Radars — drauds vai draugs

Akadēmiķis, Dr. habil. phys. Andrejs Siliņš, LZA viceprezidents, — “Latvijas Vēstnesim”

Latvijā arvien vairāk ienāk un rodas modernas tehniskās ierīces, kuras ir nepieciešamas mūsu dzīves kvalitātes uzlabošanai. Šis process ir ne tikai nenovēršams, bet pat ļoti vēlams, lai Latvija kļūtu par tiešām attīstītu un bagātu valsti ar uz zināšanām balstītu sabiedrību. Šāds modelis ir definēts kā noteicošais 21.gadsimtā visās attīstītajās pasaules valstīs. Tas prasa sabiedrības zināšanu un izpratnes līmeņa celšanu par dažādu modernu tehnisko ierīču darbības principiem un to ietekmi uz cilvēkiem un apkārtējo vidi.

Viena no šādām modernām tehniskajām ierīcēm ir radars TPS–117, kuru iegādājas LR Aizsardzības ministrija un plāno uzstādīt Rēzeknes apkārtnē — Audriņos. Pašreiz pret šo plānu ar parakstiem protestē vairāki desmiti tūkstošu Rēzeknes apkārtnes iedzīvotāju. Manā uztverē, šis protests pārsvarā ir emocionāls, un apzināti tiek ignorēti zinātnes sasniegumi, jo daudz cilvēku vienkārši baidās no visa jaunā. Skaidri jūtama nepieciešamība celt iedzīvotāju zināšanu un izpratnes līmeni par radaru darbības principiem. Diemžēl nepietiek ar ministra Ģirta Valda Kristovska visnotaļ pamatoto apgalvojumu, ka radars ir jaunākajiem zinātniski tehniskajiem sasniegumiem atbilstoša, cilvēkiem un videi nekaitīga ierīce (“Diena”, 5.01.2002).

Negatīvā noskaņojuma radīšanas pamatā vainīgi ir arī paši Latvijas politiķi un valsts institūciju darbinieki, jo daudziem no viņiem ir nelāga paraža dot skaistus solījumus un vēlāk tos nepildīt. Arī Latvijas zinātnieki pēdējos gados ir dāsni “baroti” ar nepildītiem solījumiem. Tāpēc saprotu, ka cilvēkos ir viegli radīt emocionālu noskaņojumu: viss, ko saka mūsu valstsvīri, ir meli, tam nevar ticēt, un vajag pretoties. Tomēr ar šādu akli emocionālu pieeju mēs tikai nodarām ļaunumu sev un savai valstij.

Neraugoties uz šodienas Latvijas politiķu un tautas saspīlētajām attiecībām, domājot par to uzlabošanu, mums pašiem ir jākļūst gudrākiem un spējīgiem objektīvi izvērtēt visu apkārt notiekošo. Šajā aspektā varu izteikt tikai gandarījumu, ka daļai cilvēku ir radusies vēlme vairāk uzzināt par jauno radaru TPS–117 un uz iegūto zināšanu pamata pārliecināties, vai šis radars ir drauds veselībai, bet varbūt tas ir draugs, kurš ceļ mūsu dzīves kvalitāti un vairo labklājību. Tāpēc ar ieinteresēto lasītāju atļauju dalīšos savās zināšanās un pieredzē par šiem jautājumiem. Esmu ar mieru diskutēt privāti vai publiski ar ikvienu Latvijas iedzīvotāju par šo aktuālo tēmu.

Tātad: kas ir radars? Kā tas darbojas? Vai tā starojums ir kas nepazīstams, un kā šis starojums iedarbojas uz cilvēkiem un vidi? Kādi ir šādu starojuma avotu darbības nekaitīguma noteikumi (standarti)? Kādi pētījumi būtu veicami nākotnē?

Sāksim ar vispārīgo aprakstu. Radars ir noteikta frekvenču diapazona telpā virzīta elektromagnētiskā starojuma avots. Modernie radari (tai skaitā TPS–117) tehniski ir realizēti tā, ka šis stars var pārskatīt visu apkārtējo gaisa telpu, jo radara antena rotē. Ja pārskatāmajā gaisa telpā atrodas kāds objekts, tad stars no tā atstarojas un nonāk atpakaļ pie radara uztvērēja. Zinot izstarotā stara virzienu un izmērot laiku, pēc kura pienāk atstarotais impulss, varam precīzi noteikt konstatētā lidojošā objekta atrašanās vietu. Radara darbība pēc būtības ir tāda pati kā tumšas telpas aplūkošana ar kabatas lukturīti. Šis lukturītis arī ir elektromagnētiskā starojuma avots, tikai daudz augstāku frekvenču diapazonā. Atstarotā stara uztveršanai un priekšmetu izvietojuma konstatēšanai kalpo mūsu acis, jo daba mūs ir apveltījusi ar spēju uztvert (redzēt) elektromagnētisko starojumu noteiktā spektrālā diapazonā, kuru saucam par gaismu. Tātad uzreiz nepārprotami varam konstatēt, ka elektromagnētiskais starojums ir mums sen pazīstama un mūsu dzīvē ļoti vajadzīga lieta. Bet kas tas ir?

Lai ieinteresētu lasītājus, gribu uzsvērt, ka elektromagnētiskais starojums ir ļoti neparasta (unikāla) un interesanta lieta. Tā būtības izprašanai savā laikā zinātnieki (fiziķi) ir veltījuši vairākus gadsimtus sūra darba, bet pētījumi par šī starojuma mijiedarbību ar apkārtējo vidi joprojām turpinās. Pēc būtības elektromagnētisko starojumu var aprakstīt gan kā viļņu, gan kā īpašu daļiņu plūsmu noteiktā virzienā, kura izplatās ar gaismas ātrumu. Šīm īpašajām daļiņām (kvantiem) elektromagnētiskajā starojumā nav masas, bet ir noteikta enerģija, kuras lielums ir saistīts ar konkrētā starojuma viļņu frekvenci (kvantu enerģija ir planka konstante, reizināta ar frekvenci, t.i, pēc fiziķiem pazīstamās formulas : E=hf). Ja savstarpēji mijiedarbojas dažādu frekvenču starojumi, to var aprakstīt un izprast, izmantojot šī starojuma viļņu dabu. Viļņu interferences rezultātā dažu frekvenču starojuma stiprums (intensitāte) pieaug, citu — krītas, un var parādīties starojums citā frekvenču diapazonā. Bet, ja mūs interesē elektromagnētiskā starojuma mijiedarbība ar apkārtējo vidi (arī cilvēkiem), tad ir jāņem vērā šī starojuma daļiņu (kvantu) daba. Lieta tāda, ka apkārtējā vide (vielas) elektromagnētisko starojumu var uztvert (absorbēt) tikai noteiktu porciju (kvantu) veidā. Kad viela absorbē starojuma kvantu, tad kāds no tās elementiem (atoms vai molekula) nokļūst augstākā enerģētiskā (ierosinātā) stāvoklī. Ierosināto stāvokļu spektrs nav nepārtraukts, un tāpēc konkrēta viela nevar uztvert (absorbēt) jebkuras enerģijas kvantus, t.i., tā nesadarbojas ar jebkuras frekvences elektromagnētisko starojumu. Šo vielu īpašību cilvēki ļoti lietderīgi izmanto praktiski, piemēram, izveidojot caurspīdīgus (gaismas frekvenču elektromagnētisko starojumu neabsorbējošus) stiklus māju logiem un citiem mērķiem.

Īstenībā mūs visvairāk interesē, kas notiek vielā (cilvēkā) elektromagnētiskā starojuma kvanta absorbcijas rezultātā. Lai ilustrētu dažādos efektus, pievērsīsimies mums ļoti sen un labi pazīstamam elektromagnētiskā starojuma avotam — saulei. Saule ir universāla tajā ziņā, ka tā izdala (emitē) elektromagnētisko starojumu ar nepārtrauktu frekvenču (kvantu enerģiju) spektru ļoti plašā diapazonā, sākot no radioviļņiem un beidzot ar rentgena stariem, tajā skaitā ietverot arī radara TPS–117 darba frekvenču diapazonu (1215–1400 MHz). Starojuma intensitātes maksimums saules spektrā gan atrodas pie 100 tūkstošiem reižu augstākām frekvencēm, un tā ir zaļā gaisma ar kvantu enerģiju apmēram 2,5 elektronvolti (eV). Daba savā attīstībā ir piemērojusies ar šī starojuma palīdzību realizēt fotosintēzes reakciju, kuras rezultātā no ogļskābās gāzes un ūdens veidojas mums tik nepieciešami ogļūdeņraža organiskie savienojumi un skābeklis. Tomēr pamatā saules starojums, kas tiek absorbēts uz zemes, mūs sasilda un uztur šeit dzīvību. Īpaši jāatzīmē, ka bez tikko minētajiem ļoti nozīmīgajiem efektiem mēs un arī daudzas citas dzīvās radības uz zemes spējam uztvert (redzēt) šo saules elektromagnētisko starojumu noteiktā frekvenču jeb kvantu enerģiju diapazonā tā saucamajā redzamajā spektra daļā. Šī vispārējā spēja ar jauko papildinājumu redzēt arī krāsas, t.i., konstatēt, kura sastāvdaļa redzamajā spektra daļā ir pārsvarā, ļauj mums pilnvērtīgi, aktīvi un krāsaini dzīvot. Gribu uzsvērt, ka spēja redzēt ir radusies tikai tāpēc, ka dzīvība uz zemes ir attīstījusies saules elektromagnētiskā starojuma iespaidā. Ceru, ka pēc šīm pārdomām man neviens neiebildīs, ka mums sen pazīstamais elektromagnētiskā starojuma avots — saule — ir mūsu draugs un pilnvērtīga dzīve uz zemes bez saules nav iespējama.

Dzirdu jau iebildumus: bet es gribu zināt par jauno radaru TPS–117! Ņemot vērā iepriekš teikto, mēs daudz vieglāk varam izprast arī šī elektromagnētiskā starojuma avota būtību. Pirmkārt, radara starojums ir ar tādu pašu fizikālo dabu kā saules un citu karstu ķermeņu starojums, ar to cilvēki ir saskārušies un pie tā pieraduši daudzu gadu tūkstošu garumā. Otrkārt, radara elektromagnētiskā starojuma frekvence (kvantu enerģijas) ir 100 000 reižu mazāka par saules redzamās spektra daļas frekvencēm vai kvantu enerģijām. Šeit jāatzīmē, ka starojuma kvantu enerģijas lielums ir tas parametrs, kurš norāda, vai starojuma absorbcijas rezultātā vielā var vai nevar rasties neatgriezeniskas (dažreiz kaitīgas) izmaiņas. Ja elektromagnētiskā starojuma kvantu enerģijas ir lielākas nekā redzamajā gaismā, piemēram, ultravioletais un rentgena starojums, tad šādu kvantu absorbcija noved pie molekulu sagraušanas un stimulē “nepareizas” reakcijas , kas cilvēka gadījumā var nopietni kaitēt veselībai. Tāpēc ir izstrādātas ļoti stingras normas, lai nepieļautu šāda starojuma (ar lielām kvantu enerģijām) ietekmi uz cilvēku veselību. Bet atgriezīsimies pie radara TPS–117, kura starojuma kvantu enerģijas ir 100 000 reižu mazākas par redzamās gaismas kvantu enerģijām. Vienīgais, ko šādi sīki kvantiņi var izdarīt mūsu ķermenī, ir — palielināt molekulu kustību intensitāti. Jāatzīmē, ka molekulas mūsu ķermenī normālos apstākļos jau tāpat intensīvi kustas, un šī iemesla dēļ mums ir noteikta temperatūra. Tātad, ja molekulu kustību intensitāte radara TPS–117 starojuma iespaidā tiktu palielināta, tad mēs to sajustu kā apstarotās ķermeņa daļas sasilšanu, tāpat kā ja būtu tuvinājuši, teiksim, roku ugunskuram vai karstai krāsnij. No šī uzskatāmā piemēra mēs arī zinām, ka likt roku pārāk tuvu kvēlojošai pagalei nav ieteicams, varam apdedzināties. Tāpēc arī šim, pēc būtības nekaitīgajam, elektromagnētiskā starojuma diapazonam (10kHz līdz 300 GHz), kurā strādā arī radars TPS–117 (nedaudz virs 1 GHz), ir gan Latvijā, gan starptautiskā līmenī noteiktas jaudas blīvuma normas tai starojuma daļai, kas nonāk pie cilvēkiem, un to nedrīkst pārsniegt, lai neparādītos minētie uzsilšanas efekti. Tad, lūk, interesējošā radara TPS–117 gadījumā, gan pēc viņa tehniskajiem datiem, gan pēc mērījumiem, kuri veikti citās valstīs, strādājošu radaru TPS–117 apkārtnē maksimālais jaudas blīvums, kas nonāk vidē un uz cilvēkiem tiešā radara tuvumā (0–100m) nepārsniedz 0,5 mW/cm2 , kas ir apmēram tūkstoš reižu mazāks par normās noteikto pieļaujamo jaudas blīvumu (apmēram 500 mW/cm2). Attālumam palielinoties, vidē nonākošais starojuma jaudas blīvums turpina samazināties, un tālāk par 500 m radara starojuma jaudas blīvums ir zem dabā esošā, citu dabīgo un mākslīgo avotu radīto elektromagnētisko starojumu fona, ar kuru mēs sastopamies jebkurā vietā Latvijā un pie kura esam sen pieraduši. Tāpēc man diemžēl jāapbēdina tie, kas varbūt cerēja, ka pēc radara TPS–117 darbības sākšanas Audriņos vai citur ziemā būs mazāk jākurina krāsns vai varēs vieglāk ģērbties. Arī sniegs radara apkārtnē ātrāk nenokusīs. Radara klātbūtnes pozitīvais iespaids (ceru, ka tagad piekrītat, ka negatīvu iespaidu sagaidīt nav nekāda pamata) var izpausties tikai sadarbībā ar tiem cilvēkiem, kas tur strādās (varbūt parādīsies jaunas darba vietas). Ceļš līdz radaram, protams, tiks uzlabots, ziemā kārtīgi tīrīts, un pa to varēs braukt visi. Tāpēc mans secinājums ir, ka arī radars TPS–117 (ne tikai saule) varbūt ir mūsu draugs, kurš uzlabo mūsu dzīves kvalitāti un ceļ labklājību. Protams, pēc radara darbības sākšanas ir jāveic pārbaudes mērījumi un jāturpina vides monitorings tā turpmākās darbības laikā, lai ikviens jebkurā momentā varētu pārliecināties, ka radars joprojām ir mums un videi draudzīgs.

Noslēgumā gribu atzīmēt, ka jebkuras jaunas un modernas tehnikas, tai skaitā radara TPS–117 parādīšanās, paver jaunas iespējas un izvirza interesantus uzdevumus radošajai domai. Arī radars TPS–117 nav vienkāršs nepārtraukta elektromagnētiskā starojuma avots, bet tas strādā impulsu režīmā. No modernās tehnikas viedokļa šāds režīms ir absolūti nepieciešams, lai ar minimālu jaudas patēriņu varētu novērot apkārtējo gaisa telpu pietiekamā (vairāku simtu kilometru) attālumā. Lieta tāda, ka no lielos attālumos esošiem objektiem atstarotā stara intensitātes ir ļoti mazas (fona līmenī). Lai no šī fona varētu izdalīt interesējošo informāciju, tad arī tiek lietots šis impulsu režīms. Impulsu garumi un to secības laikā likumības var būt atšķirīgas dažādiem radariem. Tā kā šīs ir jaunas lietas, tad šiem darbības režīmiem nav izstrādāti standarti. Domāju, ka īpaši pētījumi šajā virzienā būtu interesanti ne tikai Latvijai, bet arī citām valstīm, kurās darbojas vai gatavojas darboties radari TPS–117.

Rīgā 2002.gada 14.janvārī