Radar , viết tắt của RAdio Detector And Ranging , là một hệ thống phát hiện sử dụng sóng vô tuyến để xác định phạm vi, góc hoặc vận tốc của vật thể. Nó có thể tìm thấy các vật thể như máy bay, tàu thủy, tàu vũ trụ, tên lửa dẫn đường, xe cơ giới, hình thái thời tiết và địa hình. Hệ thống radar phát ra tín hiệu vô tuyến dưới dạng sóng; Sóng này sau đó chạm vào một vật thể và bật trở lại, cho phép hệ thống radar tính toán khoảng cách của vật thể đó dựa trên thời gian để tín hiệu quay trở lại.
Khái niệm radar đã có từ thế kỷ 19 khi Heinrich Hertz chứng minh rằng sóng vô tuyến có thể bị phản xạ bởi các vật thể kim loại. Tuy nhiên, radar mà chúng ta biết ngày nay được phát triển vào những năm 1930 và 1940, chủ yếu dùng cho quân sự trong Thế chiến thứ hai. Kể từ đó, nó đã phát triển thành một công cụ quan trọng để điều hướng trong cả lĩnh vực quân sự và dân sự.
Để hiểu cách các hệ thống radar hoạt động, điều cần thiết là phải nắm được những kiến thức cơ bản về sóng điện từ. Khi radar truyền tín hiệu, nó sẽ phát ra sóng điện từ truyền trong không khí với tốc độ ánh sáng, xấp xỉ \(3.00 \times 10^8\) mét mỗi giây. Phương trình tính khoảng cách ( \(D\) ) đến một vật thể khi biết thời gian ( \(T\) ) để tín hiệu radar quay trở lại được cho bởi:
\(D = \frac{c \times T}{2}\)trong đó \(c\) là tốc độ ánh sáng. Việc chia cho 2 là cần thiết vì tín hiệu truyền đến vật thể và quay lại, bao phủ khoảng cách gấp đôi.
Có một số loại hệ thống radar, mỗi loại được thiết kế cho các mục đích cụ thể:
Radar không thể thiếu trong việc dẫn đường của tàu thuyền và máy bay. Nó giúp tránh va chạm, điều hướng trong thời tiết xấu và tiến hành các hoạt động tìm kiếm cứu nạn.
Hiệu ứng Doppler, được đặt theo tên của nhà vật lý người Áo Christian Doppler, là sự thay đổi tần số hoặc bước sóng của sóng liên quan đến người quan sát chuyển động so với nguồn sóng. Trong công nghệ radar, hiệu ứng Doppler được sử dụng để đo vận tốc của vật thể được phát hiện. Radar Doppler có thể xác định tốc độ của một vật thể chuyển động bằng cách quan sát sự thay đổi tần số của tín hiệu radar phản hồi. Điều này đặc biệt hữu ích trong dự báo thời tiết để đo tốc độ và hướng gió.
Mặc dù có hiệu quả nhưng hệ thống radar vẫn có những hạn chế:
Để khắc phục những hạn chế này, công nghệ radar đã có những tiến bộ đáng kể:
Mặc dù điều hướng vẫn là ứng dụng chính của hệ thống radar nhưng việc sử dụng chúng còn mở rộng sang nhiều lĩnh vực khác nhau:
Công nghệ radar đóng một vai trò quan trọng trong các hệ thống định vị hiện đại cho cả mục đích dân sự và quân sự. Bằng cách phát ra sóng vô tuyến và phân tích tiếng vang, hệ thống radar có thể phát hiện và theo dõi các vật thể ở khoảng cách lớn. Bất chấp những hạn chế của nó, những tiến bộ liên tục trong công nghệ radar vẫn tiếp tục cải thiện độ chính xác, độ phân giải và độ tin cậy của nó. Là một công cụ linh hoạt, các ứng dụng của radar trải rộng từ việc đảm bảo an toàn cho việc di chuyển trên biển và trên không đến nâng cao khả năng dự báo thời tiết và góp phần khám phá không gian. Hiểu các nguyên tắc đằng sau radar và các ứng dụng đa dạng của nó cho phép chúng tôi đánh giá cao tác động của nó đối với sự an toàn, nghiên cứu khoa học và hoạt động hàng ngày trên các lĩnh vực khác nhau.
