Радиолокация без формул, но с картинками

Размахин Михаил Константинович

В брошюре, написанной на основе материалов отечественной и зарубежной периодической печати и книг, популярно рассказывается, что такое радиолокация, чем она занимается, почему играет важную роль в современном мире. В книге нет ни одной формулы, но зато много занимательных рисунков, которые помогут понять некоторые сложные вопросы.

 

В современном мире радиолокационную станцию можно встретить всюду: на улице, в порту, в подземном туннеле. Самое широкое применение радиолокация нашла в военном деле и научных исследованиях. Во всех этих областях «трудятся» тысячи радиолокационных станций. Среди них есть такие, которые умещаются в очках, но есть и такие, которые весят сотни тонн.

В этой брошюре, написанной на основе материалов отечественной и зарубежной периодической печати, популярно рассказывается, что такое радиолокация, чем она занимается, почему играет такую важную роль в современном мире. В книге нет ни одной формулы, но зато много занимательных рисунков, которые помогут понять некоторые сложные вопросы.

Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся разнообразным применением радиоэлектроники. Прочтя ее, вы узнаете много интересного и неожиданного о возможностях радиолокации.

 

Предисловие

Обычно в предисловии автор обязан объяснить, что представляет собой его детище, на основе каких материалов оно создано, кому и как его рекомендуется читать. Кроме того, необходимо выразить свою признательность и благодарность как можно большему числу людей, с которыми автору еще предстоит встречаться. Тем самым они становятся как бы соучастниками создания книги, и их критические тенденции надежно блокируются.

Раз уж наличие предисловия стало редакционно-издательским правилом, то хочешь или не хочешь, его надо писать. Но обычное предисловие в книге такого рода кажется автору не совсем уместным. Поэтому Вашему вниманию предлагается предисловие-диалог, в котором, с одной стороны, принимает участие лицо, именуемое в дальнейшем «Автор», а с другой стороны, действующий на основании устава издательства представитель, который для конспирации именуется в дальнейшем «Редакция».

Итак, «Редакция» идет в атаку.

Редакция. К какому жанру в соответствии с типизацией литературных произведений, установленной действующим законодательством, относится Ваше произведение?

Автор. Честное слово, затрудняюсь сказать. Ведь в книге две части и они очень разные. Первая имеет научно-рекламный характер, вторая — ближе к научно-популярной литературе, хотя и в ней чувствуется сильное влияние модной сейчас научно-юмористической литературы типа «Совершенный стратег» Дж. Д. Вильямса или «Ну и что?» Я. И. Хургина.

Редакция. То что Вы сказали, нельзя отнести ни к одному типу литературных произведений, установленному действующим законодательством.

Автор. Тогда научно-популярная.

Редакция. На основании каких материалов подготовлена рукопись?

Автор. В работе над рукописью я использовал материалы отечественной и зарубежной периодической печати и некоторые книги (большая часть из них указана в сносках).

Редакция. На кого рассчитано Ваше произведение?

Автор. В мировой научно-популярной литературе существует установившийся термин «интеллигентный дилетант». Это человек, получивший достаточно хорошее образование и знающий о предмете изложения только то, что сообщают средства массовой информации: радио, телевидение, печать и т. д. Вот для таких интеллигентных дилетантов и написана эта книжка. Ну и еще, конечно, для выпускников средних школ и для всех, кто интересуется радиолокацией. Может быть, ее прочтут, а вернее просмотрят, и специалисты в области радиолокации. Их, конечно, заинтересует не столько текст, сколько рисунки, выполненные художником Э. Трескиным. Рисунки заслуживают этого.

Редакция. В какой последовательности следует читать Ваше произведение? Вопрос на первый взгляд странный, но ведь на самом деле существуют книги, в которых авторы рекомендуют, например, такой порядок чтения: «Следует читать главы 1, 2, 4, 7 и 3, затем главу 6, потом следует еще раз перечитать главу 1».

Автор. Текст можно читать в нормальной последовательности, а рисунки можно смотреть как угодно, хоть с начала, хоть с конца.

Редакция. Можно ли Вашу книгу использовать в качестве учебного пособия?

Автор. Ну, конечно же, нет! Правда, автор старался придать некоторым главам учебникообразный характер. Так, например, в отдельных главах читателю предлагаются задачи для самостоятельной проработки но если он уклонится от этого, ничего страшного не произойдет. Последующие главы, как надеется автор, будут понятны и без выполнения такого задания. Встречающиеся в книге сложные ситуации перенумерованы и разобраны в строгом соответствии с их нумерацией. Каждый раз отмечаются и положительные, и отрицательные стороны рассматриваемых методов и явлений. Тут автор старался быть объективным. И все-таки эта книжка ни в коем случае не может служить даже учебным пособием. Интеллигентного дилетанта она так и оставит дилетантом в области радиолокации, разве что пробудит интерес к ней. Это и есть программа-максимум автора.

Редакция. Благодарить кого-нибудь будете?

Автор. А как же! В первую очередь, конечно, рецензентов за их кропотливую и ничем практически не вознагражденную работу по оценке рукописи и исправлению ее недостатков.

Хочу выразить признательность всему коллективу издательства «Советское радио», заслуженно пользующемуся авторитетом среди радиоспециалистов, за то, что они рискнули предоставить мне возможность издать эту не совсем строгую в научном смысле книжку.

И последнее. Поскольку книга все-таки научно-популярная, автор в процессе поиска наиболее простой формы изложения не очень простых вещей мог несколько исказить истинную картину. Заранее приношу свои извинения дотошным читателям, которые обнаружат какие-нибудь неточности. А тем из них, кто пришлет свои замечания в адрес издательства, в дополнение к извинениям выражаю еще и признательность.

 

Пояснение

Читателя полагается заинтриговать или хотя бы заинтересовать. Иначе при постоянной нехватке времени он вряд ли прочтет больше одной страницы книги, о которой раньше ничего не слышал. Поневоле позавидуешь авторам учебников, ведь в наше время даже рядовой учебник по тиражу и числу «завоеванных» читателей вполне может конкурировать с произведениями классиков и признанных корифеев детектива. И каких читателей! Молодежи и людей среднего возраста. Уж они-то умеют экономить время и весьма требовательны к качеству произведения.

Ну что же, начнем с загадки. Перед Вами, уважаемый читатель, страница из книги. Как Вы думаете, какой?

Загадка вроде бы простая. Конечно же, это страница из какой-нибудь математической работы или уж, по крайней мере, из трактата по теоретической физике. И все-таки это не так, вернее не совсем так. Конечно, без математики здесь не обошлось, как впрочем и в любой современной специальной книге. А название ее «Теоретические основы статистической радиолокации». Ну вот мы и встретились со словом, вынесенным на обложку нашей книги. Это радиолокация — область радиоэлектроники, в которой для описания основ теории необходимы такие сложные выкладки, что они не всегда по силам даже людям с высшим образованием. А ведь в отличие от чистой математики или теоретической физики с радиолокацией мы сталкиваемся буквально на каждом шагу. Да и число специалистов, непосредственно занятых развитием теоретической радиолокации, созданием радиолокационной техники и обслуживанием радиолокационных станций значительно больше числа «чистых» математиков и физиков.

Теперь самый подходящий момент объяснить, для чего написана эта книга и что из нее может почерпнуть читатель взамен затраченного времени. Конечно, это не книга для специалистов в области радиолокации и не учебник по радиолокации. Это скорее попытка популярно объяснить, что такое радиолокация, чем она занимается, почему она играет такую важную роль в современном мире и почему она стала делом жизни огромной армии энтузиастов.

Раз уж мы не рассчитываем на читателей-специалистов, то попытаемся обойтись без формул (приведенная в качестве загадки страшная страница не в счет). Будем объяснять, как говорится, на пальцах. А на помощь этому испытанному древнему методу привлечем картинки, ведь говорят, что лучше один раз увидеть, чем сто раз… прочесть (может быть, сто раз это уж слишком, хотя в качестве полемического приема и вполне приемлемо). Однако количество информации, содержащейся в картинке, на самом деле значительно превышает количество информации, которое можно передать в тексте, занимающем ту же площадь. Чтобы убедиться в этом, попробуйте подробно описать то, что Вы видите на любой из приведенных ниже картинок, и потом прикиньте, сколько потребуется места, чтобы разместить Ваш текст, набранный даже мелким шрифтом. Итак…

 

Часть первая

ДАВАЙТЕ ПОЗНАКОМИМСЯ

 

Что такое радиолокация?

Этот вопрос почти наверняка не вызовет затруднений у читателя. Хотя и не все непосредственно занимаются радиолокацией, но журналы, телевидение, популярные и документальные кинофильмы достаточно хорошо познакомили нас с вращающимися антеннами и серьезными, сосредоточенными лицами операторов, которые вглядываются в слабо светящиеся экраны, мерцающие таинственными световыми пятнами — отметками целей. На этом уровне с радиолокацией знакомы все. Попробуем теперь несколько расширить и углубить наши познания в этой области.

Начнем с определения. Для весомости возьмем самый авторитетный источник — Большую Советскую энциклопедию: «Радиолокация — обнаружение и определение местоположения различных объектов в воздухе, на воде и на суше посредством радиоволн».

Ну как, все понятно? Не совсем? Значит, надо объяснить.

Итак, излучаем радиоволну в пространство (это делает передатчик) и ждем, когда появится отраженный сигнал. О его приходе нас известит приемник радиолокационной станции, который снабжен огромной антенной для улавливания слабых отраженных сигналов. Если вокруг нас нет никаких предметов, которые отражали бы радиоволны, то мы ничего не дождемся. Но вероятнее всего, что радиоволна все-таки встретит на своем пути какое-то препятствие. В этом случае происходит либо отражение радиоволны, либо ее рассеяние. При отражении та часть радиоволны, которая попадает на отражающий объект, сохраняет свою структуру, но изменяет направление движения. Если отраженная радиоволна попадет на антенну, то в приемнике радиолокационной станции появится довольно сильный сигнал. И чем больше площадь отражающего объекта, тем сильнее принятый сигнал и тем отчетливее отметка от цели на экране индикатора. Но ведь отражающая поверхность может быть расположена так, что радиоволна уйдет в другом направлении. Тогда никакого отраженного сигнала не поступит на антенну нашего приемника. Специалисты в таких случаях говорят, что имеет место зеркальное отражение радиоволн.

Это явление легко смоделировать в домашних условиях. Для этого нужно лишь маленькое зеркало и солнышко в окошке. Оно и будет выполнять роль передатчика радиолокационной станции. Зеркально отражающий объект — зеркальце, а в качестве приемника отраженного сигнала можно использовать, например, обычную кошку. Пока солнечный зайчик будет бегать по стенам, кошка будет спокойно сидеть и недоуменно смотреть на Вас (отраженный сигнал не попадает в приемник). Но как только световое пятнышко попадет на нее, кошка зажмурится, и тем сильнее, чем больше наше зеркало. Сигнал принят! Правда, дальше проводить моделирование обычно не удается. Кошка убегает и потом еще с неделю к Вам не подходит. Но зато истина установлена и Наука торжествует. А вообще этот эксперимент лучше проводить мысленно. Он и так довольно убедителен.

Теперь немного о рассеянии. Рассеивающий объект можно представить себе состоящим из огромного числа очень маленьких зеркал, направленных в разные стороны. Отраженные сигналы в этом случае расходятся практически по всем направлениям, но каждый из них очень слабенький. Какой-нибудь сигнал, может быть даже несколько, обязательно попадет на антенну радиолокатора, и мы зарегистрируем наличие цели. Правда, для этого радиолокационный приемник должен быть очень чувствительным.

Пока мы говорили только о геометрической форме отражающих объектов. Но на величину отраженного сигнала влияют и их физические свойства. Лучше всего отражают радиоволны металлические предметы и вообще все материалы, которые являются хорошими проводниками. Лишь небольшая часть энергии падающей волны поглощается такими материалами, и величина отраженного сигнала почти не отличается от величины сигнала, падающего на объект. Другие материалы сильнее поглощают радиоволны и отраженный от них сигнал слабее. Но ту или иную часть энергии падающего сигнала рассеивает или отражает любое препятствие, встречающееся на пути радиоволн. Даже такие «эфирные создания», как облака, и те дадут отметку на экранах чувствительных радиолокационных станций.

Итак, мы уже знаем, что для проведения радиолокационных наблюдений нам нужен передатчик, чувствительный приемник с антенной, сигнал и какой-нибудь отражающий объект. Но мы еще не знаем, как организовать их совместную работу в тех или иных случаях. Существует довольно много схем построения радиолокационных станций, и каждой схеме соответствует тот или иной принцип работы станции. Мы рассмотрим два основных типа радиолокаторов.

Импульсный радиолокатор излучает радиоволны в виде коротких радиоимпульсов, длина каждого из них несколько тысячных или миллионных долей секунды (одним из таких радиоимпульсов может служить отрезок синусоидального колебания). В момент излучения передатчиком радиоимпульса приемник радиолокатора отключают, чтобы мощный передаваемый сигнал не повредил его. Как только передатчик отключают, так сразу же включают приемник, который ждет появления слабого отраженного сигнала. Через некоторое время, когда придет отраженный сигнал или исчезнет всякая надежда на его появление, снова включают передатчик и отключают приемник. Такой цикл повторяют непрерывно, пока станция ведет радиолокационное наблюдение.

Работа такого радиолокатора напоминает поведение человека, который любит послушать обычное эхо. Каждый из нас знает немало мест, где эхо слышно особенно хорошо. Найдите такое место, крикните какое-нибудь заветное слово и прислушайтесь. Если Вам повезло и Вы нашли особенно удачное место, то эхо можно услышать два или даже три раза. Когда эхо замолкнет, можете крикнуть еще раз, и снова услышите ответ. Но если кричать непрерывно, то Вы ничего не услышите, так как сами себя оглушаете криком. Так и радиолокационная станция прекращает излучение, чтобы можно было принимать слабые отраженные радиосигналы (кстати, специалисты называют их эхо-сигналами).

Но есть все-таки станции, которые непрерывно излучают радиоволны — это станции с непрерывным излучением. Как же они принимают отраженные сигналы? Радиоволны — это электромагнитные колебания той или иной частоты. Пусть мы излучаем сигнал на частоте № 1. Тогда при отражении от неподвижного препятствия принимаемое радиоэхо будет иметь ту же частоту, а при отражении от движущегося объекта частота сигнала изменится. Если объект приближается к нам, частота будет выше, если удаляется, — ниже. Проявление этого эффекта на звуковых частотах можно наблюдать, когда проходит поезд, непрерывно подающий гудки. Пока он приближается, мы слышим довольно высокий звук, когда удаляется, звук становится ниже. Этот пример приводится в учебнике физики для средней школы, так что по-видимому, известен всем.

Приемник станции с непрерывным излучением настроен таким образом, чтобы сигналы на частоте передатчика не принимались совсем. Сигналы на более высоких или более низких частотах таким приемником принимаются и регистрируются. Поэтому станция «не видит» неподвижных объектов, ведь отраженные от них эхо-сигналы имеют ту же частоту, что и излучаемые радиоволны. Зато все движущиеся цели будут замечены и отметки от них появятся на экране индикатора. К сожалению, такие станции не позволяют определить дальность до обнаруженной цели (в дальнейшем мы будем называть их допплеровскими радиолокаторами).

Созданы станции с непрерывным излучением, в которых применяются более сложные методы передачи сигналов, позволяющие измерить и дальность до объекта. Такие станции меняют частоту излучения во время работы, поэтому их называют станциями с переменной частотой излучения. Пусть, например, в первую секунду излучают сигнал на частоте № 1, во вторую — на частоте № 2 и так далее, скажем, до десятой секунды, когда излучается сигнал на частоте № 10. На одиннадцатой секунде снова излучаем сигнал на частоте № 1, на двенадцатой — на частоте № 2 и так далее. Приемник станции может принять эхо-сигнал на всех частотах, кроме той, которая в этот момент излучается. Представим себе, что в момент передачи частоты № 6 (шестая секунда) в приемнике появляется сигнал на частоте № 2, который был послан на второй секунде. Нетрудно подсчитать, что сигнал пришел через четыре секунды. Отсюда, зная скорость распространения радиоволн (она равна скорости света), определяем путь, пройденный радиоволнами, а поделив его пополам, найдем и дальность до объекта. Станция может наблюдать и неподвижные и движущиеся объекты. Правда, в некоторых случаях приходится делать поправку на эффект Допплера для движущихся целей (но это уже довольно тонкие вещи и мы пока не будем в них углубляться).

В настоящее время создано огромное число различных радиолокационных станций, которые отличаются и выполняемыми задачами, и схемами построения, но все возможные разновидности так или иначе укладываются в те два основных типа, которые мы сейчас рассмотрели.

Два слова о содержании следующих глав. В первой части книги мы продолжим рассказ о том, где и как применяются те или иные радиолокационные станции, во второй подробно рассмотрим, как работает современная радиолокационная станция. Это то, что будет дальше, а пока расскажем…

 

Как радиолокация попала в армию

Радиолокация родилась в семье ученых, детские годы ее также прошли среди мирных тружеников науки. Действительно, опыты А. С. Попова, в которых впервые был экспериментально установлен факт отражения радиоволн от крупного корабля, были сугубо гражданскими исследованиями. Отношение военных к этим опытам, было, по-видимому, настолько нейтральным, что никаких сведений на этот счет до нас не дошло.

Первый прообраз радиолокатора — ионосферная станция, созданная в 1931 году под руководством М. А. Бонч-Бруевича, — тоже мирный научный прибор, с помощью которого ученые на благо науки и человечества исследовали верхние области атмосферы — ионосферу. Но пока ученые спокойно занимались своими исследованиями, во всех крупных армиях мира началась техническая революция. Всем стало ясно, что открытия, совершенные в тиши кабинетов и лабораторий, помогают выигрывать сражения, а иногда и определяют весь ход войны. Тогда-то вместе с другими научно-техническими открытиями на военную службу была призвана и радиолокация. Оценив огромные преимущества, которые сулило одностороннее применение радиолокации, военные почти полностью захватили ее в свои руки.

Видеть противника, оставаясь невидимым для него, — какой полководец всех времен не мечтал об этом?! А такая возможность, во всяком случае, на первых порах, пока противник не обзавелся своими радиолокационными станциями, была вполне реальной. Вот поэтому все материалы по радиолокации стали тщательно засекречивать. В Англии радиолокацию возводят в ранг «Величайшего Секретного Оружия». В США все документы и материалы по радиолокации снабжают грифом высшей секретности: «After reading — fire!» Хорошо еще что не использовался гриф: «Before reading — fire!». Он хотя и обеспечивает абсолютную секретность, но совсем не стимулирует научно-технического прогресса. И все же, несмотря на такие драконовские меры, радиолокация становилась на ноги более или менее равномерно во всех технически развитых странах. Одни и те же открытия, технические решения и разработки ученые и инженеры разных стран делали практически одновременно. В конце 30-х годов радиолокационные станции были созданы в нашей стране, США, Англии, Германии, Франции. Так что об одностороннем применении РЛС не могло быть и речи. Эфир стал таким же полем боя, как земля, воздух и море. Перевес в этой войне определялся не столько численностью солдат, служащих в радиолокационных подразделениях, сколько квалификацией и искусством инженеров, работающих в глубоком тылу.

Итак, радиолокация служит в армии. Надо сразу же сказать, что это пошло ей только на пользу. Мощная поддержка, которую оказывает армия научным исследованиям, и большое число энтузиастов среди военных специалистов привели к расширению фронта работ в области радиолокации и ускорению темпов ее развития. В нашей стране значительная часть пионеров радиолокации служила или продолжает служить в рядах Советской Армии.

Но для чего нужна радиолокация военным? Чтобы ответить на этот вопрос, лучше всего подробно рассмотреть, как и где применяется радиолокация в современной армии. Написал автор эту фразу и задумался. Выполнить это намерение совсем не просто. Военные специалисты отнюдь не стремятся рассказывать в печати о характеристиках радиолокационных станций, режимах их работы и о том, для чего эти станции предназначены. Очень редко на страницах газет и журналов появляются статьи о военной радиолокации. Но даже и в этих случаях авторы публикаций чаще всего сообщают сведения самого общего характера. К тому же статьи, опубликованные в зарубежной прессе, часто носят рекламный характер, и в них трудно отличить объективную информацию от рекламных обещаний, помещенных исключительно в расчете на привлечение общественного внимания к той или иной фирме.

Значительно проще рассказать о применении радиолокации в гражданском воздушном флоте, на транспорте, на пассажирских и торговых судах. Но ведь основные принципы работы этих станций те же самые, что и радиолокаторов, используемых в армии. Поэтому не надо удивляться, если в качестве примера станции управления воздушным движением в ВВС мы приводим описание системы гражданского аэродрома, а при рассказе о морских радиолокаторах говорим о радиолокационной системе проводки торговых судов. Это, кстати, избавляет нас от необходимости отдельно рассматривать «гражданские» радиолокационные станции, аналогичные тем, которые применяются в армии.

Поскольку в настоящее время радиолокация в армии используется, по-видимому, шире, чем в народном хозяйстве, мы будем классифицировать радиолокационные станции по их принадлежности к одному из существующих родов войск: военно-воздушные силы, ракетные войска, военно-морской флот и сухопутные войска.

Первые РЛС, поступившие на вооружение армии, использовались для обнаружения самолетов и входили в подразделения противовоздушной обороны. Начиная с этого времени, военно-воздушные силы по «числу РЛС на душу военнослужащего» неизменно занимали первое место среди всех родов войск. Так было до тех пор, пока не появились ракетные войска. Они сразу же и прочно захватили лидерство и, по-видимому, надолго. Но отдавая дань историческому ходу событий, мы все-таки начнем с ВВС.

 

Радиолокация и летчики

Издавна летчики называют метеорологов богами погоды. Поэтому в первую очередь надо познакомиться с оружием современных богов погоды — станцией метеорологического обеспечения полетов. Она определяет местоположение облачных и особенно грозовых фронтов, их высоту, интенсивность выпадающих осадков, ведет непрерывное наблюдение за развитием и распространением ураганов и штормов в зоне действия РЛС. Составленные на основе этих данных сводки погоды немедленно поступают на все аэродромы и центры управления воздушным движением. Не случайно в годы Великой Отечественной войны наши метеорологические станции на побережье Ледовитого океана и на полярных островах часто подвергались атакам противника.

В последние годы в США разработан проект системы сбора метеорологической информации с помощью радиолокаторов, установленных на борту самолета. Американские специалисты считают, что, используя 22 самолета, которые непрерывно сообщают полученные метеорологические данные в специальный вычислительный центр, они смогут получать информацию о состоянии погоды в любой точке земного шара. Эти сведения будут использованы министерством обороны США и учреждениями, проводящими космические исследования.

Современный военный аэродром обычно имеет взлетно-посадочную полосу. Когда нужно выпустить в полет или посадить большое количество самолетов, без радиолокационной станции управления воздушным движением не обойтись. Такая станция обычно работает совместно с вычислительной машиной и дает команду на взлет или посадку того или иного самолета. При этом учитывается продолжительность полета, очередность прибытия к аэродрому, состояние взлетно-посадочной полосы и целый ряд других факторов. В зарубежной печати опубликовано сообщение о разработке РЛС управления воздушным движением в пределах одного аэродрома. Эта станция держит под наблюдением взлетно-посадочную полосу и кольцевые дороги аэродрома. Она может обеспечить взлет и посадку до 80 самолетов в час. Добиться такой пропускной способности аэродрома без радиолокации совершенно невозможно.

Аналогичные системы созданы и у нас в стране. Советская радиолокационная система «Утес», как показали испытания, — лучший регулировщик на воздушных дорогах. Луч нового локатора принимает самолет на расстоянии в сотни километров, на высоте несколько тысяч метров и сопровождает его до аэродрома. В считанные секунды выдается информация о типе лайнера, азимуте, высоте полета, количестве горючего на борту. «Утес» впервые применили для управления воздушным движением под Москвой. Практика показала высокую надежность аппаратуры: «потолок» самолета определяется с высокой точностью.

Но возможности систем такого рода не ограничиваются обслуживанием одного аэродрома. Создан, например, проект системы управления воздушным движением, которая контролирует до 200 взлетно-посадочных полос одновременно. Если центр такой системы расположить в Брюсселе, то она будет контролировать практически все важнейшие аэродромы Западной Европы. В этой системе сигналы от всех вновь обнаруженных самолетов подаются на вычислительную машину, которая автоматически устанавливает национальную принадлежность самолета и контролирует его полет, сравнивая реальную трассу с заранее заложенным в ее памяти планом полетов. При отклонении самолета от трассы или при обнаружении вражеского самолета система подает сигнал тревоги и военно-воздушные силы принимают соответствующие меры.

Эти системы обнаруживают и обслуживают самолеты, находящиеся в воздухе или приближающиеся к аэродрому. А в момент посадки заботу о безопасности самолета и его экипажа берут на себя радиолокационные системы посадки. Одна из таких систем имеет два радиолуча, которые контролируют движение самолета в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Перед диспетчером аэропорта светятся два экрана, показывающие положение самолета, его отклонение от курса и оптимальной кривой снижения — глиссады. Как только светящаяся отметка сместится от заданного курса, или глиссады, диспетчер сообщает пилоту об ошибке и тот возвращает самолет на истинный путь, и его, как на веревочке, приводят на взлетно-посадочную полосу. Теперь заменим и оператора, и пилота вычислительной машиной, которая будет фиксировать ошибки и сама же подавать команду на их исправление. Вот мы и получили автоматическую систему посадки самолетов при любой погоде, в любых условиях видимости. Существование всепогодных истребителей-перехватчиков и бомбардировщиков было бы невозможным без такой системы посадки.

Система дальнего обнаружения самолетов противника и наведения перехватчиков — первая радиолокационная станция, непосредственно участвующая в боевых действиях. Радиолокаторы дальнего обнаружения имеют обычно очень мощные передатчики и огромные антенны. Они располагаются вблизи переднего края, что обеспечивает им большую дальность действия. По принципу работы такие станции похожи на мощные станции управления воздушным движением, правда, конечные цели у них совершенно различны. Цель станции управления воздушным движением — обеспечить безопасный полет и посадку как можно большего числа самолетов. А цель станций дальнего обнаружения — обнаружить как можно больше самолетов противника и помочь их уничтожить.

Еще в годы второй мировой войны с помощью станций дальнего обнаружения иногда удавалось обнаруживать самолеты противника в момент их взлета только с прифронтовых аэродромов и истребители по тревоге успевали подняться в воздух и отразить атаку противника. Сейчас же, где бы ни базировались самолеты противника, воздушное нападение практически не может быть внезапным.

Современные станции замечают противника задолго до его появления над рубежом обороны. В зарубежной печати сообщалось, что станции дальнего обнаружения обнаруживают не только самолеты, но и гусей, что однажды послужило поводом для объявления тревоги.

Когда самолеты нападающей стороны приблизятся к рубежу обороны, станция дальнего обнаружения передает их с рук на руки станциям наведения истребителей, которые в это время уже находятся в воздухе. Наблюдая на экранах индикаторов за положением своих и вражеских самолетов, оператор станции наведения передает пилотам истребителей команды на уточнение курса, скорости или высоты полета. В годы второй мировой войны оператор станции наведения мог наблюдать за воздушным боем визуально и успевал при этом передавать команды летчикам. Сейчас даже на экране индикатора, где сближение сверхзвуковых самолетов происходит значительно медленнее, чем в воздухе, возникает такая сложная картина, что оператор еле успевает вовремя рассчитать маневр и подать команду летчикам. Так что без радиолокации наблюдение за воздушным боем сверхзвуковых самолетов попросту невозможно.

Станции наведения имеют меньшую дальность действия, но могут точнее определять координаты самолетов, чем станции дальнего обнаружения. Они выводят истребители совсем близко к объекту атаки, чтобы цель оказалась в зоне действия бортового локатора истребителя.

Наземной станции наведения трудно управлять истребителем, иногда расстояние между ним и объектом атаки становится небольшим, так как отметки от истребителя и самолета противника на экране находятся слишком близко, а иногда и вообще сливаются. Поэтому на истребителях стали устанавливать небольшие бортовые радиолокационные станции перехвата и прицеливания. Как только такая станция «поймает» своим лучом цель, истребитель самостоятельно начинает сближаться с ней и выходит в атаку. Даже не видя противника, летчик может наводить бортовое оружие по показаниям радиолокатора, так как все данные для стрельбы уже отражены на его экране: тут и дальность до цели и ее положение относительно истребителя. Летчику остается лишь выбрать момент открытия огня и нажать гашетку. А в некоторых случаях и это за него выполняет бортовое вычислительное устройство. Выходит летчику и делать-то нечего. Если бы все было так просто, как в нашем рассказе!

Всем известно, что самолет особенно уязвим с хвоста, или, выражаясь научно, со стороны задней полусферы. Внезапная атака с этого направления очень часто кончалась победой атакующего. Поэтому особое внимание конструкторы боевых самолетов всегда уделяли защите самолета от нападения сзади. Для этого на самолете ставится радиолокационная станция «защиты хвоста». Дальность действия этой станции должна быть такой, чтобы она уверенно фиксировала все цели, приближающиеся на дистанцию открытия огня. Иногда такая станция используется и как автоматический радиолокационный прицел для оружия, прикрывающего самолет сзади. Приближаясь к бомбардировщику, имеющему такую защиту, атакующий истребитель как бы вызывает огонь на себя. А это никак не облегчает ему выполнения боевой задачи.

Радиолокатор с панорамным обзором (иногда его еще называют радиолокатором кругового обзора) в полном соответствии со своим названием производит обзор местности, над которой пролетает самолет. Вращающийся радиолуч многократно освещает все элементы земной поверхности, и их изображение появляется на экране индикатора. Лес и вспаханное поле, реки и всевозможные строения по-разному отражают падающий на них сигнал. Поэтому на экране появляется как бы черно-белая фотография местности. Лучше всего на ней видны металлические объекты — железнодорожные рельсы, мосты и крупные здания. Имея такую карту, штурман может контролировать правильность курса и в нужных случаях выбрать объект для атаки. Специальное бортовое вычислительное устройство определяет данные для бомбометания с учетом высоты и скорости полета и наносит на экран радиолокатора метку прицеливания. Как только изображение атакуемого объекта совмещается с этой меткой, срабатывает механизм сброса бомб и страшный груз обрушивается на позиции противника.

В печати не раз сообщалось о беспилотных самолетах-разведчиках с радиолокаторами на борту, которые используются, например, армией США во Вьетнаме. Наземная радиолокационная станция постоянно держит их в поле зрения и управляет их движением. На борту беспилотного самолета устанавливается радиолокатор с панорамным обзором. Но принятые отраженные сигналы не попадают на экран индикатора, да и самого индикатора нет, ведь смотреть-то на него некому. Сигналы с помощью мощного передатчика передаются в расположение своих войск и только тут попадают на экран индикатора. Оператор, сидя глубоко под землей в штабном убежище, видит радиолокационную карту местности, над которой пролетает разведчик. Так радиолокация помогает получить самые свежие разведданные о противнике.

Во время военных действий всегда существует опасность случайно попасть под огонь своих же войск. Чтобы этого не случилось, во всех армиях старательно изучают силуэты вражеских самолетов, танков и других боевых машин. В мемуарах советских летчиков — участников Великой Отечественной войны — рассказывается, что в первое время, когда на вооружение советской авиации поступили истребители Ла-5, бывали отдельные случаи, что их обстреливали наши зенитные батареи только потому, что их силуэты напоминали силуэты немецких истребителей Фокке-Вульф.

Но по отметкам целей на экране радиолокатора невозможно определить силуэт самолета. Как быть в этом случае? Для радиолокационного узнавания собственных самолетов на борту современных машин устанавливается автоматический прибор опознавания — ответчик, состоящий из приемника и передатчика. Приемник улавливает сигнал радиолокационной станции и включает передатчик. Вслед за отраженным сигналом в направлении радиолокатора посылается и сигнал опознавания. При этом на экране рядом с отметкой от цели возникает еще одно световое пятнышко. Это отзыв обнаруженного объекта: «Я свой!». А чтобы такой сигнал-отзыв не смог послать вражеский самолет, сигнал передатчика кодируют, а приемное устройство настраивают так, чтобы оно пропускало только правильно закодированные отзывы. Поэтому сигналы ответчика от самолетов противника не будут приняты приемником и не попадут на экран радиолокатора. Отсутствие метки опознавания говорит оператору, что обнаруженный объект — самолет противника.

Примером совместного использования почти всех названных выше радиолокаторов может служить национальная система управления воздушным движением в США. В ее состав входят примерно 120 РЛС, установленных в аэропортах для сопровождения приближающихся или пролетающих в районе аэропорта самолетов и управления движением воздушных кораблей во время взлета или посадки. Кроме того, создана система радиолокационного обслуживания наиболее важных маршрутных авиалиний, которая состоит из 21 сектора наблюдения и управления воздушным движением на участках между аэропортами. Дальность действия РЛС таких диспетчерских пунктов около 300 километров. Кроме того, в каждом крупном аэропорту создана собственная диспетчерская служба, в состав которой входит РЛС кругового обзора с дальностью действий порядка 80 километров, метеорологическая РЛС, РЛС дальнего действия, измеряющая дальность до приближающихся самолетов, и устройство запроса, которое определяет национальную принадлежность самолета и высоту его полета.

Предметом особой заботы специалистов, управляющих все более интенсивным воздушным движением, являются небольшие частные самолеты. Обычно их маршруты и время вылета не подчиняются никаким расписаниям, а кроме того, на экранах радиолокаторов отметки от них получаются очень слабые, так что диспетчер может их просто не заметить. В последнее время на таких маленьких самолетиках устанавливают специальные металлические отражатели. Теперь операторы надежно обнаруживают эти опасные объекты, так как сигнал от такой цели сравним с сигналом, отраженным от крупного реактивного самолета.

Можно было бы еще рассказать о радиомаяках, которые в любую погоду подскажут заблудившемуся пилоту дорогу на родной аэродром, о системе радионаведения самолетов на дальние объекты и о многом другом. Не будем делать этого по двум причинам. Во-первых, об этом уже не раз писали, во-вторых, подобные системы мы рассмотрим ниже. Надо же что-то оставить и на потом.

 

Радиолокация и ракетчики

Ракетные войска — самый молодой род войск, но по насыщенности радиолокационными станциями они уверенно обошли ВВС и прочно заняли лидирующее положение. Почти все, что делают ракетчики, так или иначе связано с радиолокацией. Например, запуск баллистической ракеты. Траекторию ее полета можно разделить на два основных участка. На первом, активном, участке двигатель ракеты работает, и это дает возможность управлять ее полетом, на втором, пассивном, ракета движется по баллистической траектории, двигатель уже не работает и ракета подобно брошенному камню, который летит по траектории, зависящей лишь от величины и направления скорости в момент броска и от массы. Управлять ракетой на этом участке уже невозможно. Поэтому для точного попадания в цель необходимо, чтобы ракета в момент окончания работы двигателя (конец активного участка) имела бы строго определенную скорость и направление движения. Эту сложную задачу выполняют радиолокаторы, установленные вблизи стартовых позиций баллистических ракет. Они непрерывно определяют параметры траектории стартующей ракеты и при отклонении характеристик полета от расчетных посылают команду на включение тех или иных корректирующих двигателей ракеты. Мощность таких двигателей обычно невелика, но ее достаточно, чтобы исправить небольшие погрешности скорости и направления полета. И только когда ракета достигает расчетной точки и получает расчетную скорость, выключаются главный и вспомогательный двигатели и последняя ступень ракеты начинает движение по баллистической кривой. Радиолокационная станция может продолжать следить за ее движением, но управлять полетом уже невозможно, так как двигатели не работают.

Баллистические ракеты выполняют обычно задачи стратегического характера. Их нацеливают на крупные и особо важные объекты, которые не могут сменить места своего расположения (например, промышленные или административные центры, крупные порты, ракетные базы и т. д.). Поэтому при точном выведении на расчетную траекторию баллистическая ракета поразит цель, хотя она и не управляема на конечном участке траектории.

Иначе обстоит дело при запуске небольших ракет, предназначенных для борьбы с самолетами, или антиракет, уничтожающих атакующие ракеты противника. В этом случае цель, которую должна уничтожить ракета, не только движется с очень большой скоростью, но и маневрирует, чтобы избежать роковой для нее встречи с антиракетой. Поэтому радиолокационные станции осуществляют управление в течение всего полета. Траектории, по которым движутся ракеты, рассчитывают вычислительные машины, и они же с помощью радиолокационной станции подают команды на изменение курса или скорости полета. При этом радиолокационная станция работает до тех пор, пока на индикаторе отметки от цели и ракеты не сольются в одну, которая ярко вспыхнет на мгновение, а потом рассыплется на мелкие звездочки и исчезнет с экрана. Цель уничтожена.

В одной из книг по радиолокации, написанной по материалам зарубежной печати, приводится следующее описание проекта комплекса противоракетной обороны, который намеревались создать в США. Здесь не случайно использовано слово «комплекс». Можно выделить для противоракетной обороны большое число станций с самыми современными характеристиками, но им не удается решить задачу надежного уничтожения баллистических ракет противника, если они будут действовать разрозненно. Сведения, полученные одной станцией, должны быть мгновенно и без всяких ошибок переданы на все другие станции и в центр управления противоракетной обороны. Поэтому в состав комплекса кроме радиолокационных станций входят вычислительные центры и автоматизированные, высоконадежные системы связи. Только они обеспечивают согласованное функционирование всего комплекса, отдельные станции которого могут быть расположены в сотнях и даже в тысячах километрах друг от друга.

Итак, о радиолокационных системах комплекса. Первыми узнают об угрозе нападения операторы станций раннего обнаружения. Пока они рассматривают цель на экране индикатора, вычислительная машина, работающая во взаимодействии со станцией, определяет текущие координаты цели, строит наиболее вероятную траекторию ее полета и принимает решение, представляет ли данная цель опасность или нет. В течение нескольких секунд машина ответит на вопрос, что мы видим на экране: спутник, метеорит или атакующую ракету. В последнем случае по системам связи комплекса в центр противоракетной обороны и на станцию целеуказания передается сигнал об обнаружении цели. Станция целеуказания значительно точнее определяет координаты цели и передает информацию на станцию распознавания. Задача последней — дальнейшее уточнение характера летящей цели и выделение (распознавание) настоящей боевой головки среди множества ложных целей, которые выбрасывает атакующая ракета на последнем участке траектории.

Чтобы представить себе сложность и размеры этих станций, приведем характеристики одной из станций распознавания, работающей в США. Вес антенной системы этой станции 200 тонн, диаметр параболической антенны 26 метров, диаметр обтекателя, предохраняющего антенну от ветров, ураганов и атмосферных осадков, 43 метра. Высота сооружения превышает высоту 15-этажного дома. Стоимость ее оценивается примерно в 16 миллионов долларов. И это лишь одна из станций противоракетного комплекса!

Все три станции, о которых мы говорили выше, составляют, так сказать, решающую инстанцию. Если все они решат, что цель представляет опасность и должна быть уничтожена, то в дело вступают боевые средства — инстанция исполнительная. Сюда кроме батареи антиракет входят две радиолокационные станции. Станция сопровождения следит за целью и непрерывно определяет ее текущие координаты, а станция наведения следит за антиракетой и определяет ее мгновенное положение. Данные обеих станций поступают в вычислительную машину, которая определяет траекторию антиракеты, обеспечивающую поражение цели. Соответствующие команды передаются на борт антиракеты и позволяют ей успешно перехватить цель. Приведенная схема работы противоракетного комплекса взята из описания системы «Найк-Зевс», созданной в США. По данным зарубежной печати, разработаны проекты и других систем, схемы работы которых несколько отличаются от этой.

Вот, например, некоторые данные о противоракетном комплексе «Сейфгард», которые приведены в американской прессе. К 1974 году намечено построить первый комплекс «Сейфгард» в США, в 3 500 километрах от границы Канады, в Ленгдоне. Он будет состоять из двух основных радиолокационных станций и полигонов ракет-перехватчиков. Станция кругового обзора пространства, над которой работает компания «Дженерал электрик», будет представлять собой станцию дальнего действия, предназначенную для раннего обнаружения боеголовок противника на расстоянии 1 500 километров или больше и сопровождения их. Станция будет находиться в подземном железобетонном здании длиной и шириной около 60 метров и высотой 40 метров. Комплекс будет также включать подземную силовую установку, туннель для подъезда и систему связи, проложенную под землей. На ракетных полигонах будут развернуты ракеты дальнего действия «Спартан» и ракеты ближнего действия «Спринт». Их наведение на боеголовки ракет противника осуществляет вторая станция — РЛС защиты стартовых позиций. Она обеспечивает точное сопровождение цели на расстоянии нескольких сотен километров, распознавание наиболее опасной цели и наведение на нее антиракет. Перед этими сложными и наиболее современными радиолокационными станциями ставится задача одновременного перехвата от десятков до сотен целей. Задача, скажем прямо, совсем не простая даже для таких уникальных станций.

Для доказательства того, что эти станции действительно уникальны, укажем, что стоимость каждой из них, включая полную стоимость работ от закладки фундамента до боевых испытаний, оценивается в 150–200 миллионов долларов.

На атолле Кваджелейн в Тихом океане в конце 1968 года проходили оперативные испытания прототипа ракетно-радиолокационного комплекса. В 1970 году там же намеревались провести огневые испытания с использованием РЛС и ее оборудования для обработки информации при управлении запусками ракет «Спартан» и «Спринт».

Наиболее важным элементом таких систем является, по-видимому, станция раннего обнаружения. Чем раньше она обнаружит цель, тем больше времени останется для подготовки к отражению нападения и тем дальше от рубежа обороны антиракета встретится с целью. Чтобы раньше обнаружить цель, надо иметь как можно более мощную станцию. Создали самую мощную станцию.

Но хотелось бы обнаружить цель еще раньше. В зарубежной печати рассматриваются два возможных пути.

Первый путь — создание радиолокационных дозоров. Так называют комплекс станций раннего обнаружения, установленных на кораблях или самолетах. Морской радиолокационный дозор состоит из целой флотилии кораблей, плавающих в международных водах вдали от своих берегов. Места их крейсирования подобраны так, чтобы можно было держать под наблюдением все возможные направления пуска ракет предполагаемым противником. Ту же самую задачу может выполнить и авиационный дозор. По сравнению с морским он имеет то преимущество, что с увеличением высоты увеличивается и дальность действия радиолокационных станций, а значит и обнаружить цель можно раньше. Используемые для этой цели самолеты летают довольно медленно (по сравнению, конечно, со сверхзвуковыми истребителями и ракетоносцами), но могут очень долго находиться в воздухе.

Второй путь — применение загоризонтных радиолокационных станций. Обычно в радиолокаторах используют ультракороткие волны, то есть волны очень малой длины (несколько сантиметров или дециметров). Эти волны распространяются практически прямолинейно и не огибают поверхности земли. Именно поэтому дальность действия радиолокаторов ограничивается линией горизонта (из-за этого, кстати, и повышается дальность действия радиолокатора, установленного на самолете, так как линия горизонта при этом значительно удаляется).

Переход на более длинные волны связан для радиолокаторов с рядом неудобств. Такие волны хуже отражаются от небольших объектов, станции при этом становятся очень громоздкими, ухудшается точность определения координат цели и так далее. Но зато эти волны огибают поверхность земли и позволяют «заглянуть за горизонт». Главной целью станции раннего обнаружения, по мнению иностранных специалистов, является определение самого факта запуска ракеты. Столб пламени, возникающий при старте ракеты, довольно хорошо отражает длинные волны, и эхо-сигнал может быть зафиксирован приемником, а точные координаты цели определят уже другие станции, когда она приблизится к рубежу обороны. Система радиолокационных станций позволит, по-видимому, в будущем регистрировать запуск ракет в любой точке земного шара. Некоторые загоризонтные РЛС работают и на коротких волнах. В этом случае радиоволны не огибают поверхность земли, а отразившись от ионосферы, как от зеркала, достигают точки поверхности, расположенной далеко за горизонтом. Иногда радиоволна совершает несколько таких «скачков» между поверхностью и ионосферой, так что ряд последовательных переотражений ионосфера — поверхность — ионосфера — поверхность и так далее заставляет сигнал совершить кругосветное путешествие. Тогда в приемнике радиолокатора появится сигнал, конечно, очень слабый, который может рассказать об отражающих свойствах целого ряда областей, расположенных по всему периметру земного шара.

Для более надежного поражения воздушного противника на антиракеты, так и на зенитные ракеты, иногда ставят небольшую автономную радиолокационную станцию. Тогда в непосредственной близости от цели ракета переходит на управление от собственного радиолокатора. Облучая цель и принимая отраженный сигнал, этот локатор с помощью небольшой логической системы управляет ракетой, направляя ее на маневрирующую цель. Иногда на ракете устанавливают лишь приемник радиолокационных сигналов. В этом случаев облучение цели (как говорят специалисты, «подсветка цели») производит наземная радиолокационная станция, а прием отраженных сигналов остается на долю устройства, установленного на ракете. Это упрощает схему оборудования, размещенного в стремительно летящей ракете, и повышает ее надежность. Как видите, взаимодействие между наземной станцией и ее младшим собратом в ракете может принимать самые разнообразные формы.

 

Плавающие радиолокационные станции

Моряки тоже не упустили возможности использовать преимущества радиолокации. Современный корабль в зависимости от его класса имеет на борту от одной-двух до 35 радиолокационных станций (по зарубежным данным, линкоры или авианосцы — 30–35 радиолокаторов, крейсера — до 20 станций, эскадренные миноносцы — до 10, подводные лодки — до 5, и даже портовые буксиры имеют хотя бы одну радиолокационную станцию).

Чем же занято это многочисленное семейство радиолокаторов?

Первая станция — наша старая знакомая — радиолокационная станция кругового обзора. Она служит для наблюдения за окружающей обстановкой, предупреждая моряков о появлении и своих кораблей, и кораблей противника. Вращающаяся антенна этой станции хорошо видна на любом корабле. Ее стремятся расположить как можно выше, чтобы палубные надстройки и мачты не мешали обзору пространства.

Так же, как и в авиации, действует здесь и радиолокационная система обнаружения кораблей, которая не дает противнику подойти незамеченным. Часто на кораблях устанавливают специальные станции для наблюдения за воздушным пространством. Они, как надежные часовые, охраняют корабли от воздушного налета. Специальные станции корректируют стрельбу корабельных орудий главного калибра, наводят зенитные орудия на самолеты врага и управляют стрельбой торпедами. Даже в своем родном порту радиолокация надежно охраняет корабль, позволяя ему в любую погоду избегать столкновений с маневрирующими судами. Созданные в последнее время судовые радиолокационные станции с помощью простых вычислительных устройств заранее предупреждают экипаж о возможности столкновения судна с находящимися в опасной близости кораблями, чтобы капитан мог вовремя изменить курс. Вот так и набираются десятки станций, которые необходимо установить на каждом современном корабле. Следует добавить еще радиолокаторы, установленные на борту самолетов военно-морских сил, радиолокационные системы наведения ракет, которыми вооружены боевые корабли — ракетоносцы, радиолокаторы на борту вертолетов, используемых для поиска и уничтожения подводных лодок и так далее.

А сейчас мы несколько подробнее остановимся на радиолокационной системе навигации, которая обеспечивает безопасность судов при плавании вблизи морских берегов, в устьях рек и акваториях портов. Рассмотрим одну из таких систем, которая создана в ФРГ и обслуживает побережье Балтийского моря и устья впадающих в него рек.

В 1958 году после многолетних исследований министерство путей сообщения ФРГ приняло решение о создании радиолокационной системы на реках Эльбе и Везере для обеспечения безопасности судоходства ночью и во время тумана. В 1966 году эта система была дополнена линией радиолокационных станций на Эльбе. Кроме того, в последние годы была построена радиолокационная линия в Гамбургском порту. Необходимость таких линий береговых станций связана с тем, что судовые радиолокационные приборы, хотя и позволяют обнаруживать цели и определять их координаты, но не всегда могут дать достаточно информации о них. Отдельный судовой радиолокатор не позволяет оценить обстановку на большом участке извилистой и довольно узкой реки, поэтому создание системы очень помогает судоводителям.

Операторы, находящиеся у экранов береговых радиолокационных станций, не только хорошо знают район, но используют также дополнительную информацию из самых различных источников. Судовое командование получает от них по радио точные данные о положении на трассе и благодаря этому имеет возможность принять необходимые меры для обеспечения безопасности движения.

Судоходный участок реки Везер очень узок, длина его от маяка Альте Везер до Бремерхафена примерно 60 километров. Затопляемые приливом песчаные отмели, которых много на этом участке, представляют опасность для судоходства. Поэтому местом установки радиолокационных станций были выбраны три маяка: Альте Везер, Хое и Роббен Плате, — дополнительно был построен маяк в Блексене. Максимальная дальность действия радиолокаторов была выбрана равной 12 километрам. При этом на экране индикатора одновременно можно наблюдать изображение предметов, расположенных на участке с радиусом 6 километров. Так как фарватер Везера очень узок, то было необходимо, чтобы радиолокаторы позволяли наблюдать раздельно цели, находящиеся друг от друга на расстоянии 15 метров. Антенны были установлены на вышках трех маяков, над источниками света, поэтому проектировщики стремились по возможности уменьшить общий вес антенны, вращающего ее привода и другого оборудования. Радиолокационные станции должны быть не только малогабаритными и надежными в эксплуатации, но и стойкими к воздействию морского климата.

Так как радиолокационная информация обрабатывается в Бремерхафене, то для передачи изображений и всех сигналов управления и телекоманд предусмотрены радиорелейные линии связи.

В настоящее время оператор передает на судно по переговорному УКВ устройству сведения о положении на данном участке фарватера и обращает внимание командования судна на возможные опасности. В перспективе данные радиолокатора будут автоматически передаваться по радио на борт судна. Специальные приборы по этим сигналам воссоздадут на своих экранах обстановку на трассе. Эта картина должна иметь такую же четкость, как и изображение на экране радиолокатора. Соответствующая аппаратура должна доставляться на судно лоцманом или установлена на борту каждого судна.

Для передачи информации необходимо использовать как можно более узкую полосу частот, так как в районах портовых городов и без того работает много станций и эфир сильно перегружен.

Создатели этой системы рассматривают проблему опознавания судов. Даже при максимальной разрешающей способности, обеспечивающей достаточную четкость контуров цели, обычно трудно опознать цель. В воздушной навигации для этого устанавливают на самолете импульсный ответчик, посылающий в момент приема радиолокационного и запросного импульсов опознавательный сигнал, который затем в радиолокаторе попадает на экран индикатора рядом с сигналом от самолета. Но для этого необходимо установить импульсные ответчики на всех опрашиваемых объектах. Можно обойтись и без ответчика. Этот метод был испытан в системе наземных радиолокационных станций, обеспечивающих безопасность движения судов. В этом случае бортовое переговорное УКВ устройство, применяемое для связи с радиолокационной станцией, пеленгуется двумя УКВ пеленгаторами. Данные этих пеленгаторов используются для определения положения опрашиваемого судна. Таким образом, последовательно могут быть опознаны все суда.

Чтобы облегчить оператору наблюдение за опознанными судами, рядом с соответствующей радиолокационной отметкой на экране может быть высвечено условное обозначение. Кроме линий направления на цель на экран может быть нанесена карта всего района или характерные объекты, например бакены. Когда бакены из-за ледохода снимаются, их положение на экране остается отмеченным.

Так, уже в 1955 году была осуществлена проводка морских судов с помощью радиолокационных линий на Черном море, в окрестностях Одессы. Сейчас радиолокационные поводыри трудятся и на Балтийском море, и на берегу Кольского залива, обеспечивая безопасность судов на самых опасных участках фарватера и около портов, где всегда особенно активное движение судов. Чувствуя себя уверенно, капитаны могут вести свои корабли на большой скорости, а это экономит время и позволяет увеличить пропускную способность портов.

Есть и еще один любопытный пример применения радиолокационной станции на море. На Лейпцигской ярмарке 1967 года демонстрировались радиолокаторы, предназначенные для установки на пожарных катерах. Такие станции окажут неоценимую услугу морским пожарникам, которым приходится работать в клубах дыма, когда на расстоянии нескольких метров уже ничего не видно.

А уж если морякам не повезет и им придется покинуть родной корабль и спасаться от разбушевавшейся стихии на шлюпках, то и тут радиолокация придет на помощь. Для этого разработаны специальные РЛС поиска и спасения на море, которые имеются в распоряжении береговой охраны. При большом волнении на море они за 16 километров уверенно обнаруживают шлюпку с потерпевшими бедствие. После этого можно уже не волноваться за их судьбу.

 

Общевойсковая радиолокация

Ну и наконец, сухопутные войска. В авиации радиолокационные станции летают на самолетах, на флоте плавают на кораблях. Ну а в современных сухопутных войсках, где уже давно нет пехоты в привычном для всех нас смысле слова, радиолокационные станции перемещаются на колесах, а в одном из иностранных журналов был даже приведен снимок оператора, переносящего РЛС в небольшом футляре на спине.

Поэтому в названии почти всех станций, используемых в иностранных сухопутных войсках, будут встречаться слова: портативная, переносная, передвижная, мобильная и так далее. Однако, несмотря на свою «малокалиберность», эти станции выполняют весьма важные функции и любой наземный бой в наше время просто немыслим без радиолокации. Самая главная их задача — это, конечно, наблюдение за полем боя. По данным зарубежной печати, в настоящее время общевойсковой командир имеет в своем распоряжении, например, такие станции.

Переносная полевая радиолокационная станция. Работающий на ней оператор обнаруживает движение войсковой колонны за 1,5–2 километра, машину — за 6 километров. Усовершенствованный вариант этой станции имеет вес всего 4,5 килограмма и обслуживается одним оператором, да и тому не обязательно находиться около самого радиолокатора — хорошей мишени для противника. Оператор может находиться за сотни метров от станции, так как в ней предусмотрено дистанционное управление. В радиолокаторах такого типа не делают индикаторов с большими экранами. Обнаружение цели производится оператором на слух, так как принятый отраженный сигнал преобразуется в звуковой, высота тона и громкость которого зависят от характера цели. Опытный специалист может, например, на слух определить, что он обнаружил: одного или несколько идущих солдат, или, может быть, ползущего разведчика, машину на гусеничном ходу или колесный автомобиль. Некоторые станции могут обнаружить даже нейлоновый шпагат диаметром 3,2 миллиметра на расстоянии до 300 метров.

Созданы портативные станции, которые заменяют часовых при охране важных объектов. Они обнаруживают человека за 45 метров, машины за 180 метров и определяют скорость движения замеченных объектов.

Как видите, совсем неплохие характеристики. А ведь разработчикам пришлось не только решать сложные задачи, связанные с разработкой малогабаритных портативных радиолокаторов, но и преодолеть ряд других трудностей. Главная из них — помехи от местных предметов. Когда луч радиолокатора направлен в небо, то он может встретить на своем пути лишь самолеты или ракеты. Отметки от них будут отчетливо видны на чистом экране индикатора. Когда же радиолучи скользят вдоль поверхности земли, любые строения, лес, холмы и все окружающие предметы будут видны на экране. На их фоне совсем непросто заметить нужную цель. Вот тут-то и находят применение допплеровские радиолокаторы с непрерывным излучением (помните мы о них говорили в одной из первых глав). В приемники таких станций попадают лишь сигналы от движущихся объектов, а это как раз то, что нужно. Сигналы, отраженные от неподвижных местных объектов, не будут приняты и не помешают обнаружить движущиеся цели.

Есть в иностранных войсках и воздушные радиолокаторы-разведчики, установленные на вертолетах. В одной из таких вертолетных станций весьма остроумно решена задача непрерывного обзора поверхности земли. Обычно для этого применяют вращающуюся антенную систему со специальным двигателем. А тут конструкторы взяли и разместили антенну в лопастях несущего винта вертолета, ведь он же все равно вращается. И теперь винт кроме основной своей обязанности — поддерживать вертолет в воздухе — выполняет еще и роль вращающейся антенны для системы кругового обзора.

Противоартиллерийские радиолокаторы кроме разведки выполняют еще одну важную задачу — защищают свои войска от артиллерийского или минометного огня противника и от тактических ракет. Радиолокаторы непрерывно наблюдают за позициями противника и как только замечают летящую мину, снаряд или ракету противника, то сразу же переходят на слежение за ними. Данные о траектории снаряда поступают в вычислительное устройство, которое через несколько секунд строит полную траекторию полета и определяет точку, откуда послан снаряд. Данные передаются на артиллерийские позиции, и по точке, где расположено орудие противника, мгновенно открывается подавляющий огонь. При этом та же самая станция, которая обнаружила врага, корректирует огонь своих орудий, прослеживая на этот раз траекторию полета своих снарядов и определяя место их падения. Так же действует эта система при ракетном или минометном обстреле.

Как и во всех родах войск, в сухопутных войсках есть радиолокаторы наблюдения за воздушным пространством, станции наведения зенитных ракет и истребителей противовоздушной обороны. Состоят на вооружении и другие станции.

Вообще говоря, используемая нами классификация радиолокационных станций по их применению в различных родах войск довольно условна. Куда, например, отнести радиолокационные взрыватели, размещенные в артиллерийском снаряде, которые использовали воюющие стороны во время второй мировой войны. В ней есть и передатчик, и приемник, и источник питания — батарея элементов, начинающая работать от удара в момент выстрела. Когда снаряд приблизится к цели на заданное расстояние, взрыватель подает сигнал на взрыв снаряда. Применение таких устройств существенно повысило эффективность артиллерийского огня и в зенитной артиллерии, и военно-морском флоте, и в сухопутных войсках. Так к какому роду войск их приписать? Радиолокация верно служит во всех родах войск, охраняя от внезапного нападения и повышая боевую мощь современной армии.

 

Радиолокация и наука

А как же складываются отношения между радиолокацией и наукой? Неужели радиолокация оказалась неблагодарным ребенком, который в сутолоке дел совсем забыл про родителей — ученых? К счастью, так не произошло. Между наукой и радиолокацией сложились хорошие отношения, полезные для обеих сторон. Ученые непрестанно работают над усовершенствованием методов и техники радиолокации, а она, в свою очередь, оказывает им посильную помощь в исследовании природы.

Впервые радиолокационные методы были использованы в науке для исследования ионосферы. Вспомните, ведь первым прототипом радиолокатора была именно ионосферная станция М. А. Бонч-Бруевича. Ионосфера подобна слоеному пирогу, для каждого слоя которой характерна своя концентрация электронов и ионов. При определенной концентрации электронов в слое (она называется критической) радиоволны будут отражаться от него. Значение критической концентрации электронов для волн различной длины разное. Поэтому, замеряя высоту, на которой произошло отражение сигнала с той или иной длиной волны, можно получить распределение электронной концентрации по всей высоте ионосферы. Эти сведения представляют не только чисто академический интерес (с точки зрения физики атмосферы Земли), но и имеют большую практическую ценность. Зная характеристики ионосферы, можно прогнозировать условия распространения радиоволн, используемых в различных системах связи.

Незаменимым помощником стала радиолокация и для метеорологов. Мы уже немного говорили об этом в одной из глав, но хотелось бы остановиться подробнее. Самый простой метод наблюдения за погодой — это запуски шаров-зондов с метеоприборами. Если к такому шару-зонду прикрепить легкий металлический отражатель, то радиолокатор проследит за его перемещением на расстоянии в несколько сот километров. При этом удается установить скорость и направление воздушных течений на различных высотах. Это, так сказать, косвенный метод наблюдения за атмосферой. Но радиолокация может и непосредственно наблюдать за облаками, грозовыми фронтами и тайфунами.

Характеристики современных станций настолько совершенны, что позволяют не только регистрировать движение фронтов облачности, но и оценивать интенсивность осадков. Как сообщалось в зарубежной печати, создана метеорологическая радиолокационная станция, которая позволяет фиксировать даже турбулентные образования в чистой атмосфере, то есть, грубо говоря, замечать завихрения, возникающие при перемещении слоев атмосферы. Эта станция имеет такую чувствительность, что специалисты на расстоянии в 16 километров могут отличить пчелу от бабочки. Особенно важную роль играют метеорологические радиолокаторы при наблюдении за ураганами и тайфунами. На основании полученных данных посылаются предупреждения командам судов, находящихся в угрожаемых районах, и летчикам, маршруты которых пролегают вблизи опасных мест.

Насколько успешно действуют такие системы? Например, центральная авиаметеорологическая станция Москвы, обслуживающая московские аэродромы и оснащенная весьма совершенными радиолокационными станциями, только за 1969 год обеспечила 200 тысяч самолетовылетов. Причем ни один самолет не возвратился из рейса из-за неоправдавшегося прогноза.

Высокая точность измерения расстояния до отражающего объекта, которую обеспечивают современные станции, позволяет использовать радиолокацию для картографирования земной поверхности, причем картографирование может осуществляться и с самолетов, что позволяет охватить сразу очень большие площади. В иностранной печати сообщается, что загоризонтные радиолокаторы дадут возможность производить съемку береговых линий, удаленных на расстояние в тысячи километров. Это возможно потому, что сигналы, отраженные от морской поверхности, которая всегда хоть немного да волнуется, отличаются по частоте от эхо-сигналов, отразившихся от неподвижного берега (вспомните эффект Допплера).

Огромные пространства занимают в арктических морях торосистые льды — могучие поля, взломанные сжатиями, громоздящиеся друг на друга, спрессованные ветрами, спаянные морозами. Перед ними пасуют даже мощные современные ледоколы. В таких случаях на помощь приходит ледовая разведка. Еще в начале освоения Северного Морского пути полярная авиация помогала морякам покорять суровые северные моря. Поднимается в воздух самолет с разведчиками на борту. Они зарисовывают ледовую обстановку, намечают на карте возможный маршрут движения каравана. Потом самолет на бреющем полете проносится над судном и сбрасывает на палубу вымпел с этой картой. Но в суровых условиях Арктики даже опытные пилоты не всегда могли вылететь на разведку — мешала погода. То была разведка визуальная. А теперь благодаря радиолокации начинает применяться разведка инструментальная. Для этого на борту самолета АН-24 была смонтирована радиолокационная установка с вполне арктическим названием «Торос». Каждые четыре минуты луч радиолокатора охватывает с большой высоты площадь в сотни квадратных километров, специальный фотоаппарат фотографирует изображение на экране радиолокатора — и подробная карта ледовой обстановки готова.

На одном из таких снимков крохотная с ноготок стрелка уперлась в пятнистое, как бы слоеное, нагромождение льда. Это ледокол «Киев» в северо-восточной части Карского моря. Закрыт путь кораблям, не пробиться через такую преграду ни флагману, ни каравану. Но рассмотрим следующий снимок. Тонкая белесая дорожка огибает ледяной массив, петляет по темным разводьям. Так шел «Киев» во главе своего каравана, шел в сплошном тумане, пользуясь маршрутом, рекомендованным ему радиолокационной разведкой.

А вот еще один случай. На полярном Урале летом 1969 года несколько недель подряд шли проливные дожди. Провести аэрофотосъемку перед выходом полевых партий геологов не удалось. Тут-то и выручила радиолокация. Поднялся с Воркутинского аэродрома АН-24 со своим «Торосом», глянул вниз сквозь дождевые облака, и суровый лик уральской земли со всеми ее морщинами запечатлелся на пленке. Геологи дивились: такие четкие изображения не всегда удавались аэрофотографам и при идеальной погоде.

Летал АН-24 и к Берингову морю, помогая рыбакам выбираться из льдов, и в Туркмению — там по радиолокационным изображениям земной поверхности определились источники подземных вод. Поступили заявки и от строителей-транспортников на разведку трасс будущих железных дорог.

Вот сколько нужных и полезных земных дел на счету у радиолокации! Но ей уже тесно в земных границах. Настало время, когда можно с полным основанием говорить о том, что…

 

Радиолокации пора осваивать космос

В 1946 году специалисты Венгрии и США впервые осуществили прием отраженных радиолокационных сигналов при облучении Луны. С тех пор спутница нашей Земли непрерывно изучается с помощью радиолокационных установок, которые непрерывно совершенствуются. Радиолокация помогла не только точно измерить расстояние до Луны, но и высказать целый ряд предположений о ее строении и характере поверхности. Нетрудно понять, насколько необходима была эта информация для посадки на поверхность Луны советских автоматических межпланетных станций и космических кораблей «Апполон» с исследователями на борту.

В 1961 году ученым СССР, США и Англии удалось получить отраженные сигналы при радиолокации Венеры. В советской печати подробно освещались результаты этих работ, за которые коллектив ученых во главе с академиком В. В. Котельниковым был удостоен Ленинской премии.

Дальнейшими этапами развития космической радиолокации были успешные опыты по исследованию Марса и даже Юпитера в 1963 году. Насколько трудно было осуществить эти эксперименты, позволяют судить такие цифры. Расстояние до Юпитера 1 200000 000 километров, задержка обратного сигнала 1 час 6 минут, время за которое накапливался слабый отраженный сигнал — свыше 20 часов. Представляете себе, сколько труда было вложено в создание такого чувствительного радиолокатора, который смог бы «поймать» цель, удаленную на такое огромное расстояние? И все-таки наши советские специалисты смогли решить и эту задачу.

Ученые и радиоспециалисты США осуществили успешный эксперимент по радиолокации Солнца. И в этом случае слабый эхо-сигнал пришлось накапливать 17 минут. Значительное время для радиолокации, где счет идет на миллионные доли секунды. В этом эксперименте удалось получить данные о характере радиоизлучения Солнца, о движении массы солнечной короны и о скорости солнечного ветра.

Всем, кто внимательно следит за ходом работ по исследованию космического пространства, должна быть известна та важная роль, которую играет радиолокация. Вывод космических кораблей на орбиту, слежение за траекторией их полета, мягкая посадка межпланетных станций и приземление космических кораблей с экипажем на борту, даже поиск уже приземлившихся или приводнившихся кораблей — вот далеко не полный перечень задач, выполняемых радиолокационными станциями.

Сближение космических кораблей на орбите, стыковка, путешествие американского корабля «Апполон» к Луне и обратно показывают, какого высокого уровня достигла современная радиолокация.

И, наконец, совсем недавно, в 1970 году, был проведен блестящий космический эксперимент, в ходе которого советская автоматическая станция «Луна-16» доставила на Землю образцы лунного грунта. Точность выведения станции на орбиту, управление ее полетом, организация бурения и возвращение «Луны-16» на Землю удивили всех, кто следил за ходом этого уникального эксперимента. Даже осторожные в оценках специалисты на этот раз в статьях и комментариях на страницах газет не скупились на восторженные отзывы.

Значительная часть вполне заслуженных похвал должна быть отнесена и к радиолокации. С ее помощью специалисты контролировали запуск космического корабля, следили за совпадением истинной траектории с расчетной. Данные радиолокаторов послужили исходным материалом для расчета маневра коррекции траектории. Радиовысотомер помог станции осуществить мягкую посадку на поверхность Луны. Те же радиолокаторы, что провожали «Луну-16» в трудный полет, встретили ее на обратном пути и «привели» в точку приземления. Так что успешный исход грандиозного эксперимента — это подлинный триумф радиолокации.

Все мы постепенно привыкаем к жизни в космическом веке. Информацию о запуске очередного спутника серии «Космос» с большим трехзначным номером теперь уже печатают где-то на третьей-четвертой страницах центральных газет. Вы помните заголовок сообщения о полете очередного космического корабля с экипажем на борту? «На работу в космос!» Рядом с привычным словом «работа» даже слово «космос» начинает терять свою романтическую окраску. Да, в приземном космосе человечество переходит к работе, а космические разведчики — беспилотные аппараты — уходят к другим планетам солнечной системы. На околоземных орбитах вспыхивают огни сварки, по Луне колесит деловитый исследователь — «Луноход-1». Эта очень симпатичная машина, в которой соединились и привычные для нас, землян, формы, и детали машин, созданные воображением фантастов, проводит механический и химический анализ лунных пород, изучает рельеф поверхности Луны, словом, трудится изо всех сил.

Ну а как работает в космосе радиолокация? Мы уже говорили, что ни один запуск космического аппарата не обходится без участия радиолокационных станций. Но этим роль радиолокации не ограничивается. В недалеком будущем на космических орбитальных аппаратах предполагается устанавливать радиолокационные станции, которые позволят не только проводить научные исследования, но и помогут решить важные народнохозяйственные задачи.

Некоторое представление об областях применения радиолокаторов может дать приводимый ниже перечень, составленный по материалам зарубежной печати.

1. Сельское и лесное хозяйство: исследование плотности растительного покрова, распределение лесных массивов, лугов и полей, определение вида почв, их температуры и влажности, контроль за состоянием ирригационных систем, обнаружение пожаров.

2. География: определение структуры землепользования, распределение и состояние транспорта и систем связи, развитие систем переработки природных ресурсов, топография и геоморфология.

3. Геология: определение состава пород и их структуры, стратиграфия осадочных пород, поиск минеральных месторождений, отработка техники разведки полезных ископаемых.

4. Гидрология: исследование процессов испарения влаги, распределение и инфильтрация осадков, изучение стока грунтовых вод и загрязнения водных поверхностей, определение характера снегового и ледового покрова, наблюдение за водным режимом главных рек.

5. Океанография: определение рельефа волнующейся поверхности морей и океанов, картографирование береговой линии, наблюдение за биологическими явлениями, проведение ледовой разведки.

Пока еще очень трудно говорить о конкретных схемах космических радиолокаторов, которые будут проводить эти исследования, но уже сейчас можно представить тот огромный объем работы, который им предстоит выполнить.

Если Вы на основании приведенного перечня прикинете, хотя бы приблизительно, сколько людей так или иначе связано с радиолокацией, то наберется довольно большая армия людей, которые знают, что такое радиолокатор, как он работает и что он может сделать. Но значительно большее число людей ежедневно сталкивается с радиолокацией, даже и не подозревая, что…

 

Она всегда рядом с каждым из нас

Заранее догадываюсь, что Вы хотите сказать. Да, вполне может быть, что Вы человек сугубо штатский и не занимаетесь наукой. Но это вовсе не значит, что радиолокация так далека от Вас, как это кажется. Она рядом с Вами всегда и везде. Не верите? Немного терпения, немного воображения, и я постараюсь убедить Вас в этом.

Каждый год приходит время летних отпусков. Одни надеются лишь на свои собственные силы и отправляются отдыхать дикарями, другие полагаются на профсоюзные организации. Мой друг Виктор, о котором дальше пойдет речь, принадлежит, несомненно, ко второй категории отпускников. Поэтому еще задолго до начала отпуска он приложил все силы, чтобы достать хорошую путевку. Что сейчас считается хорошей путевкой? Несколько лет назад это была бы, конечно, путевка на юг, на Черноморское побережье. А теперь мода и Курортное управление начинают перераспределять потоки отдыхающих, отвлекая их от жаркого и перенаселенного юга в направлении прохладного, величественного, сказочно красивого севера. Круизы по северным морям, поездки на Шпицберген — вот самые модные маршруты нашего времени. Теперь Вам ясно, почему был счастлив Виктор, когда ему удалось получить путевку в международный дом отдыха в Гренландии, в живописном местечке с поэтическим названием Тулé. Правда, путевка была, что называется, горящей. Но зато какая путевка! Надо сказать, что путешествие не обмануло ожиданий Виктора. Он приехал отдохнувший, загоревший и переполненный впечатлениями. Целую неделю он мешал всем работать, рассказывая по нескольку раз одно и то же. Вот почти стенографическая запись рассказа Виктора.

 

Как я ездил в Гренландию

Ну, привет! Ты же знаешь, что мне подсунули путевочку, которая уже горела белым пламенем. Собираться было некогда. Побросав в чемодан пару нейлоновых носков, две-три сорочки, смокинг, электробритву и тренировочные штаны, я захлопнул дверь квартиры и выскочил из дома. К счастью, в этот момент к соседнему дому подошло такси, из которого вышел пожилой человек в темных очках с большой тростью красного дерева. Он вошел в дом, а на лобовом стекле такси зажегся желанный зеленый огонек.

В аэропорт и, пожалуйста, побыстрее, — говорю в кожаную спину шофера и наконец-то перевожу дыхание. Билет на самолет в кармане, чемодан рядом на потертом сидении такси. Кажется, все в порядке, еду.

Войдя в мое положение и предчувствуя возможность материального поощрения, шофер погнал машину, не особенно заботясь о соблюдении правил уличного движения. Ну и, как всегда в таких случаях, ОРУД не дремал. Вскоре нас обогнала и прижала к обочине сине-желтая милицейская «Волга». Штраф! Но меня это уже почти не волнует. Скорей, скорей в аэропорт! Проскакиваем длинный темный туннель и вырываемся на просторное загородное шоссе. Два-три поселка, несколько крутых поворотов, и вот, наконец, аэропорт. Ух, кажется, все-таки успел. Бегом к трапу, и вот уже мягкое сиденье приняло в свои объятья незадачливого отдыхающего. Взлет, самолет быстро пробивает низко нависшие над аэродромом тучи, и яркое солнце залило салон, внося умиротворение и блаженное спокойствие в души путешественников. Но вот и посадка. Мягкий толчок, и самолет подруливает к зданию аэропорта. Опять такси мчит меня через весь город в морской порт. Мимо мелькают величественные здания старого портового города. А вот и причалы, у одного из которых пришвартован наш лайнер, похожий издали на белоснежный айсберг, а вблизи — на растревоженный муравейник. Едва успел распаковать вещи и устроиться в каюте, как корабль отчалил и палуба под ногами стала заметно вибрировать. Момент выхода корабля из порта пропускать никак нельзя, выскакиваю на палубу, машу неизвестно кому рукой, только чтобы не выделяться в толпе у поручней, а в это время лайнер, лавируя между стоящими на рейде судами, выходит из гавани. Скорость возрастает, и вот уже теплоход мерно покачивается на волнах. Спешка окончена, можно и отдохнуть, тем более, что громкоговорители разносят по палубам классическую реплику актеров-неудачников: «Кушать подано!»

Отведав морской кулинарии, снова выхожу на палубу. Но прогулки не получилось. На море туман, ничего не видно и как-то промозгло, холодновато. Это не тропики.

Что ж, придется идти спать, утешая себя мыслью, что от сна еще никто не умирал. Завтра будем на месте, а мерная вибрация корпуса от мощных двигателей может заменить любое снотворное.

А утром уже любуемся величественными (что поделаешь, раз они действительно величественные) берегами Гренландии. Вот и дом отдыха. Прекрасный климат, хорошее питание, приятное общество, а по вечерам дежурное местное блюдо — полярное сияние. Все, конечно же, ходят его смотреть, прямо ритуал какой-то (кроме картежников — наши играют в преферанс, иностранцы — кто во что горазд). Зрелище действительно потрясающее, и в первый, и во второй раз, и дальше, наверное, впечатление будет то же. Правда, наблюдать его приходится на фоне каких-то громадных зданий фантастической архитектуры, но и к ним можно привыкнуть, как к декорациям на сцене. Говорят, что это какой-то научно-исследовательский институт. Ну, да бог с ним. А сияние — это здорово, попробую передать впечатление от него…

Дальше идут неясные междометия, выражающие его восторг, восхищение и тому подобные чувства. Их не стоит приводить, тем более, что еще никому не удалось описать это зрелище. Полярное сияние охватило Виктора мягкими мохнатыми лапами и теперь торжествующе размахивало над ним своими переливающимися, сказочно красивыми крыльями. Ну и пусть себе размахивает, а мы вернемся к радиолокации. Вы еще не забыли, о чем идет речь в книжке?

О радиолокации. Но при чем она в этой главе? Пока что о ней не сказано ни слова! Ни слова? Это только с первого взгляда! На самом деле мы только и делали, что говорили о радиолокации. Повторим же, уважаемый собеседник, маршрут поездки Виктора. Но теперь я каждый раз буду показывать Вам, где спряталась очередная радиолокационная станция.

Итак, опаздывающего Виктора выручило такси, из которого вышел «пожилой человек в темных очках с толстой тростью красного дерева». Загибайте один палец! Этот пожилой человек, к сожалению, практически полностью потерял зрение, и трость в его руках не что иное, как радиолокационная станция-поводырь. Определяя дальность до окружающих предметов, она помогает людям, потерявшим зрение, ориентироваться в окружающей их обстановке. Благородная миссия, не правда ли?

Весит такой радиоповодырь всего 1,5–2 килограмма и работает весьма надежно. Но и это не предел! В Новой Зеландии живет мистер Спивак — первый слепой, носящий… радиолокационные очки. Три миниатюрных радиолокатора, вмонтированные в оправу очков, звуковым сигналом предупреждают его о всех препятствиях, встречающихся на пути.

Поехали дальше. Помните: водителя оштрафовали за превышение скорости? Загибайте второй палец. Заметили антенну на крыше милицейской «Волги»? Это и есть помощник ОРУДа в борьбе с нарушителями правил уличного движения — портативная радиолокационная станция, определяющая скорость движения автомобилей. Трепещите, нарушители, скоро все машины ОРУДа будут оборудованы такими радиолокаторами. На автострадах, ведущих к столице, появились транспаранты с обращением к водителям: «Внимание! Движение контролируется вертолетами и радарами». Сотрудники ГАИ получили самые современные средства наблюдения за порядком на дорогах и для предотвращения транспортных происшествий.

С одного из подмосковных аэродромов поднимается вертолет КА-26, окрашенный в ярко-желтый цвет и имеющий на борту хорошо заметную надпись «ГАИ». В кабине рядом с пилотом дежурный инспектор отделения вертолетного патрулирования. КА-26 оснащен фото- и кинокамерами, мощными акустическими устройствами и динамиками, укрепленными под фюзеляжем. Специальный радиопередатчик позволяет поддерживать непрерывную связь с автомашинами «Волга», ГАЗ-24, следующими в том же направлении, что и вертолет. Эти автомобили оборудованы радарными приборами, с высокой точностью измеряющими скорость движения транспорта по шоссе. Инспекторы ГАИ продемонстрировали радар в действии: едва «нарушитель» превысил установленную скорость, радиолокатор отметил это на своей шкале, а кроме того, запищал зуммер и вспыхнула сигнальная лампочка.

Воздушное патрулирование дорог осуществляется на высоте нескольких десятков метров. Если на дороге случится происшествие, вертолет тут же вызовет ближайший наземный патруль, а при экстренной необходимости сам совершит посадку рядом с потерпевшей аварию машиной, возьмет на борт пострадавших и доставит их в больницу.

Радиолокация помогает ОРУДу не только следить за соблюдением правил уличного движения, но и облегчает управление автомобилем при плохой погоде. На выставке научно-исследовательского центра фирмы Филипс недавно демонстрировали модель микроволнового радиолокатора, который устанавливается на автомашинах. Какие бы каверзы ни приготовила погода: дождь, туман или снег — на экране перед водителем четко видно изображение дороги со всеми движущимися и неподвижными предметами на расстоянии до 60 метров. Водитель может уверенно вести машину, почти не снижая скорости.

Для утомленных, невнимательных или просто неумелых водителей полезно установить в автомашине и другую новинку радиолокационной техники — радиолокационную станцию, управляющую тормозным устройством автомобиля. Одна из американских фирм приступила к широкой продаже таких устройств, имеющих два режима работы. Первый режим — загородный. Радиолокационная станция начинает притормаживать автомобиль в случае приближения к какой-либо преграде ближе чем на 50 метров. При любой скорости движения система остановит автомобиль не ближе чем за 2–3 метра до препятствия. Второй режим — городской. При работе в таком режиме система рассчитана на движение со скоростью не более 40 километров в час. Торможение начинается с расстояния 9—12 метров, полная остановка в 2–3 метрах от преграды. Специалисты считают, что такое устройство будет пользоваться большим спросом автомобилистов.

Готовьте третий палец — приближаемся к туннелю. Вы не видите радиолокатора, а он Вас видит. Управление движением автомашин в этом туннеле осуществляет радиолокационная система. Не верите? Вот реальный пример! В середине 1966 года близ Амстердама был открыт для автомобильного движения подводный туннель, длина которого больше 1,3 километра. По широкому шоссейному полотну туннеля в обоих направлениях в несколько рядов непрерывно движется плотный поток машин. За сутки через туннель в каждом направлении проходит около 20 тысяч автомобилей. При таком интенсивном движении и на открытых дорогах часто ставят регулировщика, а уж в туннеле, где почти невозможно маневрировать, система управления движением просто необходима. Вам уже ясно, кто взялся выполнить эту трудную задачу? Правильно, радиолокация.

Вдоль обеих обочин дорожного полотна в туннеле установлено по 30 радиолокационных датчиков. Когда машина, идущая в первом ряду, проходит мимо такого датчика, в его приемник попадает отраженный импульс, который передается в диспетчерский пункт. Машины второго, третьего и последующих рядов не регистрируются датчиком, так как они экранируются автомашинами первого, ближайшего к датчикам ряда. Казалось бы, что система не может управлять движением, если она «видит» только машины первого ряда. Но это не так. Если датчики регистрируют не только проезд каждой автомашины, но и определяют ее скорость, то можно эффективно управлять движением. В роли регулировщика выступает вычислительная машина, к которой поступают сигнальные импульсы от датчиков.

При нормальной обстановке все машины движутся более или менее равномерно с установленной скоростью, скажем 60 километров в час, и вмешательства вычислительной машины не требуется. Но вот на каком-то участке туннеля скорость машин падает почти до нуля. Внимание! Где-то впереди затор! Нужно срочно принять меры, переключить светофоры и вызвать техническую помощь. Если происшествие случилось в первом ряду, то автомашины могут не снижать скорости, а перестроиться на ходу в соседний ряд. Неужели ЭВМ-регулировщик не заметит аварии? Нет, этого не случится. Каждая из входящих в туннель машин последовательно отмечается всеми датчиками, мимо которых она прошла. Если машина перестраивается во второй ряд, то импульсы от нее поступать больше не будут. В памяти ЭВМ строится как бы траектория движения всех машин первого ряда, и если вдруг отметка от нескольких последовательно идущих автомашин после прохождения ими какого-то датчика пропадает, значит впереди авария. ЭВМ подает сигнал тревоги и показывает на экране специальной телевизионной системы место аварии. Радиолокационная система еще и считает количество прошедших автомашин. А так как проезд по такому туннелю стоит недешево, то вылавливание «зайцев» и подсчет прибыли — тоже важное дело.

Пока мы говорили о туннеле, машина подошла к аэропорту. Вот уж где поистине царство радиолокации! Считайте сами:

1) метеорологическая РЛС.

2) станция кругового обзора.

3) станция управления воздушным движением.

4) радиолокационная система посадки.

Теперь посмотрим, что установлено на самом самолете, который принял на борт Виктора:

1) радиолокатор кругового обзора.

2) оборудование для слепой посадки на взлетно-посадочную полосу. В его состав входят обычно две-три различные радиолокационные установки (радиолокационный высотомер, допплеровская РЛС, определяющая скорость самолета относительно посадочной полосы и т. д.)

3) система предотвращения столкновений в воздухе. Она определяет координаты и скорость объектов, представляющих опасность для самолета. Бортовая вычислительная машина строит по этим данным траекторию движения встречного самолета и так прокладывает безопасный курс движения воздушного корабля.

Обо всех станциях мы уже рассказывали. Здесь, пожалуй, следует, упомянуть еще об одной довольно необычной станции. Используя эффект Допплера, она определяет вертикальную составляющую скорости самолета в самый последний момент перед касанием взлетно-посадочной полосы. По этим данным несложное вычислительное устройство, также установленное на борту самолета, определяет силу удара самолета о поверхность земли. От посадки к посадке прибор накапливает информацию о всех ударах, которые выдержало многострадальное шасси, и определяет, когда оно начнет «уставать». После этого эксплуатировать данное шасси уже нельзя, его надо заменять, иначе в любой момент оно может сломаться. Вот Вам еще один страж безопасности полета. На этом простимся с авиационными радиолокаторами. Перейдем к морским. На берегу расположены:

1) метеорологическая радиолокационная станция.

2) станция контроля движения судов в акватории порта.

3) радиолокационная система проводки судов вблизи побережья.

На самом судне установлены:

1) радиолокатор кругового обзора (это он помогает судну уверенно двигаться в тумане и ночью).

2) радиолокационные системы швартовки и предупреждения столкновений и еще одна-две станции, характер которых зависит от специализации судна.

Поменьше, конечно, чем на боевом корабле, но тоже не мало.

Добрались до дома отдыха. Неужели и здесь есть радиолокационные станции? Так можно заболеть радиолокационным вариантом мании преследования. И все-таки будет еще одна станция. Помните здания фантастической архитектуры. Это и есть последняя в нашем путешествии встреча с радиолокацией. Неизвестный научно-исследовательский институт — станция дальнего обнаружения и слежения за ракетами, спутниками и другими космическими объектами. Теперь все. Сколько же станций Вы насчитали?

Если Вам кажется, что автор сгустил краски, то Вы не совсем правы. На сегодняшний день положение таково, что в этом не было необходимости. Хотите еще несколько подтверждений? Пожалуйста! Обратимся к газетам. Возьмем любой номер «Известий», скажем за 19 декабря 1969 года. Смотрим внимательно. Первая страница — ничего о радиолокации, вторая, третья — тоже ни слова, но вот на четвертой — интервью с министром гражданской авиации Е. Ф. Логиновым. Читаем: «…советские ученые, конструкторы, инженеры приступили к практическому решению сложной проблемы автоматического захода на посадку и приземления в неблагоприятных условиях погоды. Тем самым значительно сократятся случаи нарушения расписания и отмены рейсов». Вот вам и радиолокация. Ясно, что без нее здесь не обойтись. Но это еще не все. Внизу на той же странице короткая корреспонденция, приведем ее полностью.

«Танкер „Братислава“ Новороссийского морского пароходства шел по Атлантике, когда на экране радара (иногда используемый термин, означает „радиолокационная станция“) появилось изображение непонятного препятствия. Вахтенные сообщили о приближении темного шара. Моряки терялись в догадках — что это? На судне объявили тревогу, сбавили ход, задраили иллюминаторы. Через несколько минут произошло столкновение с огромной тучей черных жуков. Они буквально засыпали палубу и надстройки, покрыв их толстым шевелящимся слоем. Неприятные насекомые проникли во все укромные места, забились в щели. Экипажу потребовался целый день, чтобы выбросить за борт непрошеных гостей. Объявленная тревога оказалась не лишней».

Вот видите, задраили иллюминаторы, закрыли все щели и то целый день доблестно сражались с жуками. И если бы не радиолокатор, отразить нашествие было бы значительно труднее. А если взять любую газету перед Днем Советской Армии и Военно-Морского Флота, Днем ракетных войск, Днем радио, Днем авиации, Днем пограничника и целым рядом других Дней, то вы уж наверняка найдете несколько заметок о радиолокации. Думаю, что приведенных примеров вполне достаточно, чтобы любой сколь угодно недоверчивый читатель, уяснил себе, что он живет в мире, который уже сейчас насыщен радиолокационными станциями. Так что, видимо, имеет смысл познакомиться с радиолокацией поближе. Что она может делать, мы уже знаем. Но вот как она это делает, пока неизвестно.

 

Часть вторая

КАК ОНА РАБОТАЕТ

 

С кем бы познакомиться поближе

Итак, в общих чертах мы уже познакомились с радиолокацией. Рассмотрели целый ряд различных станций, каждая из которых добросовестно выполняет порученные ей обязанности. Но наши знания пока несколько односторонни, не правда ли? Мы знаем, что может каждая станция, но не знаем пока, как она это делает. Постараемся восполнить этот пробел.

Какую бы станцию рассмотреть? Может быть, все станции, о которых мы рассказали в первой части книжки? Но, как говорят авторитеты, «нельзя объять необъятное». В научно-технической книге в таких случаях пишут: «К сожалению, небольшой объем не позволяет нам подробнее остановиться на этой интересной проблеме».

Так что не будем ставить перед собой непосильных задач и выберем путь попроще. Посмотрим, как работает одна станция. При этом мы познакомимся и с общими принципами работы радиолокационных систем и с особенностями работы именно этой, избранной нами станции. Да, но как выбрать образцовый объект?

Для решения этой важной проблемы можно предложить несколько методов.

Метод первый: теоретико-вероятностный. Выписываем названия всех станций на маленьких билетиках, свертываем их в трубочку и складываем в шапку. Потом просим незаинтересованное лицо, например милую толстушку соседку-второклассницу Олю, вытащить какой-нибудь билетик. Так и определится станция, о которой нужно рассказать. Преимущество этого метода — полная объективность выбора. Но слепой жребий может выбрать нетипичную или устаревшую станцию. О некоторых специфических типах станций автор, к сожалению, не сможет рассказать так подробно, как это сделают специалисты в данной области. При этом, конечно, проиграет и читатель, и сам автор.

Метод второй: социологический. Предполагаемым читателям рассылается анкета, где перечислены станции, о которых автор может рассказать нечто вразумительное. По большинству поданных голосов и выбирается героиня рассказа. Сам по себе метод неплох. Но здесь автора испугал объем предстоящей работы, связанной с размножением и рассылкой анкет, сбором ответов и обработкой результатов на вычислительной машине (какой же уважающий себя социолог теперь обрабатывает результаты вручную?). Кроме того, просто жаль времени, которое нужно потратить на все эти операции.

Метод третий: волевой. Читатель полностью лишен возможности влиять на выбор станции. Делает это автор, руководствуясь своими привязанностями и имеющимся у него объемом информации о различных типах станций. При этом он торжественно обязуется в меру сил принимать во внимание и интересы читателей. Тем, кого все же не устраивает выбор автора, мы, видимо, ничем помочь не сможем. Правда, в сносках указано довольно много книг и статей по радиолокации, в которых можно найти описания станций других типов, и любознательным читателям мы рекомендуем покопаться в этой литературе самостоятельно.

Итак, выбор сделан. Мы выбрали современную, мощную радиолокационную станцию обнаружения и сопровождения космических объектов: спутников, пилотируемых и автоматических космических кораблей, баллистических ракет. Сначала несколько слов о том, как выглядит наша знакомая. Представьте себе одну из трибун стадиона, например, трибуну плавательного бассейна в Лужниках. Примерно такую же форму имеет здание, в котором размещается наша станция. Правда, это здание все-таки поменьше трибуны. Та плоскость, где на трибуне расставлены скамьи для зрителей, в радиолокационной станции занята приемной и передающей антеннами. Само помещение разделено на залы и лаборатории, в которых и размещается оборудование радиолокационной станции.

Предположим, что мы сдали весьма строгие экзамены по технике безопасности и получили разрешение провести экскурсию по всем этажам здания. Да, еще нужно выбрать время, когда станция не работает, так как во время работы даже специалистам, обслуживающим станцию, в некоторые помещения заходить запрещается. Обычно это залы, где работают мощные энергетические установки, от близкого знакомства с которыми удерживает известный всем плакат с молнией и некоторыми экспонатами анатомических музеев. Нельзя мешать и операторам центрального пульта, где собраны контрольные приборы и индикаторы. Работа операторов требует максимальной собранности и сосредоточенности, так что не стоит их отвлекать.

Но вот экскурсия началась. Проходим зал за залом и в каждом видим примерно одно и то же: вдоль стен длинные ряды железных шкафов (специалисты называют их стойками). Кое-где шкафы открыты — пока станция не работает, инженеры и техники проводят профилактику, заменяют сомнительные узлы и детали. Если заглянуть внутрь стойки, то можно увидеть переплетение разноцветных проводов, толстые кабели в пластиковой или металлической оболочке, тысячи ламп, транзисторов и много других приборов, вобравших в себя последние достижения электроники, оптики, механики, в общем, всех отраслей современной науки.

А вот и центральный пульт. Сейчас здесь пусто. Тускло отсвечивают равнодушные и пустые экраны индикаторов, неподвижны стрелки сотен контрольных приборов, зачехлен микрофон внутренней связи.

Но как только станция включится в работу, за пульт сядут люди, управляющие станцией, засветятся синеватые или зеленоватые экраны индикаторов, размеренно заскользит по ним яркий луч развертки, отмечая цели всплеском светового пятна. Включаются кинокамеры и магнитофоны, записывающие весь ход работы. Потом в спокойной обстановке специалисты оценят по данным, зафиксированным на магнитных лентах и кинопленке, как работала станция. Выполнить такую оценку в ходе работы и обработать сигнал от цели может только быстродействующая вычислительная машина. Она и размещается в тех залах, куда мы попадаем, выйдя из помещения центрального пульта. Ни одна современная радиолокационная станция уже не может обойтись без вычислительной машины и зачастую качество работы станции в значительной мере определяется объемом памяти машины и скоростью, с которой она выполняет вычисления.

Идем дальше, приоткрываем дверь в большой зал, где стоят внушительные на вид устройства. Специалист-электротехник без труда узнает трансформаторы, выпрямители и другие приборы, снабжающие нашу станцию электроэнергией. Еще бы им не быть внушительными! Ведь радиолокационная станция потребляет во время работы столько электроэнергии, сколько ее нужно небольшому городу. И хотя сейчас приборы не работают на полную мощность, негромкий, басовитый их гул и вся обстановка невольно внушают почтение и мы осторожно закрываем дверь.

Закон природы гласит, что скорость движения экскурсантов всегда возрастает по мере продвижения к концу экспозиции. Поэтому мы ускоренным шагом (бегом неприлично) проходим по залу, где стоят системы, охлаждающие радиоэлектронную аппаратуру во время работы, и другие вспомогательные устройства.

Ну вот, кажется, и все. Разобрались в своих впечатлениях? Как вам понравилась выбранная автором станция? Если понравилась, то читайте дальше, будем разбираться, как она работает. Но прежде всего ответим на вопрос…

 

Как оценивают знакомую?

Скажем сразу, что автор считает читателя серьезным молодым человеком, склонным к анализу своих действий. Будем считать априори, что это не идеалист, который может влюбиться, что называется по уши, но не может объяснить заинтересованной публике, за что же он любит свою избранницу. Интересно, как этот серьезный молодой человек выбирает из круга знакомых девушек ту, общению с которой он намерен посвятить все свое свободное от работы время. Мне кажется, что ответ может выглядеть примерно так.

Во время знакомства я оцениваю в девушке некоторый небольшой набор качеств, или, выражаясь техническим языком, параметров. Ну, скажем, цвет волос и глаз, изящество манер, размер обуви, свойства характера самой девушки и будущей тещи, степень взаимности, проявляемая девушкой, время, затрачиваемое на проводы после очередного свидания, число пересадок… Кажется, все. Некоторые из перечисленных параметров, такие как свойства характера или рост, для меня существенны (не всем юношам нравятся девушки выше их ростом), другие могут и не играть важной роли, например размер обуви.

Некоторые параметры невозможно полностью оценить за время знакомства (характер девушки и тещи), другие можно. Если воспользоваться методом, предложенным Я. И. Хургиным в книге «Ну и что?», то надо составить табличку, где каждая кандидатура оценивается по всем качествам, скажем, по пятибалльной системе, подсчитать сумму баллов и выбрать ту, чья суммарная оценка выше.

Итак, серьезный молодой человек умеет (или думает, что умеет) оценивать качества своей знакомой и по ним судить, насколько она близка к его идеалу. Мы находимся в худшем положении. Ведь пока нам неизвестно, как оценивать радиолокационную станцию. По числу этажей здания, где она размещается, или по общему весу ее оборудования? Даже не посвященному в таинства радиолокации ясно, что такие оценки ни к чему хорошему не приведут. Пока что более сложная и более мощная станция, конечно, крупнее, но с развитием методов миниатюризации и разработкой новых элементов схем станции следующих поколений, становясь совершеннее, будут иметь меньшие габариты. Значит, надо разобраться детальнее.