Знаете ли вы, что если залепить лазерный прицел хищника жвачкой, то он может нечаянно выстрелить плазмомётом себе в голову?
Если видишь три красные точки, жди неприятностей!
Тройной красный луч, рассекающий воздух – один из самых узнаваемых аттрибутов инопланетного охотника под псевдонимом “Хищник”. Тандем наплечной плазменной пушки и лазерного прицела, встроенного в шлем – более эффектного оружия не было ещё ни у одного пришельца с дредами в истории кино.
Однако, пытливый зритель может задаться вопросом: “А зачем, собственно, хищнику лазерный прицел?”
Лазерные прицелы имеют смысл, скажем, при штурме зданий: когда надо отстреливать резко выскакивающие цели с близкого и среднего расстояния, часто в движении и в полумраке. Удобно: просто нажимаешь курок, когда видишь на противнике красную точку – и не надо каждый раз смотреть через мушку.
Но вот представить охотника с лазерным прицелом не получается. Во-первых, он ему просто не нужен: охотник всегда стреляет по хорошо видимой цели из удобного положения – ничто не мешает ему целиться по-старинке. Во-вторых, с расстояния больше 50 метров точку от лазера вообще не видно. В-третьих, лазером можно “спалить” свою позицию и спугнуть жертву.
А хищники вроде в ОМОН не записывались. Неужели продвинутая инопланетная цивилизация не понимает очевидных вещей?
Так кажется до тех пор, пока не поймёшь, что лазерный прицел хищника – это не элемент удобства, а техническая необходимость, без которой наплечная пушка не будет в принципе наводиться на цель.
Q: Как так?
Если посмотреть на людской огнестрел, то можно заметить, что прицел/мушка всегда располагается прямо над стволом:
Поскольку линия прицеливания и дуло располагаются вплотную друг к другу, для такого оружия действует принцип “куда смотрит прицел – там окажется и пуля”.
Но вот с хищником этот принцип не работает:
Поскольку плазменная пушка установлена далеко от головы (а целится он шлемом), то если они будут направлены в одну сторону, кусок плазмы прилетит мягко говоря не туда, куда надо.
Чтобы пушка попадала в цель, нужно, чтобы она была повёрнута под углом к направлению взгляда – так, чтобы линии прицеливания и стрельбы сходились в одной точке:
Но как определить точное значение этого угла – ведь повернись пушка хоть на градус сильнее чем надо, и плазма прилетит в мишень соседа.
По сути, вся система “прицел-пушка-цель” – это большой треугольник, а определение угла поворота пушки – это задача, известная из школьной геометрии под нехитрым названием «решение треугольников»:
Нам нужно определить угол α. Положим, что угол поворота головы (γ) и расстояние от пушки до прицела (b) нам известны: видимо, в шлеме хищника стоят гироскопы, которые определяют положение головы в пространстве и отправляют эту инфу в систему наводки. Вот только для решения треугольника данных маловато: чтобы синусы с косинусами затащили, нужна ещё и сторона a – в противном случае уравнение не будет иметь однозначного решения.
То же самое, но другими словами: чтобы попадать в цель, хищник должен подбирать разный угол поворота пушки в зависимости от расстояния до цели, даже если направление до неё будет неизменным.
Направление к цели не меняется вообще – изменяется только расстояние.
Полагаю, вы уже догадались, зачем на самом деле нужен лазер – это не прицел, а дальномер, необходимый для корректной работы системы наводки плазменной пушки.
Немного о лазерных дальномерах
Полагаю, все знакомы с такими приборчиками: часто используются в строительстве, изготовлении мебели и других областях. Направил лазер на стену – узнал расстояние до стены. Удобно: технологии инопланетных охотников, как-никак.
Работает эта приблуда следующим образом: испускаемый устройством лазерный луч достигает цели, отражается от её поверхности, возвращается обратно в устройство, анализируется, и в итоге определяется расстояние.
Q: То есть, устройство замеряет время, которое затрачивает луч, чтобы вернуться туда и обратно, и по этим данным вычисляет расстояние?
Не совсем. Лазерные дальномеры вычисляют расстояние по так называемой разности фаз: фишка в том, что при отражении от поверхности электромагнитная волна как бы смещается вбок, и по величине этого смещения можно определить расстояние до предмета:
Испускаемые волны показаны красным, а отражённые – фиолетовым. Как можете видеть, отражённые волны смещены по отношению к испускаемым, причём величина смещения будет разной для разных расстояний до объекта. Так, можно определять расстояние, если знать, какая разность фаз какому расстоянию соответствует.
При этом, устройство умеет определять только разность фаз: оно понятия не имеет, сколько полных колебаний успела совершить волна, прежде чем отразиться и вернуться обратно. Поэтому возможны такие казусы:
Разность фаз и там и там абсолютно одинаковая – а значит, по мнению устройства, расстояние до объектов тоже одинаковое.
Решается такая неоднозначность следующим образом: сначала светим на объект одной длиной волны, а потом другой:
Оба расстояния возвращают одинаковую разность фаз, но при использовании другой длины волны неоднозначность разрешается.
Представьте себе задачу: вам нужно угадать двухзначное число, которое делится на 3 с остатком 1. Скорее всего вы не угадаете: это может быть и 10, и 13, и 16 – вариантов слишком много. С другой стороны, если бы вам дали ещё одну подсказку: оно не только делится на 3 с остатком 1, но ещё и на 5 без остатка – то сразу стало бы легче (таких чисел всего шесть: 10, 25, 40, 55, 70 и 85). И наконец, вам дают последнюю подсказку: оно делится на 11 с остатком 3 – и вы приходите к единственному варианту, который подходит под заданные критерии.
Точно так же и с определением расстояния с помощью лазера: известная разность фаз для одной длины волны может соответствовать куче разных расстояний, для двух длин волн – вариантов уже меньше, для трёх – ещё меньше. И таким образом, если перебрать достаточное количество разных длин волн, можно прийти к единственному подходящему варианту – реальному расстоянию от устройства до отражающего объекта. Чисто методом исключения.
Единственный момент: менять длину волны света, излучаемого лазером, невозможно в принципе. Это связано с особенностями устройства лазеров: если вы купили лазерную указку с длиной волны 580 нм, то эта величина не поменяется никак.
Чтобы обойти это ограничение, инженеры – и людские, и “хищниковские” – пошли на хитрость: амплитудную модуляцию электромагнитного излучения. Это когда амплитуда (т.е. высота гребней) одной электромагнитной волны меняется по подобию другой волны: в результате, одна волна оказывается как бы “упакованной” внутрь другой.
Зелёная волна на рисунке, строго говоря, волной не является: это иллюзия, создаваемая тем, что гребни красной волны ритмично прыгают вниз-вверх. И тем не менее, при отражении от объектов с этими ложными волнами происходит то же самое, что и с настоящими – их фаза смещается.
И уж длину “ложных” волн можно менять как угодно, потому что длина реальной волны будет оставаться неизменной.
Таким образом, лазерный прицел хищника только кажется обычной лазерной указкой: в действительности, каждую миллисекунду он испускает сотни, а то и тысячи разных модулированных волн, перебирая их одну за другой, что позволяет системе наводки моментально получать информацию о расстоянии до цели.
Любопытная гипотеза: вероятно, лазер хищника является тройным для того, чтобы определять расстояние в три раза быстрее и точнее: три испускателя независимо друг от друга перебирают разные длины волн, после чего сверяют друг с другом показания.
Что дальше
Дальше вычисленная дальность отправляется в процессор, где с помощью неё и информации из гироскопов в шлеме рассчитывается угол поворота пушки – и можно бабахать. Причём все эти рассчёты производятся моментально и в реальном времени.
Так что если вы снова услышите, что, мол “нахрен нас в школе учат этой геометрии – как это говно пригодится нам в жизни?”, вы будете знать что ответить: “Для того, чтобы отстреливать плазмой супостатов”.
Q: В одной из сцен хищник стрелял без лазерной наводки.
Стрелял. И ни разу не попал.
Q: Меня смущает, что лазерный прицел расположен где-то сбоку шлема – это получается, что хищник будет смотреть на цель впереди себя, а наводить пушку куда-то вбок?
На самом деле, лазер расположен очень близко к глазам – не судите по моим анимациям с видом сверху, их рисовало криворукое существо. Посмотрите лучше на это:
Как видите, смещение минимально, а при стрельбе с большого расстояния (от двух метров хотя бы) разницы вообще заметно не будет.
Q: Как он управляет пушкой?
Осмелюсь предположить, что он управляет ей с помощью своих жвал: нажимает на кнопки, расположенные изнутри шлема. Кстати, любопытный пример манипулятивного органа.
Q: Меня хочет убить хищник. Что мне делать?
У системы наводки хищника есть несколько недостатков. Например, невозможна наводка на объекты, которые поглощают свет – поэтому, если одеться во всё черное, то его наплечная пушка не сможет в вас прицелиться, потому что излучение лазера просто не будет возвращаться обратно к хищнику для обработки.
Только пожалуйста, не в чёрную поддергайку с Черкизона, а в костюм из специальной, светопоглощающей ткани, которая поглощает до 99% излучения всех спектров. А то хищники всё-таки тоже не дураки.
Далее, стрельба по зеркальным объектам. Трудно даже вообразить, как взбесится его плазменная пушка, окажись хищник в комнате кривых зеркал.
Ну и если вдруг дело дойдёт до ближнего боя, можете попробовать залепить ему лазер жвачкой.
Рекомендуемое чтиво:
Статья про одних из злейших врагов хищников