Приключения радиолуча

Но вернемся к обсуждению. Горячо поддержал идею радиообнаружения директор Ленинградского электрофизического института академик А. А. Чернышев, причем он ратовал за постройку аппаратуры в сантиметровом и дециметровом диапазонах и даже предложил, чтобы работы вел его институт.

Совещание стало историческим для отечественной радиолокации. Отныне ее создание превратилось в государственную задачу.

В 1934—1935 годах были проведены опыты по радиообнаружению самолетов. Результаты обнадеживали. Но электрофизический институт, где проводились исследования, вдруг реорганизовали, руководство сменили, некоторые сотрудники устроились в другие институты. В частности, крупнейший физик-радиотехник Д. А. Рожанский и его сотрудник Ю. Б. Кобзарев ушли в физтех к Иоффе. Рожанский возглавил специально созданную лабораторию по проблеме обнаружения самолетов. Курс был взят на импульсную локацию. Рожанский вскоре умер, и работы возглавил Кобзарев. Лаборатории и удалось довести дело до конца.

15 апреля 1937 года можно считать днем рождения импульсной радиолокации в СССР. Именно в этот день под Москвой заработал макет импульсной станции. Немногочисленный штат лаборатории работал с задором, с выдумкой. Многие узлы были недопоставлены, приходилось изобретать замену тут же, на полигоне. Вместо запланированного мощного передатчика воспользовались подвернувшимся маломощным и все равно обнаружили самолет в 17 километрах.

К сожалению, путь от макета до промышленного образца затянулся из-за разного рода реорганизаций. Сложное тогда было время — 1937 год. Был отстранен от работы и репрессирован один из энтузиастов импульсного метода локации П. К. Ощепков. Впоследствии, после десятилетнего отсутствия, он займется интроскопией — видением внутри непрозрачных предметов. Станет в 1954 году доктором технических наук, профессором. Одно из его увлечений — так называемая энергетическая инверсия — обращение вспять потока энергии, поиск условий, при которых без затрат можно извлечь тепло, рассеянное в окружающей среде. Подобные мысли были и у Циолковского.

Оппоненты, и довольно именитые, критикуют Павла Кондратьевича за эту идею. Она, по их мнению, противоречит второму закону термодинамики. Мысль — из хаоса извлечь энергию, хоть и представляется безумной, но сразу же вызывает аналогию — ведь и жизнь возникла из хаоса, а вот как это произошло — пока тайна…

Почти за год до войны, 26 июля 1940 года, станция была принята на вооружение под названием РУС-2 (радиоулавливатель самолетов). Ее чуть ранее изготовленный макетный вариант под названием «Редут» был установлен на Карельском перешейке, и всю финскую войну на нем шла боевая работа. Тогда же было принято решение построить под Ленинградом близ поселка Токсово стационарную установку с повышенной дальностью обнаружения. Кабины приемника и передатчика вместе с антеннами разместили на 20-метровых вышках. Но как ни спешили со строительством, финская война закончилась быстрее. А на токсовской станции начались эксперименты, в частности, по созданию такой важной системы, как автоматическое опознавание своих самолетов.

В физтехе сотворили «активный ответчик», который при контакте самолета с лучом радара генерировал импульс. Если всплеск на экране радара сопровождался приемом импульса, значит, отметка от цели принадлежит своему самолету, если же нет, то значит, самолет чужой. Так было положено начало работам по созданию радиолокационных систем «свой — чужой», определяющих государственную принадлежность самолетов. Задача опознавания — не из простых, и по сей день она одна из важнейших в радиолокации. В боевой обстановке порой трудно бывает разобраться, где свой самолет, где — чужой. А это важно, не то своего собьешь. В последние предвоенные дни такое устройство прошло испытание в реальных условиях под Москвой…

Началась Великая Отечественная война. С первым же сигналом тревоги станция в Токсове перешла на боевое дежурство. Благодаря своим высоким антеннам она обнаруживала самолеты за 200 километров. По ее данным были уничтожены аэродромы на Карельском пере-шейке. Станция проработала всю войну.

Незадолго до войны первую Государственную премию за выдающуюся работу в области радиолокации пол) чили создатели РУС-2 — Ю. Б. Кобзарев, П. А. Погорелко, Н. Я. Чернецов.

За месяц до войны, в мае 1941 года, были сделаны два образца станции «Пегматит», или, по-иному, РУС-2с, самой массовой в наших войсках во время войны. По своим характеристикам она была такой же, как и РУС-2, но занимала гораздо меньше места. Вся аппаратура станции перевозилась на одной автомашине. Она свободно помещалась в простой деревенской хате, а мачту антенны можно было прикрепить к дереву. Всего радиолокационных станций РУС-2 и РУС-2с за годы войны выпустили более 600.

Еще раньше — в 1939 году — была принята на вооружение радиолокационная станция РУС-1. Правда, работала она по другому принципу. Сигнал у нее был не импульсный, а непрерывный. Приемник и передатчик располагались на удалении 30—40 километров друг от друга. Передатчик своим излучением образовывал как бы «радиозанавес». Если самолет пролетал между приемником и передатчиком, то в приемник поступало два сигнала: один — прямо от передатчика, другой — отраженный от самолета.

Со школы мы знаем, что при отражении радиоволны от движущегося объекта ее частота изменяется на величину доплеровской частоты, которая зависит от скорости и направления полета самолета, а также от длины радиоволны. В месте приема два сигнала; прямой — от передатчика и отраженный — от самолета, складывались. Поскольку их частоты несколько отличались, то возникали так называемые «биения», то есть амплитуда суммарного сигнала «дышала» с частотой Допплера. Сигнал на выходе приемника записывался на бумажную ленту. Как начнутся такие «дыхания», значит, «радиозанавес» пересек самолет.

РУС-1 тоже работала на Карельском перешейке во время финской войны. Было выпущено 45 комплектов таких станций. Но используемый в них метод имел много недостатков, и во время Великой Отечественной войны РУС-1 были перебазированы на менее ответственные участки — для охраны границы в Закавказье и на Дальнем Востоке.

Первые наши станции назывались радиоулавливателями самолетов (РУС), английские же слова-синонимы — радиолокатор, радар — пришли к нам в грозном 1941 году вместе с закупленными станциями. Время было трудное, вооружений не хватало, производственная база на европейской территории страны была потеряна… И хотя английские термины прижились в нашем языке, это совершенно не значит, что прав Уинстон Черчилль, премьер-министр Великобритании в период второй мировой войны, который после ее окончания заявил в парламенте, будто именно англичане подарили миру радиолокацию — величайшее, по его словам, военное изобретение за последние 50 лет. Как мы убедились, это совсем не так.

ИЗ ТУПИКА…

За годы войны радиолокация сделала большой скачок. Особенно преуспели американские инженеры. У них и возможностей для исследований было несравненно больше, и главное — была мощная промышленная база. Американская станция орудийной наводки SCR-584 для зениток (такие станции назывались сокращенно СОН), выпущенная в 1943 году, оказалась настолько удачной, что не одно десятилетие использовалась по разным назначениям.

После войны авиация продолжала совершенствоваться, соответственно возрастали и требования к радарам, в частности, к дальности обнаружения. А она зависит от энергии сигнала. Чем больше его энергия, тем дальше, а следовательно, и раньше можно обнаружить цель.

Энергия сигнала определяется просто: как произведение мощности сигнала на его длительность. Но оказалось, что мощность сигнала наращивать беспредельно нельзя: не выдерживают ни передатчику ни волноводы, подводящие сверхвысокочастотную энергию к антенне. Оставалось одно: увеличивать длительность сигнала. Тогда ухудшался другой не менее важный параметр — разрешающая способность по дальности. Это свойство Радара наблюдать в отдельности следующие друг за другом самолеты. Чем короче импульс, тем лучше разрешающая способность. Так, если длительность импульса одна микросекунда, то самолеты, летящие друг за другом на расстоянии ближе, чем 150 метров, будут на экране радара восприниматься как одна цель.

Ситуация в радиолокации складывалась тупиковая: чтобы иметь достаточную энергию, сигнал на передачу должен быть длинным, а при приеме, чтобы иметь хорошее разрешение и точность измерения дальности, — коротким. Как выйти из тупика?..

Спас радиолокацию от застоя новый вид сигналов. Их называют и сложными, и шумоподобными, и псевдослучайными, и широкобазовыми, и составными… В наш век всеобщей стандартизации попытка унифицировать терминологию здесь не увенчалась успехом. Такая разноголосица, видимо, не случайна, она отражает многообразие таких сигналов. Это могут быть и разнесенные во времени импульсы, каждый из которых излучается на своей частоте, и длинная синусоида, фаза которой меняется скачком через определенные промежутки времени, и отрезок высокочастотного шума… Главная их особенность в том, что произведение длительности сигнала на ширину полосы занимаемых частот, которое часто называют базой сигнала, больше единицы. Стараются сделать базу сигнала как можно больше. Для чего? Станет ясно чуть позже.

Итак, сложный сигнал чаще всего представляет собой длинный импульс со сложной внутренней начинкой: частотой или фазой, меняющимися по какому-либо закону. На приемном конце импульс надо укоротить, то есть сжать.

Интересно, что во время войны, как бы предвидя будущие осложнения, ученые уже подумывали о такой возможности. Правда, уровень техники тогда еще был не тот, чтобы изготовить подобную аппаратуру, да и особой потребности в этом не было. Так что засекреченные заявки остались лежать в досье патентных бюро как любопытные предложения, оставшиеся в наследство от военного времени.