Fino al secondo decennio di questo secolo, sono passate tre direzioni di sviluppo e ora vengono perseguite nell'industria del pianeta: vapore, elettrone, atomo. "Attualmente, il mondo si sta spostando al quarto livello, basato sulle tecnologie dei fotoni", ha osservato il noto capo dell'industria della difesa nazionale, capo del gruppo di lavoro n. 19 del Consiglio scientifico e tecnico della Commissione militare-industriale sotto il governo della Federazione Russa, accademico dell'Istituto dell'aviazione di Mosca Alexei Shulunov, “queste tecnologie utilizzano le proprietà dei fotoni, particelle che non hanno massa a riposo e carica, il che rende possibile superare i limiti fisici fondamentali dell'elettronica "classica". Una delle sue aree più importanti è la radiofotonica”.
In Occidente, la radiofotonica è indicata con il termine mwp-microwavephotonics, in Russia, su suggerimento dell'accademico dell'Accademia delle scienze russa Yuri Vasilievich Gulyaev e dell'accademico dell'Istituto dell'aviazione di Mosca Alexei Nikolaevich Shulunov, viene adottato il termine "radiofotonica", che è già accettato da alcuni esperti occidentali.
Si basa sulla modulazione della radiazione laser con un segnale a microonde per ulteriori trasformazioni già nel campo ottico. La sostituzione di un elettrone con un fotone consente di migliorare il design funzionale delle apparecchiature radio, rimuovere i problemi di compatibilità elettromagnetica, aumentare la velocità e il volume di trasferimento delle informazioni di diversi ordini di grandezza, ridurre significativamente il peso, le dimensioni e la potenza consumo, ad esempio, degli stessi radar a lungo e ultralungo raggio.
"La comprensione dell'inevitabilità di sostituire le soluzioni di circuiti elettronici con quelle radio-fotoniche", osserva Aleksey Nikolaevich, "è arrivata in connessione con il raggiungimento delle caratteristiche tecnologiche limitanti della microelettronica integrata, il passaggio a dimensioni più piccole dei componenti a causa di una diminuzione multipla nella lunghezza delle onde ottiche."
Gli Stati Uniti, l'UE, il Giappone, la Corea del Sud e la Cina sono i leader mondiali nelle tecnologie dei radiofotoni.
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"Ho assistito e partecipato alla transizione dell'industria radioelettronica dal vuoto allo stato solido, avvenuta in URSS e nel mondo dalla fine degli anni '50 ai primi anni '60 del secolo scorso", afferma Alexei Shulunov, "ma a All'inizio del nuovo secolo, ho notato che il mondo è già c'è una grandiosa transizione verso le nuove tecnologie - radio-fotonica, dapprima tecnologie a componenti discreti, e dal 2012-2014 - a quelle integrate. Vengono create nuove attrezzature e apparecchiature di misurazione, viene formato il personale, stanno emergendo nuove specialità e viene organizzata un'infrastruttura di produzione completa ".
Vale la pena notare che la prima tabella di marcia della fotonica ha iniziato a operare in Russia dal 2013. Nel 2016, con decreto del Presidente della Federazione Russa Vladimir Putin, è stata lanciata la seconda edizione della road map. È entrata in vigore anche la piattaforma tecnologica fotonica. Tuttavia, in uno dei progetti nazionali del concetto per lo sviluppo della fotonica, si sottolinea che i fondi per lo sviluppo e l'implementazione di tecnologie basate su di esso sono richiesti diversi ordini di grandezza in meno rispetto allo sviluppo di tecnologie di radioelettronica. E questo, secondo Alexei Shulunov, è un errore imperdonabile. "Senza cambiare l'atteggiamento del paese e dei dipartimenti verso lo sviluppo di nuove soluzioni tecniche fotoniche", afferma Aleksey Shulunov, "in tre o quattro anni, l'intera industria russa, in particolare la sua industria radio-elettronica, resterà così indietro nel sviluppo di queste tecnologie che sarà impegnato nella sostituzione delle importazioni, con incredibili difficoltà, risolvendo questo problema”.
E prima di tutto, la questione più importante che richiede la sua soluzione urgente è la questione della creazione di una base di componenti domestici per la radiofotonica. La sua base di componenti si basa su materiali A3B5 (arseniuro di gallio, nitruro di gallio, fosfito di indio …), che hanno proprietà sia ottiche che radiotecniche. Per la loro creazione, l'accademico dell'Accademia delle scienze russa Zhores Alferov è stato insignito del premio Nobel. Senza di loro, è impossibile creare apparecchiature radiofotoniche.
Esistono tecnologie separate nel paese per alcuni componenti discreti dell'elettronica radio fotonica con il livello di sviluppo della fine degli anni '90. Tuttavia, nella scienza e nell'industria non ci sono basi per le moderne prestazioni seriali discrete e integrali dei componenti fotonici. Il lavoro è limitato dalla mancanza di materiali moderni, prodotti software per la modellazione di componenti e finanziamenti estremamente scarsi. Gli istituti di ricerca scientifica (SRI) e gli uffici di progettazione (KB) del settore non hanno praticamente alcuna base materiale e strumentale, nonché personale qualificato per lo sviluppo di nuove tecnologie industriali, creando capacità per la produzione di prodotti finali.
Solo poche imprese nel complesso industriale-difesa nazionale (MIC), alcuni istituti di ricerca scientifica possiedono pienamente una base tecnologica di produzione così moderna. Sulla base di componenti discreti della radiofotonica, sono in corso di attuazione progetti separati presso l'Istituto di ricerca Polyus, l'Istituto di ricerca di fisica dei semiconduttori e l'Istituto di ricerca di automazione ed elettrometria del ramo siberiano dell'Accademia delle scienze russa, alcuni istituti di ricerca situati a St. Pietroburgo, Perm, Tomsk, presso le imprese di JSC RTI. Prototipi pilota finali separati sono in fase di creazione presso JSC KRET, JSC Radar-mms, NPK NIIDAR: un radar phased array attivo (AFAR) di quinta generazione che utilizza l'ultima base di componenti radio-fotoni. E presso MEPhI, è stata sviluppata una tecnologia a ciclo completo fino alla creazione di una base di elementi delle dimensioni appropriate su un substrato.
Tuttavia, in generale, lo stato della radiofotonica nel paese - la base tecnologica, il potenziale del personale disponibile, l'organizzazione del lavoro, - come ha notato Alexei Shulunov, richiede chiaramente un'azione attiva.
GRUPPO DI LAVORO N. 19 NTS VPK
Nel 2012, secondo Alexei Shulunov, insieme all'accademico dell'Accademia delle scienze russa, direttore scientifico dell'Istituto di ingegneria radiofonica ed elettronica Yuri Gulyaev, hanno sollevato il problema dello sviluppo di una nuova direzione dell'elettronica radio basata su nuovi principi fisici in Russia. Il primo vicepresidente della commissione militare-industriale Yuri Borisov è venuto a conoscenza del memo preparato da loro. Ha ordinato la creazione di un gruppo di lavoro n. 19 dell'NTS VPK sulla fotonica radiofonica, guidato dall'accademico dell'Accademia delle scienze russa Igor Fedorov. Questo gruppo comprendeva scienziati e specialisti di numerose imprese scientifiche e industriali di diverse regioni del paese, tra cui Aleksey Shulunov. Di conseguenza, è stata elaborata una bozza di piano per lo sviluppo e la transizione della scienza e dell'industria in Russia verso un nuovo ordine tecnologico. Il Ministero della Difesa della Federazione Russa si interessò a questi sviluppi e iniziò a sostenerli. L'uso della radiofotonica nella corrispondente base di componenti, che deve essere creata, cambierà la struttura funzionale di tutte le attuali apparecchiature radio-elettroniche: guida, rilevamento, ricognizione e apparecchiature radar.
Nel 2014, sotto la guida del gruppo di lavoro n. 19 dell'NTS VPK, RTI ha svolto lavori di ricerca (R&S) per valutare lo stato della radiofotonica nel mondo e in Russia e ha sviluppato una bozza di programma corrispondente per il suo sviluppo. Questo lavoro ha dimostrato che per superare il nostro ritardo, i costi annuali richiesti dovrebbero ammontare a circa 2-3 miliardi di rubli. per la ricerca e lo sviluppo di tecnologie e 6-7 miliardi di rubli. - per riattrezzamento tecnico e dotazione di dispositivi di misura, senza contare la formazione e il tirocinio del personale.
IN LEADER - VETERANI RADIOELETTRONICI
Il gruppo n. 19 e Aleksey Shulunov hanno valutato direttamente il potenziale di un certo numero di imprese di difesa nazionali nel settore della radioelettronica per lo sviluppo e l'ulteriore promozione delle tecnologie dei radiofotoni. A tutti gli effetti, il più antico istituto di ricerca del paese per le comunicazioni radio a lunga distanza è diventato l'impresa principale della nuova industria. Pertanto, Alexey Shulunov, oltre a lavorare nel gruppo di lavoro n. 19 del complesso militare-industriale, ha diretto il laboratorio di radiofotonica al NIIDAR. "Attualmente disponiamo di tutti i radar, compreso l'allerta precoce, a banda relativamente stretta", ha affermato Aleksey Nikolayevich, che ha compiuto 80 anni nel dicembre 2017. - Nei radar a banda larga che utilizzano una base di componenti radio-fotoni, è possibile ottenere fino al 90% delle informazioni sull'obiettivo che viene localizzato, scoprire cosa si trova nell'aria o nello spazio: un aeroplano, un razzo, un frammento, un meteorite. Tali radar di varia portata e potenza, compreso il preallarme, acquisiscono le proprietà di complessi in grado di creare un ritratto di un oggetto rilevato da un radar, che attualmente è in grado solo di un enorme complesso radio-ottico per il riconoscimento di oggetti spaziali "Krona" di il National Space Control System (SKKP) sul Monte Chapal a Karachay-Cherkessia. E con la tecnologia dei microchip radiofotonici, ci sarà una radicale riduzione delle dimensioni, del peso, del consumo energetico del complesso hardware del radar e un significativo aumento delle sue caratteristiche tattiche. Rimarranno solo sistemi di antenne di dimensioni impressionanti dai radar giganti dei sistemi di allarme rapido, SKKP, PRN."
Nel laboratorio NIIDAR è già stato creato un radar sperimentale in banda X con un'eterodina ottica, che può essere sintonizzato nella più ampia gamma di onde radio. Questo è un dispositivo unico. Il ricevitore permette di unificare soluzioni hardware su qualsiasi canale di ricezione radar di praticamente tutte le gamme di frequenza. Solo lui può operare su più antenne riceventi. Grazie alla tecnologia dei radiofotoni, le dimensioni dell'apparecchiatura saranno notevolmente ridotte e la sua affidabilità aumenterà.
Anche il centro scientifico e tematico n. 5 è stato creato presso NIIDAR, il cui compito è quello di coprire e organizzare in modo completo il lavoro in tutte le aree dei compiti della creazione dell'industria della radiofotonica. In realtà, questo potrebbe già essere un organo di lavoro della Commissione Interdipartimentale del Presidente della Federazione Russa per lo Sviluppo Innovativo della Russia. I compiti tecnici del centro includono la partecipazione alla creazione di una base di componenti integrale e discreta, la creazione di nuove apparecchiature radio e sistemi di ingegneria radio, questioni di metrologia e standardizzazione, cooperazione internazionale, anche con i paesi BRICS, e una serie di altri argomenti in fotonica radiofonica. La più antica e rispettata impresa radio-elettronica in Russia e nel mondo, come notato da Alexei Shulunov, ha tutte le possibilità per tale lavoro. È solo necessario unire gli sforzi per la transizione alle nuove tecnologie nell'industria, per rendere realmente praticabile il programma statale e controllarne l'attuazione in modo statale. Applicando la radiofotonica a compiti specifici di creazione di radar, l'azienda sta già sviluppando tecnologie per un'ampia gamma di prodotti militari e civili.
Quindi, il passaggio alle ultime tecnologie, indispensabili per la difesa dello stato russo, che permetteranno di realizzare armi elettroniche perfette e stare al passo con i "partner", sta avvenendo, tra l'altro, grazie alla talenti dell'ingegnere Alexei Shulunov.
