03.05 物體速度達到光速的話,現代雷達能探測到嗎?

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當物體速度達到光速的話,現代雷達是不可能探測到的。

現代雷達的探測原理大多是利用多普勒效應,多普勒效應是高中物理選修部分的重要現象。它的定義是這樣的:

物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產生變化。在運動的波源前面,波被壓縮,波長變得較短,頻率變得較高(藍移);在運動的波源後面時,會產生相反的效應(紅移)。

舉個實際點的例子,一列火車朝著觀察者開來,這時如果鳴笛,觀察者聽到的頻率會大於鳴笛時發出的頻率,相反如果火車遠離觀察者開去的時候鳴笛,觀察者聽到的頻率會小於鳴笛時發出的頻率。

多普勒同樣適用於電磁波,所以當雷達發出電磁波時當它碰到探測的物體時,會反射回來,這時候就會產生多普勒效應,這時候接收到的波會發生紅移或者藍移,雷達會通過藍移和紅移的程度計算出物體的速度以及位置信息。

所以當物體達到光速的時候,如果物體遠離雷達運動,電磁波根本就追不上物體,更別說接收回波了。如果物體是朝向雷達運動的,電磁波會被物體吸收,也無法接收到回波,同樣無法探測到物體。後者這種情況就類似於隱形戰機,隱形戰機的原理就是最大限度通過外形和塗料較小電磁波的反射,從而實現隱身。

其他的雷達原理可能有些許不同,但是方式都是通過電磁波來傳遞信息的,只要物體達到光速,電磁波就無法追上,也就無法探測到了。


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首先我們需要了解雷達。市場上的雷達大致分為三類:

一,超聲波雷達

利用回聲反射來感應前方是否存在物體,但不能識別物體輪廓,優點是成本低廉,技術成熟,缺點精度低,有效感知距離短,只能用於識別近距離的靜止物體,多用於車輛倒車雷達。

二, 毫米波雷達

波長為1至10mm的電磁波,我們稱之為毫米波,波長越短其穿透能力越強,假設某毫米波雷達的波長是2mm,雨滴的直徑3mm,那麼該款雷達可穿過雨滴,探測更遠距離的物體,毫米波屬於電磁波,相比超聲波雷達,其反射所需要的時間更短,有效距離100至200m,多用於車輛前向碰撞預警。

激光雷達

激光雷達主要分為機械雷達和固態雷達,機械雷達發射器和接收器不斷旋轉來覆蓋360度的環境,固態雷達也需要旋轉,但外部常加上殼體,看起來就像固定了一樣,也有部分固態雷達通過鏡面旋轉來完成全覆蓋。相比毫米波雷達,激光雷達相當精準,以至於他可以得到200m以內的物體輪廓,算法工程師可以通過輪廓來判斷物體是車,房子還是行人等,當然價格也是相當昂貴,目前大部分具有無人駕駛功能的試驗車和量產車都會裝備激光雷達。

說了半天,再回到這個問題本身:雷達能不能測到以光速移動的物體呢,答案是否定的,雷達獲取數據不是時時刻刻進行的,而是每隔一小段時間採樣一次,這個採樣時間常以毫秒為單位,而光的速度太快了,快到可以在雷達極短的採樣週期內穿過其有效探測範圍,此即便是湊巧測到了,雷達也會認為這個數據是異常數據,不會被處理。綜上所述,目前我們常用的雷達測不到以光速移動的物體。


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