* Xin cho biết vì sao Ra đa có thể phát hiện được từ xa máy bay, tàu chiến và mưa bão?
Trần Văn Khang, Mai Sơn, Sơn La
Theo Bách khoa toàn thư mở Wikipedia thì Ra đa (tiếng Pháp: radar) là thuật ngữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh: Radio Detection and Ranging[1] (dò tìm và định vị bằng sóng vô tuyến) hay của cụm từ Radio Angle Detection and Ranging (dò tìm và định vị góc bằng sóng vô tuyến) trong tiếng Anh. Đây là một hệ thống sử dụng để định vị và đo khoảng cách và lập bản đồ các vật thể cách xa. Trong kỹ thuật radar, người ta truyền đi một chùm xung vô tuyến có cường độ lớn và thu sóng phản xạ lại bằng máy thu.
Bằng cách phân tích sóng phản xạ, vật phản xạ được định vị, và đôi khi được xác định hình dạng. Chỉ với một lượng nhỏ sóng phản xạ, tín hiệu radio có thể dễ dàng thu nhận và khuyếch đại. Sóng radio có thể dễ dàng tạo ra với cường độ thích hợp, có thể phát hiện một lượng sóng cực nhỏ và sau đó khuyếch đại vài lần. Vì thế radar thích hợp để định vị vật ở khoảng cách xa mà các sự phản xạ khác như của âm thanh hay của ánh sáng là quá yếu không đủ để định vị.
Tuy nhiên, sóng radio không truyền xa được trong môi trường nước, do đó, dưới mặt biển, người ta không dùng được radar để định vị mà thay vào đó là máy sonar dùng siêu âm. Một chất rắn trong không khí hay chân không, hoặc một sự thay đổi nhất định trong mật độ nguyên tử của vật thể với môi trường ngoài, sẽ phản xạ sóng radar. Điều đó đặc biệt đúng với các vật liệu dẫn điện như kim loại hay sợi cacbon, làm cho radar đặc biệt thích hợp để định vị các máy bay hay tàu thuyền. Sóng radar tán xạ theo nhiều cách phụ thuộc vào tỷ lệ giữa kích thước của vật thể tán xạ với bước sóng của sóng radio và hình dạng của vật.
Nếu bước sóng ngắn hơn nhiều so với kích thước vật, tia sóng sẽ dội lại tương tự như tia sáng phản chiếu trên gương. Nếu như bước sóng lớn hơn so với kích thước vật, vật thể sẽ bị phân cực, giống như một ăngten phân cực. Bước sóng radar càng ngắn thì độ phân giải hình ảnh trên màn radar càng rõ. Tuy nhiên các sóng radar ngắn cần nguồn năng lượng cao và định hướng, ngoài ra chúng dễ bị hấp thụ bởi vật thể nhỏ, không dễ dàng đi xa như sóng có bước sóng dài. Các radar thế hệ đầu tiên dùng sóng có bước sóng lớn hơn mục tiêu và nhận được tia phản hồi có độ phân giải thấp đến mức không nhận diện được, trái lại các hệ thống hiện đại sử dụng sóng ngắn hơn (vài cm hay ngắn hơn) có thể họa lại hình ảnh một vật nhỏ như bát cơm hay nhỏ hơn nũa. Sóng radio phản chiếu từ bề mặt cong hay có góc cạnh, tương tự như tia sáng phản chiếu từ gương cầu.
Ví dụ, đối với tia sóng radio ngắn, hai bề mặt tạo nhau một góc 90° sẽ có khả năng phản chiếu mạnh. Cấu trúc bao gồm 3 mặt phẳng gặp nhau tại 1 góc, như là góc của hình hộp vuông, luôn phản chiếu tia tới trực tiếp trở lại nguồn. Thiết kế này áp dụng cho vật phản chiếu góc dùng làm vật phản chiếu với mục đích làm các vật khó tìm trở nên dễ dàng định dạng, thường tìm thấy trên tàu để tăng sự dò tìm trong tình huống cứu nạn và giảm va chạm. Cùng một lý do đó, để tránh việc bị phát hiện, người ta có thể làm cho các bề mặt có độ cong thích hợp để giảm các góc trong và tránh bề mặt và góc vuông góc với hướng định vị. Các thiết kế kiểu này thường dẫn đến hình dạng kỳ lạ của các máy bay tàng hình.
Để giảm hơn nữa tín hiệu phản xạ, các máy bay tàng hình có thể tung ra thêm các mảnh kim loại dẫn điện có chiều dài bằng nửa bước sóng, gọi là các miếng nhiễu xạ, có tính phản xạ cao nhưng không trực tiếp phản hồi năng lượng trở lại nguồn. Radar sử dụng sóng radio được phân cực ngang, phân cực dọc, và phân cực tròn tùy theo từng ứng dụng cụ thể để định vị tốt hơn các loại phản xạ...
