и состояния погоды. Необходимость в таком средстве особенно возросла после того, как появился воздушный транспорт. Таким надежным средством ориентировки кораблей и самолетов явилась радионавигация. В настоящее время на каждом достаточно крупном самолете или на большом морском судне имеется не один, а несколько радиоприборов, позволяющих быстро и очень точно определять, где находится движущийся корабль.
В нашей стране в 1917–1918 годах инженерами Петроградского политехнического института был разработан принцип действия радиомаяков. С конца двадцатых годов радиомаяки стали уже широко применяться как на морских, так и на воздушных трассах страны.
Радиомаяки — это наземные радиопередающие станции, снабженные специальными антеннами, излучающими радиоволны в определенных направлениях.
Посмотрим, как работают радиомаяки, которые позволяют летчику держать определенное направление (курс) полета. Такие маяки называют курсовыми.
Принцип работы курсового радиомаяка можно понять из рис. 6.
Рис. 6. Принцип работы курсового маяка.
Предположим, самолету дано задание доставить пассажиров из пункта А в пункт Б. Радиомаяк находится в пункте Б и на определенной волне излучает радиосигналы в направлении трассы. Чаще всего такими сигналами служат буквы А (по азбуке Морзе — точка — тире) и Н (тире — точка), передаваемые поочередно. Штурман самолета, включив приемник, настраивается на волну маяка. В случае, если самолет летит по трассе и находится, например, в пункте 1, оба сигнала слышны одинаково громко. Если же самолет сбился с курса и оказался в стороне от трассы, например, в пункте 2, то штурман более отчетливо услышит сигналы, соответствующие букве А. Оказавшись по другую сторону от трассы, например в пункте 3, штурман услышит отчетливее другие сигналы, соответствующие букве Н. Значит, по сигналам радиомаяка нетрудно поддерживать нужное направление полета.
Мы рассказали о самом простом и распространенном типе радиомаяков. Есть и другие, более сложные радионавигационные устройства. Они позволяют более точно определять направление полета и находить свой аэродром. Созданы приборы, позволяющие совершать «слепую» посадку самолета в условиях тумана или снегопада.
Для рыболовных судов очень важно по окончании лова найти наиболее короткий путь в порт. Для них в портах устанавливаются особые «приводные» радиомаяки. Маяки такого типа ценны тем, что для приема их сигналов и ориентировки достаточно иметь на судне небольшой радиоприемник.
Широко применяются в навигации радиопеленгаторы.
Радиопеленгатор — это приемное устройство, антенна которого может принимать радиосигналы только с какого-либо одного направления. По форме антенна пеленгатора напоминает прямоугольную рамку, поэтому такую антенну называют рамочной.
Действие рамочной антенны показано на рис. 7.
Рис. 7. Действие приемной рамки радиопеленгатора.
Стрелками дано направление, откуда приходит радиоволна передатчика, который нужно запеленговать.
Если плоскость рамки находится под прямым углом к направлению приходящей радиоволны, то в вертикальных участках рамочной антенны будут возникать электрические токи. Как видно из рисунка, эти токи, изображенные стрелками, равны по величине и направлены друг другу навстречу. Поэтому они взаимно уничтожаются, и радиосигнал не будет услышан.
Но повернем рамку так, чтобы она встала ребром в приходящей волне. Теперь радиоволна подойдет к левой стороне рамки чуть-чуть раньше, чем к правой, поэтому токи, возникшие в обеих половинках рамки, окажутся уже не одинаковы по величине и не уничтожат друг друга. В результате сигнал будет принят приемником.
Оператор, работающий на радиопеленгаторе, устанавливает рамочную антенну так, чтобы громкость принятого сигнала была наименьшей, и этим определяет направление, в котором находится передатчик пеленгатора.
Радиопеленгаторы располагаются в разных местах побережья. На запросы с кораблей их операторы сообщают по радио необходимые данные. Штурман корабля, пользуясь этими данными, проводит на карте несколько прямых линий, пересечение которых дает местоположение корабля.
На больших кораблях устанавливаются свои радиопеленгаторы. С их помощью определяется направление на береговые передатчики, расположенные в заранее известных пунктах. Это также позволяет установить место, где находится корабль.
Радиомаяки и радиопеленгаторы сыграли большую роль в налаживании бесперебойной работы морского и воздушного транспорта. Героические перелеты Чкалова, Громова, Коккинаки и других отважных летчиков были бы невозможны без четкой радионавигационной службы.
Дальние рейсы морских кораблей обслуживаются теперь целой системой радиомаяков и пеленгаторов. При этом точность, с которой определяется местоположение корабля, исключительно велика. При расстоянии в 2000 километров от берега ошибка в определении места не превышает сотни метров!
В морском порту и на аэродроме
В современном морском порту жизнь не прекращается ни на минуту. Один за другим к причалам подходят огромные океанские корабли, начинается выгрузка привезенных грузов. Другие корабли, наоборот, медленно отваливают от причалов, уходя в рейс. Непрерывно в разных направлениях снуют моторные лодки, катеры, глиссеры. Медленно проплывают огромные баржи.
Руководить жизнью порта — дело нелегкое. Особенно это трудно в темные туманные ночи, когда даже мощный луч прожектора оказывается бессильным пробить густую пелену тумана.
В такой сложной обстановке на помощь снова приходят радиоприборы. Их немало на диспетчерском пункте. Отсюда ведется непрерывная радиосвязь с подходящими к порту кораблями. Радиолокационная станция «кругового обзора» позволяет видеть на экране взаимное расположение движущихся кораблей. Короткие радиокоманды указывают каждому кораблю, куда ему надлежит двигаться.
Большие корабли имеют свои радиолокаторы кругового обзора. На их экранах отчетливо видны очертания берегов, бухты, встречные корабли, буи (рис. 8).
Рис. 8. Изображение на экране судовой радиолокационной станции.
Благодаря этому корабль может в любую погоду выбрать правильный путь, не рискуя столкнуться с другими судами.
Не меньшую роль играет радио и в организации бесперебойной работы аэропортов. Диспетчер аэропорта, наблюдая за экраном локационной станции, видит самолеты, направляющиеся к аэродрому. Он дает им по радио различные указания, в результате чего пропускная способность аэропорта увеличивается в несколько раз.