radiolokatsionnaya-stantsiya-sredney-dalnosti-FuMO-214-W
Фото: ZMEScience

Как радиолокационная техника Второй мировой ускорила появление микроволновок 741

4 сентября 2018

Во время различного рода конфликтов военные разработки становятся не только силой разрушения, но и силой созидания: им находят применения для гражданских нужд, например, так появились Интернет и атомные станции, а также микроволновая печь — один из наиболее широко используемых бытовых приборов в мире.

Радар и микроволны

В 1920 году молодой физик Альберт Халл, работавший в Лаборатории электротехники General Electric в городе Скенектади (штат Нью-Йорк, США), изобрел магнетронную трубку — коаксиальный цилиндрический диод с осевым магнитным полем, создаваемое внешней катушкой. Это был магнит, который контролировал электрический ток внутри вакуумной трубки.

Халл полагал, что его устройство найдет применение в качестве преобразователя электрической энергии, однако изобретение молодого ученого получило признание лишь спустя 20 лет в области связи.

Во время Второй мировой войны англичане стремились разработать высокочастотную радиолокационную систему для военных целей, которая позволила бы искать врага на больших расстояниях.

Английские инженеры хотели, чтобы новая система работала на основе электромагнитных волн (радиоволны) СВЧ-диапазона. Такая установка потребовала бы меньших антенн и смогла бы находить достаточно мелкие цели на большом расстоянии, в отличие от числившихся тогда на вооружении низкочастотных дальнодействующих радаров, которые не справлялись с этой задачей.

Сегодня микроволны часто используют для передачи данных с космических спутников на земные радиоприемники СВЧ (диапазон работы от 300 МГц до 3000 ГГц), но в середине прошлого века построить мощный источник микроволнового излучения оказалось проблематично.

В 1940 году два молодых физика Джон Тертон Рэндалл и Гарри Бот, работавших в Бирмингемском университете (Англия), нашли способ улучшить магнетронную трубку Халла. Новый магнетрон смог генерировать микроволны и давал импульсы очень высокой мощности. Это позволило разработать достаточно небольшой по размерам радар сантиметрового диапазона (с короткой длиной волны), который мог находить более мелкие цели. Новое устройство было настолько компактным, что теперь его могли устанавливать даже на самолеты.

Некоторые историки полагают, что улучшенный магнетрон, который стал основой для нового радара, был главным ключом к успеху союзников во Второй мировой войне.

От поиска летчиков Люфтваффе до попкорна

Во время войны одним из ведущих поставщиков магнетронных трубок была компания Raytheon Manufacturing, базирующаяся в Массачусетсе (США).

В этой компании работал инженер-самоучка Перси Спенсер, который занимался разработкой радаров. В 1946 году молодой ученый испытывал новый магнетрон и почувствовал сильное жжение в области бедра. Оказалось, что когда Спенсер стоял рядом с устройством, конфеты в его кармане растаяли, что и вызвало неприятные ощущения.

Перси Спенсор за работой

Фото: meandr.org/ Перси Спенсор за работой

Инженера заинтересовало это “явление” и он решил посмотреть, что произойдет если рядом с устройством положить другие продукты: попкорн и яйцо. На удивление ученого они приготовились за считанные секунды (яйцо “взорвалось” и его содержимое забрызгало лицо друга Спенсера).

Случайное открытие Спенсера стало началом интереса к бытовому использованию микроволн: им заинтересовалось руководство компании и началась работа по массовому выпуску бытового прибора для помощи людям в приготовлении пищи.

Спустя год на рынок вышла первая микроволновая печь — Amana Radarange. Весила она тогда чуть больше 300 кг. и стоила порядка $5000.

первая микроволновая печь Amana Radarange

Фото: MECC/ первая микроволновая печь Amana Radarange

На новые устройства начал расти небывалый спрос, и к 1975 году продажи микроволновых печей превзошли продажи газовых плит, пользовавшихся тогда баснословной популярностью среди потребителей.

К 1976 году СВЧ-печи стали самым распространенным бытовым прибором у американцев. Микроволновки на своих кухнях имело порядка 60% населения США.

Несмотря на то, что сегодня микроволновые печи уже не так успешны на потребительском рынке, в них все еще стоят те самые магнетронные трубки, которые так эффективно использовались в английских радарах Второй мировой войны.

Как работает СВЧ-печь

Микроволновая печь является поистине выдающимся инженерным достижением. Она состоит из нескольких компонентов: духового шкафа, препятствующего просачиванию микроволн наружу, панели управления, трансформатора, конденсатора, вращающейся подставки, вакуумной трубки (магнетрона), которая генерирует энергию для подогрева пищи, скрытого в стене микроволновки волновода, распространяющего эту энергию на еду.

Магнетрон в микрволновках

Фото: GEORGE RETSECK/ Магнетрон в микроволновках

Панель управление направляет электрический ток в трансформатор. Трансформатор и конденсатор наращивают мощность и передают ее в магнетрон, который поглощает произведенную энергию и превращает ее в электромагнитное излучение (микроволны). Затем микроволны посылаются на волновод, чья задача направлять излучение в духовой шкаф. Металлические стенки шкафа отражают микроволны как зеркало. Они отскакивают от стенок и просачиваются в еду. Благодаря вращающейся подставке в духовом шкафу, микроволны атакуют пищу со всех сторон.

Наша еда полна воды, в одной капле которой содержится миллионы молекул. При попадании микроволновых лучей в молекулы воды, последние начинают раскачиваться, врезаясь друг в друга. В процессе этого трения выделяется тепло и пища разогревается.

Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter

Источник: ZMEScience

Всего комментариев: 0

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваш email не будет опубликован.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: