מכ"ם (ראשי תיבות של מגלה כיוון ומרחק), או רדאר (באנגלית: RADAR, ראשי תיבות של Radio Detection And Ranging או Radio Direction And Ranging), הוא מערכת אלקטרונית לגילוי ומעקב אחר מיקומם של עצמים במרחב באמצעות שימוש בגלי רדיו. המכ"ם יכול לשמש בין השאר לאיתור כלי טיס ושיט, טילים וחלליות, ואף הר, להקות ציפורים ומערכות מזג אוויר. מלבד מיקום העצם הנצפה, בדרך כלל ביכולת המכ"ם להפיק מידע אודות כיוון תנועתו ומהירותו אם הוא בתזוזה, ואף גודלו וצורתו של העצם.
לרוב מערכות מכ"ם מורכבות ממשדר המייצר את גלי הרדיו האלקטרומגנטיים, אנטנה המשדרת אותם לכיוון הרצוי, אנטנה הקולטת את גלי הרדיו החוזרים (לעיתים רבות אנטנה אחת משמשת הן לקליטה והן לשידור) ומקלט ומערכת לעיבוד גלי הרדיו החוזרים, המספקת מידע אודות העצמים הרלוונטיים. גלי הרדיו המשודרים מהאנטנה יוצאים למרחב ופוגעים בעצמים בו. לאחר פגיעות אלו הם חוזרים אל המכ"ם ונקלטים במקלט לאחר שנקלטו באנטנה. לפי אורך הזמן שעבר מרגע שידור האות לחזרתו, ולפי שיטות נוספות, מסוגל המכ"ם לחשב את מרחקו וכיוונו של העצם הנסרק ממקור השידור ועל ידי כך לאתר את מיקומו.
תחילה פותח המכ"ם לצרכים צבאיים על ידי מספר מדינות בשנים שקדמו למלחמת העולם השנייה. השימוש הצבאי במכ"ם נועד בעיקר לאיתור ויירוט מטוסי קרב, טילים וספינות מלחמה של האויב. בראשית דרכו של המכ"ם, ההתקדמות המכרעת בהתפתחותו הטכנולוגית אירעה בבריטניה. המונח האנגלי למכ"ם, RADAR, נטבע בשנת 1940 על ידי הצי האמריקאי. בימינו משמש המכ"ם לשימושים מגוונים לרבות בקרת תעופה אווירית אזרחית, חיזוי מזג אוויר, מחקר אסטרונומי אודות גרמי השמיים, ומחקר גאופיזי וגאולוגי על מערכות תת-קרקעיות. המכ"ם יכול להוות מתקן נייח היושב על הקרקע, או מתקן נייד על בסיס כלי רכב, כלי שיט וכלי טיס.
היסטוריה.
כבר ב־1904 הדגים הממציא כריסטיאן הילסמייר (Christian Hülsmeyer) כיצד אפשר להיעזר בגלי רדיו כדי לאתר ספינות. הוא אף הוציא פטנט על מכ"ם פרימיטיבי, שיכול לגלות נוכחות של ספינות בטווח 3 ק"מ (ומאוחר יותר 10 ק"מ), אך עקב חוסר עניין מצד מפקדי הציים בעולם, המצאתו מעולם לא נכנסה לייצור.
באוגוסט 1917 ניסח הפיזיקאי ניקולה טסלה את העקרונות התאורטיים של המכ"ם והציע את השימוש בגלים אלקטרומגנטיים על מנת לגלות את תנועתם של עצמים רחוקים. טסלה גם הציע שיטות למדידת מהירות באמצעות מכ"ם. טסלה אף המליץ על המכ"ם כמכשיר לגילוי צוללות ובכך חזה במידה רבה את הסונאר האקטיבי.
ב־1922 החלו מעבדות המחקר של צי ארצות הברית בפיתוח מכ"ם. ב־1930 הצליח ל.א. איילנד לגלות מטוס באמצעות מכ"ם התאבכות גל רציף. ב־1934 וב־1935 התבצעו ניסויים במכ"ם פעימות.
ב־12 בפברואר 1935 שלח רוברט ווטסון־ואט למשרד האווירייה הבריטי מזכר בנוגע ל"גילוי ואיתור מטוסים באמצעות רדיו" ("Detection and location of aircraft by radio methods") אחרי ניסיון שצבר בתחום בהיותו מטאורולוג וחובב רדיו. ב־26 בפברואר הדגים ואט בפני ועדה את המצאתו ואיתר באמצעותה מפציץ בטווח 8 מיל. הדגמה זו, שכונתה The Daventry Experiment, הובילה לפיתוח מכ"ם מבצעי בבריטניה ופרישׂתו להגנת החופים בזמן מלחמת העולם השנייה (60 עמדות שנקראו צ'יין הום).
המכ"ם נכנס לשימוש מבצעי נרחב במהלך מלחמת העולם השנייה על ידי הבריטים. יש הסוברים שהשימוש שעשו בעלות הברית במכ"ם תרם תרומה משמעותית לעמידת בריטניה ולהבסת הלופטוואפה. חוקרים מייחסים גם את הכרעת הקרב בין הצוללות הגרמניות לאוניות הסוחר ששטו מאנגליה לארצות הברית במהלך המלחמה להופעת מטוסים עם טווח שאיפשר לחפש את הצוללות לאורך כל הנתיבים מאנגליה לארצות הברית ומכ"מים באורך גל של כעשרה ס"מ שאיפשר גילוי מוקדם של הצוללות מבלי שלגרמנים הייתה יכולת לדעת שגילו אותם.
ברית המועצות ערכה סדרת ניסויים בתחום המכ"ם החל משנת 1934 אך למרות הישגים תאורטיים ומספר מערכות שנבנו בסמוך לפריצת מלחמת העולם השנייה לא הייתה בידי הצבא האדום מערכת מכ"ם ראויה לשמה. המערכת המבצעית הראשונה הייתה RUS-1, ממנה נבנו 45 יחידות שלא הוכיחו עצמן במהלך המלחמה. רק בשנת 1945, לאחר כניעת גרמניה הנאצית, הכניס הצבא האדום לשירות את מערכת P-3 – מכ"ם גילוי אווירי המבצעי הראשון.
לקראת תום המלחמה, בשנת 1945, פורסם דבר קיומו של המכ"ם ברבים.
מבנה עקרוני.
כל מערכת מכ"ם כוללת לפחות רכיבים אלו:
ניתן לסווג מערכות מכ"ם שונות לפי הזווית הביסטטית שהיא הזווית שנוצרת בין המשדר, המטרה והמקלט. במכ"ם תקני כל הרכיבים נמצאים במיקום יחיד ואינם מפוזרים במרחב ולכן הזווית היא אפס. מכ"ם מסוג זה נקרא מכ"ם מונוסטטי. מכ"ם שבו המשדר והמקלט מופרדים גאוגרפית יכול להיות בעל זווית ביסטטית קרובה לאפס, ואז הוא ייקרא מכ"ם פסאודו־מונוסטטי או זווית משמעותית גדולה מאפס, ואז הוא ייקרא מכ"ם ביסטטי אם ההפרדה היא על פני שני מיקומים שונים, או מכ"ם מולטיסטטי אם על פני למעלה משניים. מרבית המכ"מים הם מונוסטטיים בשל נוחות התכנון והתפעול ובשל המורכבות החישובית שבאיתור מטרות באמצעות מכ"ם שבו הקליטה אינה מתקבלת באותו מקום כמו השידור (להסבר ראו ערך טווח ביסטטי).
משדר.
דרישות מרכזיות:
מכיוון שבניית משדר שעונה על הדרישות וגם בעל הספק רב היא קשה, ברוב מערכות המכ"ם משתמשים במשדר חלש ואחריו מגבר חזק.
סוגי משדרים עיקריים למכ"ם:
אנטנה.
תפקיד האנטנה הוא לקשר בין המשדר לאוויר כך שמירב אנרגיית הרדיו תעבור לאוויר. בנוסף האנטנה מעצבת את אלומת אנרגיית הרדיו ובכך מגבירה את יעילות המכ"ם. רוב המכ"מים קובעים את הכיוון למטרה על פי כיוון האלומה, לכן חשוב לייצר אלומות צרות.
קיימים שני סוגי אנטנות למכ"ם: אנטנה פסיבית ואנטנה פעילה (phase array).
מקלט.
תפקידו לקלוט את ההד המוחזר מהמטרה. המקלט מפענח את האות הנקלט, קובע את מרחקו מהמכ"ם (בעזרת חישוב זמנים). על המקלט להיות מסוגל לקלוט אותות חלשים מאוד, וכן עליו להיות דל רעש. חשיבות מיוחדת יש לדרגת ההגברה הראשונה, מגבר קדם שצריך להיות בעל יחס אות לרעש גבוה וכן עם הגבר גבוה. רעשים מיותרים במקלט עלולים לגרום להתראות שווא.
ברוב המכ"מים בנויה גם מערכת עיבוד אות מבוססת מחשב.
עקרונות פעולה.
החזרה.
גלים אלקטרומגנטיים מוחזרים (מתפזרים) בשל כל שינוי חריף במקדמים הדיאלקטריים או הדיאמגנטיים.
משוואת מכ"ם.
ההספק "Pr" הנקלט באנטנה הקולטת מבוטא באמצעות המשוואה :
זיאוס
קליפורניה
קליפורניה () היא מדינה בארצות הברית השוכנת בחופה המערבי, והיא המדינה המאוכלסת ביותר בארצות הברית והשלישית בשטחה, אחרי אלסקה וטקסס. קליפורניה גובלת באורגון בצפון, בנבדה בצפון מזרח, באריזונה בדרום-מזרח, במקסיקו בדרום ובאוקיינוס השקט במערב. בקליפורניה גם שוכן המחוז המאוכלס ביותר בארצות הברית, מחוז לוס אנג'לס, וכן המחוז הגדול ביותר בשטחו, מחוז סן ברנרדינו. הערים הגדולות במדינה הן לוס אנג'לס, סן דייגו, סן חוזה וסן פרנסיסקו. בירתה היא סקרמנטו, השוכנת בצפון קליפורניה.
קליפורניה היא מדינה מגוונת מבחינה גאוגרפית, ומשתרעת מרכסי ההרים סיירה נבדה במזרח לאוקיינוס השקט במערב, מיערות סקוויה נאה-אשוח דאגלס שבצפון-מערב לאזורי מדבר מוהאבי בדרום-מזרח. המדינה כוללת את ההר הגבוה ביותר (הר ויטני) ואת העמק הנמוך ביותר (עמק המוות) בשטחה היבשתי של ארצות הברית (ללא אלסקה). מרכז המדינה מכיל בעיקר את הסנטרל ואלי, אחד האזורים החקלאיים הפוריים ביותר בעולם.
לקליפורניה השפעה מרכזית על התרבות הפופולרית הגלובלית נוכח היותה מקום לידת תעשיית הקולנוע, תרבות הנגד ההיפית, האינטרנט והמחשב האישי. חלקים מרכזיים מכלכלתה הם תעשיית התרבות בהוליווד וטכנולוגיה בעמק הסיליקון. לו הייתה מדינה עצמאית, הייתה קליפורניה הכלכלה השישית בגודלה בעולם והמדינה ה-35 מבחינת אוכלוסייתה. כ-9 מערי קליפורניה נמצאות בין 50 הערים הגדולות בארצות הברית, והיא המדינה עם הערים הרבות ביותר ברשימה.
שמה של מדינת קליפורניה נשאב ככל הנראה מרומן ספרדי שנכתב במאה ה-16 והיה פופולרי בעתו. כשספרד החלה לחקור באותה תקופה את חופי האוקיינוס השקט של צפון אמריקה, היה סבור שקליפורניה היא למעשה אי. לכן בספר מופיעה "קליפורניה" כאי בדיוני עשיר באוצרות טבע אשר מיושב על ידי נשים שחורות בלבד. ככל הנראה מתייחס השם לאקלימה של המדינה, שכן Calor בספרדית פירושו "חום" ו-Forno, "כבשן".
הכינוי הרשמי של המדינה הוא "המדינה המוזהבת" ("The Golden State"), כינוי המזכיר את הבהלה לזהב של שנת 1849.
היסטוריה.
קליפורניה יושבה כבר לפני 10,000 שנים, והייתה לאחד האזורים המגוונים תרבותית ומבחינה לשונית בתקופה הפרה-קולומביאנית. הערכות באשר לאוכלוסיית הילידים באזור באותה עת נעות בין 100,000 ל-300,000, אשר היוו כשליש מן אוכלוסיית הילידים בשטח שלימים יהפוך לארצות הברית המודרנית.
מגלה הארצות האירופי הראשון שחקר את אזור החוף של קליפורניה היה הפורטוגזי חואן רודריגס קבריו בשנת 1542. פרנסיס דרייק חקר את כל חוף המדינה ומיפה אותו בשנת 1579.