RADAR (Radio Dectection And Ranging)

Posted: December 14, 2014 in ෴ගගන දැණුම෴

රේඩාරය සොයා ගෙන තියෙන්නේ 1935 දි Sir Robert Alexander Watson-Watt විසින්. එහෙත් ඒ පිළිබදව වසර ගණනාවකම සිට විවිද අත්හදා බැලීම් සිදුකරල තියෙනබවත් කිවයුතුයි. රේඩාර් කියන වචන සෑදිල තියෙන්නේ RAdio Dectection And Ranging කියන අර්ථයෙන් RADAR යන්න බිදී ඒමෙන් තමයි. කෙසේ වෙතත් ඒ අවධියේ රේඩාරය ඍජුවම යොදාගත්තේ හමුදාමය කාර්යයන් වලට නිසා ඒ පිළිබදව කාරණාත් බොහෝම රහසිගත කරුණු විදියට තමයි තිබිල තියෙන්නේ. කෙසේ වෙතත් අද වන විට නම් හමුදාමය වැඩ වලට අමතරව වෙනත් කාර්යයන් සදහාත් රේඩාර් තාක්‍ෂනය යොදාගන්නා අතරම දැන් එම තාක්‍ෂනය පිළිබද රහසක් නොමැති අතර එය පිළිබදව කරුණු සොයා ගන්නත් ඕනෑතරම් තැන් අන්තර්ජාලයෙත් තිබෙන බව ඔබට පැවසිය යුතුයි.

මේ පිළිබදව දීර්ඝ ලෙස කරුණු පැහැදිලි කල හැකි වුවත් මේ ලිපියෙන් ඒ පිළිබදව සරලව හා අපිට වැදගත්ම වෙන කරුණු ඔබ හමුවේ තබන්න බලාපොරොත්තුවෙනවා.

ඔබට රේඩාරයේ ක්‍රියාකාරීත්වය පිළිබදව යම් අදහසක් ගන්න සරල උදාහරණයකින්ම එය ආරම්භ කරන්නම්.

ඔබ ගොඩනැගිල්ලට හෝ කන්දකට ඉදිරියෙන් සිට ශබ්ද නගා කෑ ගැසුවහොත් එහි දෝංකාරය ඇසෙන බව හොදින් දන්නවා ඇති. ඔබගේ කටින් පිටකරන ශබ්දය පැයට සැතපුම් 600 ක පමණ වේගයෙන් වාතය ඔස්සේ ගමන් කරන අතර ඉදිරියේ බාදකයක්නොතිබුනොත් ශබ්ද තරංග තවදුරටත් ඉදිරියට ගමන් කර අඩපණවී යාම සිදුවේ. එහෙත් මෙම ශබ්ද තරංග ‍ගොඩනැගිල්ලක බිත්තියක් මත හෝ ජලාශයක නම් ජලය මතුපිට හෝ වෙනයම් සැලකිය යුතු බාදකයක වැදීම සිදුවූ විට ශබ්ද තරංග වල කොටසක් නැවතත් මූලාශ්‍රය වෙත පරාවර්ථනය (echo) වේ.  ඔබගේම කන්වලට ඔබ තප්පර කිහිපයකට පෙර කතාකරන ලද වචන එවිට අසාගන්නට හැකිවේ. ඔබට යම් හෙයකින් බොහොම සංවේදී කන් හා විරාම ඝටිකාවක් (stopwatch) තිබේනම් ඔබ මුලින් කතා කල වචන පැවසූ මොහොත හා නැවත දෝංකාරයෙන් එය ඇසූ කාලය ගණනය කර ගත හැකිවේ. රේඩාරයක ක්‍රියාකාරීත්වයද මෙයට සමාන අතර වෙනසකට ඇත්තේ එය වඩාත් සංකිර්ණ ක්‍රියාදාමයක් ‍ඔස්සේ සිදුවීමයි.

Radar යන කෙටි නාමයෙන් හැදින්වෙන Radio Detection and Ranging යන්න කොටස් කර විග්‍රහ කිරීමෙන් මෙම අනගි තාක්‍ෂනය පිළිබදව වඩාත් හොද දැනුමක් ලබා ගත හැකි නිසා ඒවා වෙනවෙනම සොයා බැලිම වඩාත් සුදුසුවේ.

රේඩාර් තාක්‍ෂනයේදී යොදාගන්නා සිද්ධාන්ත දෙක නම් echo හා Doppler Effect යන සිද්ධාන්ත දෙකයි

Radio – සෑම දිනකම විවිදාකාරවූ රේඩාර් උපකරණ මගින් නිකුත් කරන සංඥාවලට අපහසුවන බව අපට නොතේරුනත් එය සිදුවන බව පැවසිය යුතුයි. ඒවා අපිට නොදැනෙන්නට හේතුව නම් ඒ සදහා යොදා ගන්නා සංඛ්‍යාතය මිනිස් කනට ග්‍රහණය කර ගත නොහැකි, එසේත් නැත්නම් ඇසෙන්නේ නැති උච්ච සංඛ්‍යාතවීමයි‍ (high-frequency). මෙම තරංග සුක්‍ෂමතරංග සම්ප්‍රේශක (microwave transmitters) මගින් නිකුත් කරනු ලබන අතර 400 Mhz සිට 40 GHz සංඛ්‍යාත පරාසයේ සුක්‍ෂමතරංග සංඥා භාවිතා කරනු ලබයි. කෙසේවූවත් රේඩාරය ක්‍රියාකරවන තැනැත්තා මෙහිදී තමන් භාවිතා කරනු ලබන නිශ්චිත සංඛ්‍යාතය අනිවාර්යයෙන් දැනගෙන සිටිය යුතුබවද සදහන් කල යුතුය. ගුවන් විදුලි සම්ප්‍රේශකයක් ආධාර කරගෙන විද්‍යුත් ස්පන්දන පෙලක් වාතයට යොමුකරන අතර රේඩාර් මධ්‍යස්ථාන වල ඉහලින් සවිකර ඇති නිරන්තරයෙන් භ්‍රමණය වන ඇන්ටනා පද්දතියක් මගින් මෙම ස්පන්දන ඉහලට ගමන් කරවීම සිදුවේ. මෙම තරංග ආලෝකයේ වේගයට සමානසේ සැලකිය හැකි වේගයකින් ගමන් කරන අතර නැවත යම් වස්තුවක වැදුනහොත් ආපසු එන ස්පන්දන ග්‍රහණය කර ගැනීමට ග්‍රාහක පද්දතියක් (receiver system) තිබේ. යම් හෙයකින් මෙම ස්පන්දන යම් වස්තුවක නොගැටුනහොත් ඒවා යම් අවස්ථාවක අඩපණවන තෙක් ඉදිරියට ගමන් කරයි.

මෙලෙස ප්‍රතිග්‍රහකයෙන් නැවත ලැබෙන සංඥා ග්‍රහණය වීමක් සිදුනොවන්නේ නම් රේඩාර් තිරයේ අදාල ආවරණ ප්‍රදේශයට අදාලව කිසිවක් දර්ශනය නොවී තිබෙන අතර යම් හෙයකින් කිසියම් වස්තුවක සංඥා ගැටීම සිදුවුව‍හොත් අදාල මධ්‍යස්ථානයේ ඇන්ටනාව වෙත ලැබෙන සංඥා ප්‍රතිග්‍රාහකය වෙත ලැබී එයට සවිකර ඇති පරිගණකමය මොඩියුලයෙන් එම සංඥාවේ ශක්තිය යනාදී තොරතුරු විශ්ලේෂනය කරනු ලබයි. මෙවිට රේඩාර් තිරය මත තිතක් ආකාරයෙන් අදාල වස්තුව පිහිටි ස්ථානය දක්වන අතර සියළු නැවත පැමිනෙන ස්පන්දන සංඥා ප්‍රතිග්‍රහණය කර ගත් පසු හා ඒවා ගණනය කල පසු මුළු රේඩාර් තිරය මත  එම සියළුම සංඥා පරාවර්ථනය වුයේ කුමන ස්ථානවලින්ද යන්න පෙන්නුම් කෙරේ. පුහුණුව ලද රේඩාර් ක්‍රියාකරවන්නෙකුට මෙම තොරතුරු ඇසුරෙන් මෙහි දැක්වුනේ කුමනාකාර වස්තුවක්ද යන්න නිගමනය කල හැක.

Detection –  රේඩාර් පද්දතියක මුලින්ම හා මූලිකව සිදුවන දේ නම් එය ආවරණය කරන පෙදෙස තුල ඇති ඝන වස්තුන් ග්‍රහණය කර ගැනීමයි. යම් වස්තුවක් ගැටී නැවත පැමිනෙන සංඥා ග්‍රහණය කරගන්නා විට එසේ ලැබෙන සංඥා හා මුලින් නිකුත් කල සංඥා අතර කාලය මනිනු ලැබුවහොත්රේඩාර් ක්‍රියාකරුට අදාල වස්තුව පිහිටි දුර ගණනය කර ගත හැක. මෙම රේඩාර් සංඥා ඉතා වේගයෙන් ගමන් ගන්නා නිසා ඒවා මනිනු ලබන්නේ මයික්‍රොතප්පර (microseconds) වලින්වේ.  යම් හෙයකින් ඝන වස්තුවට ගැටෙන සංඥා දිගින් දිගටම එකම ස්ථානයකින් පරාවර්ථනය වී පැමිනෙන්නෙනම් එම වස්තුව නිශ්චලව එකම ස්ථානයක පවතින බව ක්‍රියාකරුට නිර්ණය කල හැක.  ප්‍රහාරක ගුවන් යානා නියමුවන්ලද පුහුණුව අනුව ඔවුන්ට සතුරු ගුවන් යානයකින් නම් රේඩාර් ති‍රය මත පෙන්වන එයට විශේෂිතවූ ආදර්ශකින් එය ගුවන් යානයක්ද නැතහොත් පියාඹන පක්‍ෂියෙක්ද යන්න වටහා ගැනීමට හැකි වේ.

Ranging – මෙය රේඩාර් තාක්‍ෂනයේ වැදගත්ම කොටසක් ලෙස සැලකේ. ස්පන්දන ආකාරයෙන් ලබා දෙන ගුවන් විදුලි තරංග වලට මූලිකවම ඝන වස්තුවක් නිර්ණය කර ගැනීමට හැකියාව ඇතත් එය චලනය වෙනවාද නැද්ද යන්න තේරුම් ගැනීමට හැකියාවක් නොමැති අතර වස්තුවක් චලනය හා පරාසය  ඇස්තමේන්තු කිරීමට බැරෑරුම් පාඨාංක කියවීම අනිවාර්යය වේ. මෙවැනි පාඨාංක කියවීමේ මූලික සිද්ධාන්තය Doppler Effect ලෙස හදුන්වයි. මෙමගින් අදාල ‍රේඩාර් පරාසය තුල ඇති වස්තුවේ චලනය හා වේගය ගණනය කර ගැනීමට හැකියාව ලැබේ.

මෙම Doppler Effect පිළිබදව අපට එදිනෙදාම දකින්නට ලැබෙන උදාහරණයක් නම්,  සයිරන් නාලාව හඬවමින් දුර සිට පැමිනෙන පොලිස් රථයක් ගැන සිතන්න. එහි සයිරන් නලා හඬ දුරදී ඇසෙනවාට වඩා රථය ලංවනවිට වඩාත් වර්ධනයවී ඇසෙන්නට ගනී. මෙසේ ස්වරය වෙනස් වීමට හේතුව Doppler Effect සිද්ධාන්තයයි. සයිරන් නලාවේ සත්‍ය වශයෙන්ම හැඩවෙන නාදයේ ස්වරය හා ධාරිතාව කිසිදු අවස්ථාවක වෙනසකට බදුන් නොවේ. එහෙත් අසාසිටින්නාට තමන් ආසන්නයට එම රථයේ ආසන්න වන විට ශබ්ද තරංග වඩාත් තීවුරව හා විශාලව ඇසෙන්නට පටන්ගනි. රථය තමන් වෙතින් ඉවත්ව යනවිට ශබ්ද තරංග වල වේගය මෙන්ම ශබ්දයද අඩුවීම සිදුවන්නට පටන්ගනී.

මෙසේ රේඩාරය මගින් වස්තුවක වේගය නිර්ණය කිරීමේදී මෙම Doppler Effect ගණනය කල යුතුවේ. මුල් රේඩියෝ ස්පන්දනයන් යම් නිශ්චිත සංඛ්‍යාතයකින් නිකුත් කරන අතර එය වස්තුවක ගැටී ආපසු පැමිණීමේදී එම පරාවර්ථන සංඥාද මුල් සංඛ්‍යාතයෙන්ම පැමිනේනම් එම වස්තුව නිශ්චල එකක් ලෙස සැලකේ. එහෙත් එම වස්තුව ඉදිරියට චලනය වෙමින් පැමිනෙන්නක් නම් පරාවර්ථනය වී පැමිනෙන සංඥාවල දු‍ර කෙටි එකක් වේ. එවිට ලැබෙන සංඥාවේ සංඛ්‍යාතය වැඩි එකක් වන්නේ Doppler Effect සිද්ධාන්තය නිසාය. මෙම නැවත පරාවර්ථනයවී පැමිනෙන සංඥාවේ සංඛ්‍යාතය කෙතරම්ද යන්න ගණනය කිරීමෙන් අදාල වස්තුවේ වේගය තීරණය කල හැක.

අපගේ එදිනෙදා දිවියේදී රේඩාර් තාක්‍ෂනය යෙදූ උපකරණ දැකීමට සුලභව හමුවන අවස්ථාවක් වන්නේ පොලිස් නිළධාරීන් රථවාහන වේගය මැනීමට යොදා ගන්න උපකරණයයි (Radar Gun). හැබැයි එතනදී තරමක් වෙනස් ආකාරයෙන් රේඩාර් සිද්ධාන්ත‍යොදාගන්නා බව කිව යුතුයි. මන්ද යත් වේගය එක් වරකට මැනිය යුත්තේ එක් වාහනයක පමණි. එහෙත් රේඩාර් යන්ත්‍රවල යොදා ගන්නා පළමු සිද්ධාන්තය වන echo න්‍යාය අනුව එම තනි වාහනය පමණක් නොව Radar Gun ඉදිරියේ ඇති ගොඩනැගිල් හා අනෙකුත් වස්තු වල සංඥාද නිසා නිසි පරිදි අවශ්‍ය වාහනය පිළිබද නිර්ණය කර ගැනීමට නොහැකි වේ. එනිසා එම වේගය මනින උපකරණයට Doppler Effect සිද්ධාන්තය පමණක් යොදා ගනි.

කෙසේනමුත් පොලීස් කාර්යයන්හිදී  රථවාහන වේගය නිර්ණය දැන් යොදා ගන්න උපකරණ වල භාවිතා කරන්නේ රේඩියේ සංඥා නොව අධෝරක්ත ලේසර් කිරණයි. මෙම උපකරණ lidar gun ලෙස හදුන්වන අතර lidar යනු light detection and ranging යන්නයි.

එසේම රේඩාර් තාක්‍ෂනය යුදමය කාර්යයන්ගෙන් පරිභාහිරවද යොදා ගන්න අවස්ථාවන් ලෙස සාමාන්‍ය ගුවන් ගමන් පාලනයට ගුවන් තොටුපල පාලක මධ්‍යස්ථාන යොදගැනීම, කාලගුණය වෙනස්වීම් (සුලි සුලං, වැසි, හිම පතනයන්) ආදියේ තොරතුරු දැන ගැනීමටද,

නාවික කටයුතුවලදී හා අනතුරට ලක්වන නාවික යාත්‍රා ආදයේ පිහිටීම ආදිය නිර්ණය කරගැනීමට හා තවත් බොහෝ කාර්යයන් වෙනුවෙන් ඒ සදහාම විශේෂ ආකාරයෙන් නිපදවා ඇති වගේම නව තාක්‍ෂනික උපාංග රාශියක් සහිතව නිමවන ලද රේඩාර් උපකරණ තිබේ.

එසේම වඩාත් ප්‍රභල රේඩාර් යොදාගෙන වස්තුවල පිහිටීම සිතියම් ගත කිරීමද සිදුකල හැකි අතර NASA ආයතනය මෙම තාක්‍ෂනය සිය කාර්යයන් වලදී අවශ්‍යවන ග්‍රහලෝක, චන්‍ද්‍රිකා හා වෙනත් අභ්‍යවකාශ වස්තුන් සිතියම් ගත කිරීමටද යොදාගනි.

එසේම සබ්මැරීන හා නාවික කටයුතුවලදී  යොදා ගන්නේ රේඩියෝ සංඥා වෙනුවට ශබ්ද තරංග යොදා ගන්නා echo හා Doppler shift සිද්ධාන්තය ඇතුලත් උපකරණයි. මේවා “sound radar” නැතහොත් sonar වේ.

දැන් ඔබට ගැටළුවක් එන්න පුළුවන් අනෙකුත් රේඩාරය යොදා ගන්න කාර්යයන් වලදීත් රේඩියෝ තරංග වෙනුවට ශබ්ද තරංග යොදා ගත හැකිද යන්න. එය යොදා ගැනීමට බාදා කිහිපයක් තිබේ. එනම්, ශබ්දය බොහෝ දුරක් ගමන් නොගනී. බොහෝවිට සැතපුමක් පමණ ගමන් කල විට එය නැතිව යයි. අනෙක සතුරු පාර්ශවයට පවා එම ශබ්දය ඇසේ. අනෙක් කරුණ නම් පරාවර්ථනය වී පැමිනෙන් ශබ්දය (echo) මුල් ශබ්දයට වඩා දුර්වලව පැමිනෙන්නට ඇති හැකියාවයි.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s