Do drugiej dekady tego stulecia przeszły trzy kierunki rozwoju, które są obecnie realizowane w przemyśle planety - para, elektron, atom. „Obecnie świat przechodzi na czwarty poziom, oparty na technologiach fotonowych” – zauważył znany szef krajowego przemysłu obronnego, szef grupy roboczej nr 19 Rady Naukowo-Technicznej Komisji Wojskowo-Przemysłowej pod rządami Federacji Rosyjskiej, akademik Moskiewskiego Instytutu Lotnictwa Aleksiej Szulunow, „technologie te wykorzystują właściwości fotonów, cząstek, które nie mają masy spoczynkowej i ładunku, co umożliwia przezwyciężenie podstawowych fizycznych ograniczeń „klasycznej” elektroniki. Jednym z jego najważniejszych obszarów jest radiofotonika”.
Na Zachodzie radiofotonika jest oznaczana terminem mwp-microwavephotonics, w Rosji, zgodnie z sugestiami akademika Rosyjskiej Akademii Nauk Jurija Wasiliewicza Gulajewa i akademika Moskiewskiego Instytutu Lotnictwa Aleksieja Nikołajewicza Szulunowa, przyjęto termin „radiofotonika”, co jest już akceptowane przez niektórych zachodnich ekspertów.
Polega na modulacji promieniowania laserowego sygnałem mikrofalowym do dalszych przemian już w zakresie optycznym. Zastąpienie elektronu fotonem umożliwia poprawę funkcjonalnej konstrukcji sprzętu radiowego, usunięcie problemów kompatybilności elektromagnetycznej, zwiększenie szybkości i objętości przesyłania informacji o kilka rzędów wielkości, znaczne zmniejszenie masy, wymiarów i mocy zużycie, na przykład, tych samych radarów dalekiego zasięgu i ultradalekiego zasięgu.
„Zrozumienie nieuchronności zastąpienia rozwiązań obwodów elektronicznych rozwiązaniami radio-fotonicznymi”, zauważa Aleksiej Nikołajewicz, „przyszło w związku z osiągnięciem granicznych właściwości technologicznych zintegrowanej mikroelektroniki, przejściem na mniejsze wymiary komponentów z powodu wielokrotnego zmniejszenia w długości fal optycznych."
Światowymi liderami technologii radiofotonowych są USA, UE, Japonia, Korea Południowa i Chiny.
MAMY NAWET ZAAWANSOWANE ZE SCRIPP
„Byłem świadkiem i uczestniczyłem w przejściu przemysłu radioelektronicznego z próżni na półprzewodnikowe, które miało miejsce w ZSRR i na świecie od końca lat 50. do początku lat 60. ubiegłego wieku”, mówi Aleksiej Szulunow, „ale w na początku nowego stulecia zauważyłem, że świat już jest w imponującym przejściu do nowych technologii - radiofotonicznych, początkowo technologii komponentów dyskretnych, a od 2012-2014 - do zintegrowanych. Powstaje nowy sprzęt i aparatura pomiarowa, szkoli się personel, pojawiają się nowe specjalizacje, organizuje się kompletną infrastrukturę produkcyjną.”
Warto zauważyć, że pierwsza mapa drogowa fotoniki zaczęła funkcjonować w Rosji od 2013 roku. W 2016 roku dekretem Prezydenta Federacji Rosyjskiej Władimira Putina uruchomiono drugą edycję mapy drogowej. Weszła również w życie Platforma Technologii Fotonicznych. Jednak w jednym z krajowych projektów koncepcji rozwoju fotoniki podkreśla się, że środki na opracowanie i wdrożenie opartych na niej technologii są wymagane o kilka rzędów wielkości mniej niż na rozwój technologii radioelektronicznych. A to, według Aleksieja Szulunowa, jest niewybaczalnym błędem. „Bez zmiany nastawienia w kraju i wydziałach do opracowywania nowych fotonicznych rozwiązań technicznych”, mówi Aleksiej Szulunow, „za trzy lub cztery lata cały rosyjski przemysł, a zwłaszcza jego przemysł radioelektroniczny, pozostanie w tyle w rozwój tych technologii, które będą zaangażowane w substytucję importu, z niesamowitymi trudnościami rozwiązywanie tego problemu”.
A przede wszystkim najważniejszą kwestią wymagającą pilnego rozwiązania jest kwestia stworzenia krajowej bazy komponentów dla radiofotoniki. Jego baza komponentów oparta jest na materiałach A3B5 (arsenek galu, azotek galu, fosforyn indu …), które mają zarówno właściwości optyczne, jak i radiotechniczne. Za ich stworzenie akademik Rosyjskiej Akademii Nauk Zhores Alferov otrzymał Nagrodę Nobla. Bez nich nie da się stworzyć sprzętu radiofotonicznego.
W kraju istnieją odrębne technologie dla niektórych dyskretnych elementów fotonicznej elektroniki radiowej na poziomie rozwoju końca lat 90-tych. Jednak w nauce i przemyśle nie ma podstaw do nowoczesnego szeregowego dyskretnego i integralnego działania elementów fotonicznych. Praca jest ograniczona brakiem nowoczesnych materiałów, oprogramowania do modelowania komponentów i niezwykle skąpym finansowaniem. Instytuty naukowo-badawcze (SRI) i biura projektowe (KB) przemysłu praktycznie nie posiadają bazy materiałowej i instrumentalnej, a także wyszkolonej kadry do opracowywania nowych technologii przemysłowych, tworzących zdolności do produkcji wyrobów finalnych.
Tylko nieliczne przedsiębiorstwa w krajowym kompleksie obronno-przemysłowym (MIC), niektóre instytuty naukowo-badawcze w pełni dysponują tak nowoczesną bazą technologiczną produkcji. Na bazie komponentów dyskretnych radiofotoniki realizowane są odrębne projekty w Instytucie Badawczym Polyus, Instytucie Badawczym Fizyki Półprzewodników oraz Instytucie Automatyki i Elektrometrii Syberyjskiego Oddziału Rosyjskiej Akademii Nauk, niektórych instytutach badawczych zlokalizowanych w St. Petersburg, Perm, Tomsk, w przedsiębiorstwach JSC RTI. Oddzielne ostateczne prototypy pilotażowe są tworzone w UAB KRET, UAB Radar-mms, NPK NIIDAR: radar z aktywnym układem fazowym (AFAR) piątej generacji wykorzystujący najnowszą bazę komponentów radiofotonowych. W MEPhI opracowano technologię pełnego cyklu, aż do stworzenia podstawy elementu o odpowiednim rozmiarze na podłożu.
Jednak ogólnie stan fotoniki radiowej w kraju - baza technologiczna, dostępny potencjał kadrowy, organizacja pracy - jak zauważył Aleksiej Szulunow, wyraźnie wymaga aktywnego działania.
GRUPA ROBOCZA NR 19 NTS VPK
W 2012 roku, według Aleksieja Szulunowa, wspólnie z akademikiem Rosyjskiej Akademii Nauk, dyrektorem naukowym Instytutu Inżynierii Radiowej i Elektroniki Jurijem Gulajewem, podnieśli w Rosji problem opracowania nowego kierunku elektroniki radiowej opartej na nowych zasadach fizycznych. Z przygotowaną przez nich notatką zapoznał się pierwszy zastępca przewodniczącego Komisji Wojskowo-Przemysłowej Jurij Borysow. Nakazał utworzenie grupy roboczej nr 19 NTS VPK ds. Fotoniki radiowej, kierowanej przez akademika Rosyjskiej Akademii Nauk Igora Fiodorowa. W tej grupie znaleźli się naukowcy i specjaliści z wielu przedsiębiorstw naukowych i przemysłowych z różnych regionów kraju, w tym Aleksiej Szulunow. W rezultacie powstał projekt planu rozwoju i przejścia nauki i przemysłu w Rosji do nowego porządku technologicznego. Ministerstwo Obrony Federacji Rosyjskiej zainteresowało się tymi wydarzeniami i zaczęło je wspierać. Zastosowanie radiofotoniki w odpowiedniej bazie komponentów, które muszą zostać stworzone, zmieni strukturę funkcjonalną wszystkich obecnych urządzeń radioelektronicznych – naprowadzania, wykrywania, rozpoznania i sprzętu radarowego.
W 2014 roku pod kierownictwem grupy roboczej nr 19 NTS VPK RTI przeprowadziło prace badawcze (B+R) w celu oceny stanu fotoniki radiowej na świecie iw Rosji oraz opracowało odpowiedni projekt programu jej rozwoju. Praca ta wykazała, że aby przezwyciężyć nasze opóźnienie, wymagane roczne koszty powinny wynieść około 2-3 miliardów rubli. na badania i rozwój technologii i 6-7 miliardów rubli. - o ponowne wyposażenie techniczne i wyposażenie w urządzenia pomiarowe, nie licząc przeszkolenia i stażu personelu.
W LIDERZY - WETERAN RADIOELEKTRONICZNY
Grupa nr 19 i Aleksey Shulunov bezpośrednio ocenili potencjał szeregu krajowych przedsiębiorstw obronnych w przemyśle radioelektronicznym w zakresie rozwoju i dalszej promocji technologii radiofotonowych. Pod każdym względem najstarszy w kraju instytut badawczy zajmujący się radiokomunikacją na duże odległości stał się czołowym przedsiębiorstwem w nowej branży. Dlatego Aleksiej Szulunow, oprócz pracy w grupie roboczej nr 19 kompleksu wojskowo-przemysłowego, kierował laboratorium radiofotoniki w NIIDAR. „Obecnie mamy wszystkie radary, w tym wczesne ostrzeganie, są stosunkowo wąskopasmowe” – powiedział Aleksiej Nikołajewicz, który w grudniu 2017 roku skończył 80 lat. - W radarach szerokopasmowych wykorzystujących bazę komponentów radiofotonowych można uzyskać do 90% informacji o lokalizacji celu, dowiedzieć się, co znajduje się w powietrzu lub przestrzeni kosmicznej: samolot, rakieta, fragment, meteoryt. Takie radary o różnym zasięgu i mocy, w tym wczesnego ostrzegania, nabierają właściwości kompleksów zdolnych do tworzenia portretu obiektu wykrytego przez radar, który obecnie jest zdolny jedynie do ogromnego kompleksu radiooptycznego do rozpoznawania obiektów kosmicznych „Krona” Krajowy System Kontroli Przestrzeni Kosmicznej (SKKP) na górze Chapal w Karaczajo-Czerkiesji. A dzięki technologii mikrochipów radiofotonowych nastąpi radykalne zmniejszenie rozmiaru, wagi, zużycia energii kompleksu sprzętu radarowego i znaczny wzrost jego właściwości taktycznych. Z gigantycznych radarów systemów wczesnego ostrzegania, SKKP, PRN pozostaną tylko systemy antenowe o imponujących rozmiarach”.
W laboratorium NIIDAR powstał już eksperymentalny radar na pasmo X z heterodyną optyczną, który można dostrajać w najszerszym zakresie fal radiowych. To wyjątkowe urządzenie. Odbiornik umożliwia ujednolicenie rozwiązań sprzętowych na dowolnym kanale odbiorczym radaru praktycznie we wszystkich zakresach częstotliwości. On sam może operować na kilku antenach odbiorczych. Dzięki technologii radiofotonowej gabaryty sprzętu zostaną znacznie zmniejszone, a jego niezawodność wzrośnie.
W NIIDAR powstało również centrum naukowo-tematyczne nr 5, którego zadaniem jest kompleksowe objęcie i organizacja pracy we wszystkich obszarach zadań tworzenia przemysłu radiofotoniki. W rzeczywistości może to być już organ roboczy Międzyresortowej Komisji Prezydenta Federacji Rosyjskiej ds. Innowacyjnego Rozwoju Rosji. Do zadań technicznych centrum należy udział w tworzeniu integralnej i dyskretnej bazy komponentów, tworzenie nowych urządzeń radiowych i systemów inżynierii radiowej, zagadnienia metrologii i normalizacji, współpraca międzynarodowa, w tym z krajami BRICS oraz szereg innych tematów w fotonika radiowa. Najstarsze i najbardziej szanowane przedsiębiorstwo radioelektroniczne w Rosji i na świecie, jak zauważył Aleksiej Szulunow, ma wszelkie możliwości takiej pracy. Trzeba tylko zjednoczyć wysiłki na rzecz przejścia na nowe technologie w przemyśle, aby program państwowy był rzeczywiście wykonalny i państwowo kontrolować jego realizację. Wykorzystując radiofotonikę do konkretnych zadań tworzenia radarów, firma już teraz opracowuje technologie dla szerokiej gamy produktów wojskowych i cywilnych.
Tak więc przejście na najnowsze technologie, niezbędne dla obronności państwa rosyjskiego, które pozwolą na tworzenie doskonałej broni elektronicznej i dotrzymanie kroku „partnerom”, następuje m.in. talenty inżyniera Aleksieja Szulunowa.