เรดาร์ ซึ่งย่อมาจาก RAdio Detection And Ranging เป็นระบบตรวจจับที่ใช้คลื่นวิทยุเพื่อกำหนดช่วง มุม หรือความเร็วของวัตถุ สามารถค้นหาวัตถุต่างๆ เช่น เครื่องบิน เรือ ยานอวกาศ ขีปนาวุธนำวิถี ยานยนต์ การก่อตัวของสภาพอากาศ และภูมิประเทศ ระบบเรดาร์จะส่งสัญญาณวิทยุออกไปในรูปคลื่น จากนั้นคลื่นนี้จะกระทบวัตถุและสะท้อนกลับ ทำให้ระบบเรดาร์สามารถคำนวณระยะทางของวัตถุตามเวลาที่ใช้เพื่อให้สัญญาณกลับมา
แนวคิดเรื่องเรดาร์มีมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 เมื่อไฮน์ริช เฮิรตซ์แสดงให้เห็นว่าคลื่นวิทยุสามารถสะท้อนด้วยวัตถุที่เป็นโลหะได้ อย่างไรก็ตาม เรดาร์ที่เรารู้จักในปัจจุบันได้รับการพัฒนาในช่วงทศวรรษปี 1930 และ 1940 โดยหลักๆ แล้วใช้เพื่อการใช้งานทางทหารในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง นับตั้งแต่นั้นมาได้พัฒนาเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการนำทางทั้งในด้านทหารและพลเรือน
เพื่อให้เข้าใจวิธีการทำงานของระบบเรดาร์ จำเป็นต้องเข้าใจพื้นฐานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อเรดาร์ส่งสัญญาณ จะปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เดินทางผ่านอากาศด้วยความเร็วแสง ซึ่งมีค่าประมาณ \(3.00 \times 10^8\) เมตรต่อวินาที สมการในการคำนวณระยะทาง ( \(D\) ) ไปยังวัตถุเมื่อทราบเวลา ( \(T\) ) ที่ใช้เพื่อให้สัญญาณเรดาร์กลับมาหาได้จาก:
\(D = \frac{c \times T}{2}\)โดยที่ \(c\) คือความเร็วแสง จำเป็นต้องหารด้วย 2 เนื่องจากสัญญาณจะเดินทางไปที่วัตถุและย้อนกลับ ซึ่งครอบคลุมระยะทางสองเท่า
มีระบบเรดาร์หลายประเภท แต่ละประเภทได้รับการออกแบบมาเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะ:
เรดาร์เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการนำทางเรือและเครื่องบิน ช่วยในการหลีกเลี่ยงการชน การนำทางผ่านสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย และการดำเนินการค้นหาและช่วยเหลือ
ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ ซึ่งตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย คริสเตียน ดอปเปลอร์ คือการเปลี่ยนแปลงความถี่หรือความยาวคลื่นของคลื่นสัมพันธ์กับการที่ผู้สังเกตเคลื่อนที่สัมพันธ์กับแหล่งกำเนิดของคลื่น ในเทคโนโลยีเรดาร์ เอฟเฟกต์ดอปเปลอร์ใช้ในการวัดความเร็วของวัตถุที่ตรวจพบ เรดาร์ดอปเปลอร์สามารถกำหนดความเร็วของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ได้โดยการสังเกตการเปลี่ยนแปลงความถี่ของสัญญาณเรดาร์ที่ส่งคืน สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการพยากรณ์อากาศเพื่อวัดความเร็วและทิศทางลม
แม้จะมีประสิทธิภาพ แต่ระบบเรดาร์ก็มีข้อจำกัด:
เพื่อเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ เทคโนโลยีเรดาร์ได้เห็นความก้าวหน้าที่สำคัญ:
แม้ว่าการนำทางยังคงเป็นแอปพลิเคชั่นหลักสำหรับระบบเรดาร์ แต่การใช้งานก็ขยายออกไปในสาขาต่างๆ:
เทคโนโลยีเรดาร์มีบทบาทสำคัญในระบบนำทางสมัยใหม่เพื่อวัตถุประสงค์ทั้งทางพลเรือนและการทหาร ด้วยการเปล่งคลื่นวิทยุและวิเคราะห์เสียงสะท้อน ระบบเรดาร์สามารถตรวจจับและติดตามวัตถุในระยะไกลได้ แม้จะมีข้อจำกัด แต่ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีเรดาร์ยังคงปรับปรุงความแม่นยำ ความละเอียด และความน่าเชื่อถืออย่างต่อเนื่อง ในฐานะเครื่องมืออเนกประสงค์ แอปพลิเคชั่นของเรดาร์ครอบคลุมตั้งแต่การรับรองการเดินทางทางทะเลและทางอากาศอย่างปลอดภัย ไปจนถึงการเพิ่มประสิทธิภาพการพยากรณ์อากาศและการมีส่วนร่วมในการสำรวจอวกาศ การทำความเข้าใจหลักการเบื้องหลังเรดาร์และการใช้งานที่หลากหลายทำให้เราเข้าใจถึงผลกระทบของเรดาร์ที่มีต่อความปลอดภัย การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และการปฏิบัติงานประจำวันในภาคส่วนต่างๆ
