تعرف على عمل الرادار

تكنولوجيا
تعرف على عمل الرادار

نتحدث في هذا التقرير عن عمل الرادار حيث يستعمل الرادار وهو عبارة عن مستشعر كهرومغناطيسي من أجل الكشف عن كل الأجسام، وتحديد الموقع الخاص بها، وتتبعها والتعرف عليها على بعد مسافات كبيرة، إذ يعمل الرادار من خلال نقل الطاقة الكهرومغناطيسية ناحية الأشياء والتي تعرف الأهداف، ومراقبة الأصداء التي تعود منها.

وقد تكون تلك الأهداف عبارة عن سفن أو طائرات أو مركبات الفضائية أو سيارات، أو حتى طيور، أو حشرات، أو أمطار، وقد يحدد أيضا شكل وحجم الأهداف وموقعها، وسرعتها، كما يكشف عن الأهداف البعيدة ويقوم بتحديد بعدها بدقة حتى مع وجود الأحوال الجوية السيئة وهذا أبرز الذي يميزه عن أجهزة الاستشعار البصرية والأشعة تحت الحمراء.

كيفية عمل الرادار

ويستعمل الرادار موجات الراديو بدلًا من أن يستعمل الموجات الصوتية؛ لأنها تستطيع أن تصل إلى مسافات كبيرة، واستطاعتها ان تؤدي عملها حتى عندما تكون ضعيفة، ولكي نفهم طريقة عمل الرادار يمكن أن نستعمل الرادار الكاشف عن الطائرات كمثال، إذ يشغل الرادار الجهاز الذي يطلق موجات الراديو ذات التردد العالي لميكروثانية.

بعدها يغلق الجهاز الذي يبث الموجات، و يشغل الجهاز المستقبل للصدى المرتد، إذ يقيس الوقت المستغرق لوصول الصدى، فإذا كانت سرعة موجات الراديو نحو 1000 قدم/ميكرو ثانية ≈304.8 م/ميكرو ثانية، فإنه يمكن في تلك الحالة أن نقيس المسافة نحو الطائرة بدقة كبيرة، وفي حال وجود معدات خاصة لضبط الإشارات فإنه يمكن تحديد سرعتها بدقة أيضا.

ببالنسبة لأجهزة الرادار الأرضية فإنها تكون متأثرة بأكثر من عامل بالمقارنة مع أجهزة الرادار الجوية، فعندما تُطلق إشارات الرادار فمن المحتمل أن يستقبل الأصداء من الكثير من الأجسام مثل المباني أو حتى من الجبال، ولكي نتجنب ذلك فإن أجهزة الرادار لدى الشرطة تكون في العادة من نوع Doppler، إذ تكون أشعة الرادار تركز على نحو ضيق لكي تصطدم بسيارة واحدة، وقد تستعمل تقنية الليزر لكي نقيس سرعة السيارات حاليا، وتسمى تقنية lidar، حيث تعتمد على استعمال الضوء بدلا من موجات الراديو.

مخترع الرادار

يعد روبرت واطسون واط من أبرز المخترعين، حيث ولد في سنة 1892م في أنجوس باسكتلندا، حيث تخرج من جامعة سانت أندروز، ثم عمل في المكتب البريطاني للأرصاد الجوية، وهي المنظمة الأساسية الخاصة بالتنبؤ بالطقس في البلاد، ثم صمم أجهزة خلال عمله في سنة 1917م، يمكن لها أن تقوم بتحديد موقع العواصف الرعدية.

ثم قام واتسون وات بصياغة عبارة “الأيونوسفير” في سنة 1926م، وعليه عُين مديرا للبحوث المختصة بأشعة الراديو في المختبر الفيزيائي الوطني البريطاني في سنة 1935م، حيث تمكن من إكمال بحثه لتطوير نظام رادار يمكنه أن نحدد موقع الطائرات، لكي يحصل على براءة اختراع بريطانية في شهر أبريل من سنة 1935م

مخترعون ساهموا في تطوير الرادار

بالرغم أن واتسون واط هو أول من صمم نظامًا متقدمًا  للرادار في سنة 1935م، غير أن الكثير من المخترعين الاخرين أخذوا مفهومه الأصلي عنه، وقاموا بتطويره وتحسين عمله بمرور السنوات، حتى بلغ الرادار ما هو عليه الآن، ومن أبرز المخترعين الذين ساهموا في تطوير الرادار،  هاينريش هيرتز، جيمس كلير ماكسويل، كريستيان أندرياس دوبلر، الدكتور روبرت رينز، لويس والتر ألفاريز، وجون لوجي بيرد.

التعريف بالرادار

يعتبر جهاز الرادار، جهاز استشعار كهرومغناطيسي يستعمل في عمليات التتبع، وتحديد المواقع، والتعرف على أجسام مختلفة من مسافات بعيدة، وقد يتمكن الرادار من ان يحدد حجم تلك الأجسام وشكلها، ويعتمد مبدأ عمل الرادار على بث الطاقة الكهرومغناطيسية باتجاه أهداف جرى تحديدها سلفًا، ومراقبة الأصداء العائدة منها، وقد تكون تلك الأهداف طائرات، أو سفن، أو مركبات فضائية، أو سيارات، أو حتى طيور.

وتتسم أجهزة الرادار عن أجهزة الاستشعار البصرية، وأجهزة الأشعة تحت الحمراء في أنها قادرة على أن تكشف عن الأجسام البعيدة بدقة حتى في حال وجود ظروف جوية عسيرة، والرادار الدوبلر Doppler هو عبارة عن رادار متخصص في تحديد سرعة الأجسام، ويستند مبدأ عمله على العلم بأن الموجات التي ينتجها الجسم ستتجمع عندما يقترب الفرد أو الجهاز منها، وستنتشر عند ابتعاده عنها، مثل الرادار المستعمل لمراقبة سرعة السيارات.

أنواع أجهزة الرادار

هناك أكثر من نوع من أجهزة الرادار التي تتنوع بتنوع استعمالاتها، ومنها ما يلي، وأجهزة الرادار البحرية، تستعمل من أجل تحديد اتجاه السفن والمسافة بينها لتجنب اصطدامها، وتحديد مواقعها في البحر اعتمادًا على مراجع ثابتة مثل الجزر، وأجهزة الرادار الجوية، حيث يجرى تجهيز الطائرات بأجهزة الرادار، من أجل تجنب إعاقة مسارها، ولكي نحدد قراءات الارتفاع الجوي بدقة، وهناك أجهزة الرادار في أنظمة توجيه الصواريخ، تستعمل في الطائرات العسكرية من أجل تحديد وجهات الصواريخ، وهناك أجهزة الرادار في البحوث البيولوجية، مثل تلك المستعملة لتتبع أنماط هجرة الحيوانات والطيور، وهناك أجهزة الرادار الخاصة بالطقس، تستعمل من أجل زيادة دقة التنبؤ بالحالة الجوية.

مبدأ عمل الرادار

يعمل مبدأ عمل الرادار وفق استعمال الصدى، إذ يجرى تشغيل جهاز الإرسال المخصص لهذا وإطلاق موجات الراديو ذات التردد الكبير والشدة التي تتراوح بين القصيرة والطويلة باتجاه جسم محدد، قد يكون طائرة أو سفينة أو غير ذلك وانتظار عودة الصدى واستقباله من خلال أجهزة استقبال خاصة وحساب الوقت المستغرق لهذا، مع احتساب تأثير دوبلر للصدى أيضا، ويجرى استخدام موجات الراديو حيث أنها  ذات سرعة انتقال تقارب سرعة الضوء.

كما يكون في مقدورها ان تنتقل على بعد مسافات طويلة، كما أنها لا تسبب للإزعاج مثل موجات الصوت، بالإضافة إلى القدرة على ملاحظتها واكتشافها بالرغم من بهتانها، ويجرى استعمال الرادار قياس المسافة التي تبعدها الأجسام بدقة كبيرة، وباستعمال حساب الإزاحة الناتجة من تأثير دوبلر يجرى احتساب سرعة تحرك الجسم بدقة كبيرة أيضا.

ولا يجب أن نستعمل الرادار الذي يعتمد على موجات الراديو في المجال الأرضي، إذ يصطدم بالعديد من الأجسام عند إطلاقه وذلك قد يسبب ارتباكا، إذ تفصل الشرطة الموجات العائدة من الأجسام وترشيحها آخذين بالاعتبار فقط المتعرضة لتأثير دوبلر من أجل تحديد سرعة السيارات، لذلك جرى استعمال موجات الليزر والضوء عوضا عن موجات الراديو وتسمى تلك التقنية باسم ليدار.