Na przejściu fotonowym
Do drugiej dekady tego stulecia minęły trzy kierunki rozwoju, które są obecnie realizowane w przemyśle planety - para, elektron, atom. „Obecnie świat przechodzi na czwarty poziom, oparty na technologiach fotonowych” – zauważył znany szef krajowego przemysłu obronnego, szef grupy roboczej nr 19 Rady Naukowo-Technicznej Wojskowej Komisji Przemysłowej przy Rząd Federacji Rosyjskiej, akademik MAI, wykorzystuje właściwości fotonów, cząstek, które nie mają masy spoczynkowej i ładunku, co pozwala przezwyciężyć podstawowe fizyczne ograniczenia „klasycznej” elektroniki. Jednym z jego najważniejszych obszarów jest fotonika radiowa”.Na Zachodzie fotonika radiowa jest oznaczana terminem fotonika mikrofalowo-mikrofalowa, w Rosji na sugestię akademika Rosyjskiej Akademii Nauk Jurija Wasiljewicza Gulajewa i akademika MAI Aleksieja Nikołajewicza Szulunowa przyjęto termin „radiofotonika” , co jest już akceptowane przez niektórych zachodnich ekspertów.
Polega na modulacji promieniowania laserowego sygnałem mikrofalowym do dalszych przemian już w zakresie optycznym. Zastąpienie elektronu fotonem umożliwia poprawę funkcjonalnej konstrukcji sprzętu radiowego, usunięcie problemów z kompatybilnością elektromagnetyczną, zwiększenie szybkości i objętości przesyłu informacji o kilka rzędów wielkości, znaczne zmniejszenie masy, gabarytów i poboru mocy, np. tych samych radarów do wykrywania dalekiego i bardzo dalekiego zasięgu.
„Zrozumienie nieuchronności zastąpienia rozwiązań obwodów elektronicznych rozwiązaniami radiofotonowymi”, zauważa Aleksiej Nikołajewicz, „przyszło w związku z osiągnięciem granicznych właściwości technologicznych zintegrowanej mikroelektroniki, przejściem na mniejsze wymiary komponentów ze względu na wielokrotną redukcję długość fali optycznej.”
Światowymi liderami technologii radiofotonicznych są Stany Zjednoczone, UE, Japonia, Korea Południowa i Chiny.
I MAMY NAWET ZAAWANSOWANE Z KRZYKIEM
„Byłem świadkiem i uczestniczyłem w przejściu przemysłu radioelektronicznego z próżni na półprzewodnikowe, które miało miejsce w ZSRR i na świecie od końca lat 50. do początku lat 60. ubiegłego wieku”, mówi Aleksiej Szulunow, „ale z na początku nowego stulecia zauważyłem, że świat już dokonało wspaniałego przejścia na nowe technologie - radiofotoniczne, pierwszy dyskretny komponent, a od 2012-2014 - na integralne. Powstaje nowy sprzęt i aparatura pomiarowa, szkoli się personel, pojawiają się nowe specjalizacje, organizowana jest pełna infrastruktura produkcyjna.”
Warto zauważyć, że pierwsza „mapa drogowa” dla fotoniki zaczęła funkcjonować w Rosji od 2013 roku. W 2016 roku dekretem prezydenta Rosji Władimira Putina ruszyła druga edycja mapy drogowej. Uruchomiona została również „Platforma Technologiczna Fotoniki”. Jednak w jednym z krajowych projektów koncepcji rozwoju fotoniki podkreśla się, że środki na opracowanie i wdrożenie opartych na niej technologii są wymagane o kilka rzędów wielkości mniej niż na rozwój technologii radioelektronicznych. A to, według Aleksieja Szulunowa, jest niewybaczalnym błędem. „Bez zmiany nastawienia w kraju i wydziałach do opracowywania nowych fotonicznych rozwiązań technicznych”, uważa Aleksiej Szulunow, „za trzy lub cztery lata cały rosyjski przemysł, a zwłaszcza jego przemysł radioelektroniczny, pozostanie w tyle w rozwój tych technologii, który będzie angażował się w substytucję importu, z niesamowitymi trudnościami w rozwiązaniu tego problemu.”
A przede wszystkim najważniejszą kwestią wymagającą pilnego rozwiązania jest kwestia stworzenia krajowej bazy podzespołów dla radiofotoniki. Jego baza komponentów oparta jest na materiałach A3B5 (arsenek galu, azotek galu, fosforyn indu...), które mają zarówno właściwości optyczne, jak i radiowe. Za ich stworzenie akademik Rosyjskiej Akademii Nauk Zhores Alferov otrzymał Nagrodę Nobla. Bez nich nie da się stworzyć sprzętu radiofotonicznego.
W kraju istnieją odrębne technologie dla niektórych dyskretnych elementów fotonicznej elektroniki radiowej na poziomie rozwoju późnych lat 90-tych. Jednak w nauce i przemyśle nie ma podstaw do nowoczesnego seryjnego projektowania dyskretnego i zintegrowanego elementów fotonicznych. Prace są ograniczone brakiem nowoczesnych materiałów, oprogramowania do modelowania komponentów oraz niezwykle skąpym finansowaniem. Instytuty badawcze (NII) i biura projektowe (KB) przemysłu praktycznie nie posiadają bazy materiałowej i instrumentalnej, a także wyszkolonej kadry do testowania nowych technologii przemysłowych, tworzących zdolności do produkcji wyrobów finalnych.
Tylko nieliczne przedsiębiorstwa w krajowym kompleksie wojskowo-przemysłowym (DIC), niektóre instytuty badawcze w pełni posiadają tak nowoczesne zaplecze technologiczne do produkcji. Na bazie komponentów dyskretnych fotoniki radiowej realizowane są odrębne projekty w JSC „NII Polyus”, Instytucie Fizyki Półprzewodników oraz Instytucie Automatyki i Elektrometrii Syberyjskiego Oddziału Rosyjskiej Akademii Nauk, niektóre instytuty naukowe zlokalizowane w Petersburgu, Permie, Tomsku, w przedsiębiorstwach JSC „RTI”. UAB KRET, UAB Radar-mm, NPK NIIDAR opracowują oddzielne prototypy pilota końcowego: aktywną antenę z układem fazowym (AFAR) radaru piątej generacji wykorzystującego najnowszą bazę komponentów radiofotonicznych. MEPhI opracował technologię pełnego cyklu aż do stworzenia podstawy elementu o odpowiednim rozmiarze na podłożu.
Generalnie jednak stan fotoniki radiowej w kraju – baza technologiczna, dostępny potencjał kadrowy, organizacja pracy – jak zauważył Aleksiej Szulunow, wyraźnie wymaga aktywnego działania.
GRUPA ROBOCZA nr 19 STC VPK
W 2012 roku, według Aleksieja Szulunowa, wraz z akademikiem Rosyjskiej Akademii Nauk, dyrektorem naukowym Instytutu Inżynierii Radiowej i Elektroniki Jurijem Gulajewem, podnieśli w Rosji problem opracowania nowego kierunku elektroniki radiowej opartej na nowych zasadach fizycznych . Z przygotowanym przez nich memorandum zapoznał się pierwszy zastępca przewodniczącego Komisji Wojskowo-Przemysłowej Jurij Borysow. Nakazał utworzenie grupy roboczej nr 19 Rady Naukowo-Technicznej Wojskowego Kompleksu Przemysłowego ds. Fotoniki Radiowej, której kierował akademik Rosyjskiej Akademii Nauk Igor Fiodorow. W tej grupie znaleźli się naukowcy i specjaliści z wielu przedsiębiorstw naukowych i przemysłowych z różnych regionów kraju, w tym Aleksiej Szulunow. W rezultacie powstał projekt planu rozwoju i przejścia nauki i przemysłu w Rosji do nowego ładu technologicznego. Ministerstwo Obrony Federacji Rosyjskiej zainteresowało się tymi wydarzeniami i zaczęło je wspierać. Zastosowanie radiofotoniki w odpowiedniej bazie podzespołów, które należy stworzyć, zmieni konstrukcję funkcjonalną wszystkich obecnych urządzeń radioelektronicznych – naprowadzania, wykrywania, rozpoznania, radaru.
W 2014 roku pod kierownictwem grupy roboczej nr 19 Rady Naukowo-Technicznej Wojskowego Kompleksu Przemysłowego RTI JSC prowadził prace badawcze (B+R) mające na celu ocenę stanu radiofotoniki na świecie i w Rosji oraz opracowało odpowiedni projekt programu jego rozwoju. Praca ta wykazała, że aby nadrobić zaległości, niezbędne roczne koszty powinny wynieść około 2-3 miliardów rubli. na badania i rozwój technologii i 6-7 miliardów rubli. - o ponowne wyposażenie techniczne i wyposażenie w przyrządy pomiarowe, nie licząc szkolenia i stażu personelu.
W LIDERACH - WETERAN RADIOELEKTRONICZNY
Grupa nr 19 i bezpośrednio Aleksiej Szulunow ocenili potencjał szeregu krajowych przedsiębiorstw obronnych w przemyśle radioelektronicznym dla rozwoju i dalszej promocji technologii radiofotonicznych. Według wszystkich wskaźników najstarszy w kraju Instytut Badawczy Radiokomunikacji Dalekiego Zasięgu stał się wiodącym przedsiębiorstwem w nowej branży. Dlatego Aleksiej Szulunow, oprócz pracy w grupie roboczej nr 19 kompleksu wojskowo-przemysłowego, kierował laboratorium radiofotoniki w NIIDAR. „Obecnie wszystkie nasze radary, w tym radary wczesnego ostrzegania, są stosunkowo wąskopasmowe” – powiedział Aleksiej Nikołajewicz, który w grudniu 2017 roku skończył 80 lat. - W radarach szerokopasmowych wykorzystujących bazę komponentów radiofotonicznych można uzyskać do 90% informacji o lokalizowanym obiekcie, dowiedzieć się, co znajduje się w powietrzu lub przestrzeni kosmicznej: samolot, rakieta, fragment, meteoryt. Takie radary o różnym zasięgu i mocy, w tym wczesnego ostrzegania, nabierają właściwości kompleksów zdolnych do tworzenia portretu obiektu wykrytego przez radar, który obecnie jest zdolny jedynie do ogromnego kompleksu radiooptycznego do rozpoznawania obiektów kosmicznych „Krona” Krajowy System Kontroli Przestrzeni Kosmicznej (SKKP) na górze Chapal w Karaczajo-Czerkiesji. A dzięki technologii mikroprocesorowej radiofotonicznej nastąpi radykalny spadek wymiarów, wagi, zużycia energii kompleksu sprzętu radarowego i znaczny wzrost jego właściwości taktycznych. Z gigantycznych radarów wczesnego ostrzegania SKKP, PRN pozostaną tylko imponujące systemy antenowe.
W laboratorium NIIDAR powstał już eksperymentalny radar na pasmo X z optycznym oscylatorem lokalnym, który można dostroić w najszerszym zakresie fal radiowych. To wyjątkowe urządzenie. Odbiornik pozwala na ujednolicenie rozwiązań sprzętowych na dowolnym kanale odbiorczym radaru prawie wszystkich zakresów częstotliwości. On sam może pracować na kilku antenach odbiorczych. Dzięki technologiom radiofotonicznym znacznie zmniejszą się gabaryty sprzętu, a jego niezawodność wzrośnie.
NIIDAR utworzył również ośrodek naukowo-tematyczny nr 5, którego zadaniem jest kompleksowe objęcie i zorganizowanie pracy we wszystkich obszarach zadań tworzenia przemysłu radiofotoniki. W rzeczywistości może to być już organ roboczy Międzyresortowej Komisji Prezydenta Federacji Rosyjskiej ds. Innowacyjnego Rozwoju Rosji. Zakres zadań technicznych ośrodka obejmuje udział w tworzeniu zintegrowanej i dyskretnej bazy komponentów, tworzenie nowych urządzeń radiowych i systemów radiotechnicznych, zagadnienia metrologiczne i normalizacyjne, współpracę międzynarodową, w tym z krajami BRICS oraz szereg innych tematy radiofotoniki. Najstarsze i najbardziej autorytatywne przedsiębiorstwo radioelektroniczne w Rosji i na świecie, jak zauważył Aleksiej Szulunow, ma wszelkie możliwości do takiej pracy. Trzeba tylko zjednoczyć wysiłki na rzecz przejścia na nowe technologie w przemyśle, aby program państwowy był rzeczywiście wykonalny i jak państwowa kontrola jego realizacji. Wykorzystując radiofotonikę do konkretnych zadań związanych z tworzeniem radarów, przedsiębiorstwo to już teraz opracowuje technologie dla szerokiej gamy produktów wojskowych i cywilnych.
Tak więc przejście na najnowsze technologie, najważniejsze dla obronności państwa rosyjskiego, które pozwolą tworzyć zaawansowaną broń elektroniczną i nadążyć za „partnerami”, jest również zasługą talentu inżyniera Aleksieja Szulunowa.
informacja