Вторая мировая война «подарила» человечеству три по-настоящему революционных изобретения: баллистические ракеты дальнего действия, атомную бомбу и радиолокатор (радар). Хотя, справедливости ради, надо признать, что в середине 1940-х годов это было лишь воплощением в жизнь идей, которые родились гораздо раньше, задолго до того, как народы мира схлестнулись в «кровопролитной схватке».
Из названной «триады» о радиолокации в средствах массовой информации пишут гораздо реже, чем о ракетах и ядерном оружии. Это вполне объяснимо — радары стали привычными и широко используются в повседневной жизни. Но не совсем справедливо, так как история их появления не менее интересна и поучительна, чем рассказ о «Манхэттенском проекте» или о работах Вернера фон Брауна и Сергея Королева.
Давайте попытаемся хотя бы частично восполнить этот «пробел».
«КРЕСТНЫЙ ОТЕЦ» РАДАРА
Явление отражения радиоволн от различных предметов наблюдал еще в 1886—1889 годах Генрих Герц. Правда, происходило это в лабораторных условиях. Да и волновала тогда великого немецкого физика «научная составляющая» процесса, а не возможность ее прикладного использования. Поэтому Герц ограничился лишь констатацией факта наблюдений, но не стал делать каких-либо далекоидущих выводов.
Чуть позже, в 1897 году, аналогичный эффект, но более «масштабный», зарегистрировал и «отец радио», русский инженер Александр Попов. При проведении своих опытов он наблюдал нарушение радиосвязи корпусами кораблей. Но он, так же как и его немецкий предшественник, зафиксировал явление, однако не предложил так или иначе его использовать.
Первым идею обнаружения корабля по отраженным от него радиоволнам четко сформулировал немецкий физик Кристиан Хюльсмайер. Еще в школьные годы (конец XIX века), экспериментируя в кабинете физики с аппаратом Герца, он заметил, как и сам Герц несколькими годами ранее, что металлические зеркала отражают электрические волны. «Значит, посредством этих волн можно будет обнаруживать и корабли в тумане, и другие металлические объекты», — записал Кристиан в дневнике. С этой строки, по сути дела, и началась история радиолокации.
Однако, как это сделать, Хюльсмайер тогда предложить не смог. Ему «пришлось» окончить школу, несколько лет проработать чертежником на заводе «Сименс и Шукерт» в Дюссельдорфе, прежде чем юношеские мысли стали выкристаллизовываться во что-то конкретное.
Этим «конкретным» стал прибор, прообраз будущего радара, который Хюльсмайер окрестил телемобильскоп. Для его разработки и изготовления он в 1902 году создал фирму «Хюльсмайер и Маннхайм». И хотя в штате новой компании числилось всего два человека, уже через два года телемобильскоп обрел реальные черты.
30 апреля 1904 года Хюльсмайер получил от Императорского бюро по патентам удостоверение на свое изобретение. Чуть позже прибор был запатентован во многих европейских странах и в Америке. А уже 18 мая того же года телемобильскоп впервые был испытан на кельнском железнодорожном мосту, а 10 июня — в роттердамской гавани
Несколько позже (11 ноября 1904 года) был получен патент на прибор для измерения расстояния посредством отраженных волн. Развивая свою же идею, Хюльсмайер предложил двухантенное устройство для обнаружения кораблей на большом расстоянии. Излученный прибором сигнал отражался от объекта, принимался обратно и соответствующим образом обрабатывался. В состав аппарата входили радиопередатчик, вращающиеся антенны направленного действия, радиоприемник со световым или звуковым индикатором, воспринимавший отраженные предметами волны. При всем своем несовершенстве устройство Хюльсмайера содержало основные элементы современного радара.
Но ожидаемого резонанса не последовало. Хотя голландская газета «Де телеграф» поместила подробное описание опытов, заканчивавшееся словами: «Изобретение, улавливающее волны, отраженные от металла, будет, вероятно, иметь большое значение в развитии военной техники».
Так, в конце концов, и случилось. Но много позже. А в начале ХХ века новый прибор не нашел применения. Гросс-адмирал Альфред фон Тирпиц отозвался о нем так: «Не представляет никакого интереса. Мои люди имеют гораздо лучшие идеи!» По мнению «специалистов», пароходные гудки для предотвращения столкновений в тумане были не менее эффективны и обходились значительно дешевле.
Заказы, на которые так рассчитывал Хюльсмайер, так и не поступили. Разочарованный изобретатель закрыл фирму и больше не возвращался к идее телемобильскопа.
«РУКОПИСИ НЕ ГОРЯТ»
Спустя двадцать лет англичане Эдуард Эплтон и Майлс Барнет «вспомнили» об изобретении Хюльсмайера. Созданный им прибор был использован для определения высоты так называемого слоя Хэвисайда-Коннели. На тот момент существование этой области в верхних слоях земной атмосферы, ныне более известной как ионосфера, было предсказано лишь теоретически. Англичанам же удалось получить подтверждение теории на практике. Более того, они измерили и высоту, на которой располагался слой Хэвисайда-Коннели — около 90 километров.
Попутно был сделан и ряд других открытий, за которые Эплтон в 1947 году получил Нобелевскую премию. «Не потерялся» в научном мире и Барнет. Хотя и не достиг таких вершин, как его учитель.
Полагают, что если бы в 1930-е годы Эплтон и Барнет стали участниками сверхсекретного проекта британского правительства по совершенствованию изобретения Хюльсмайера в военных целях, то одного из них (или обоих?) назвали бы «отцом радара». Правда, тогда Эплтон вряд ли стал бы нобелевским лауреатом.
А так лавры «отца радара» на долгие годы «отошли» к шотландцу Роберту Уоттсон-Уатту. Даже сейчас многие энциклопедии называют его так, хотя сам сэр Роберт в 1953 году на заседании «Немецкого общества ориентирования и навигации» честно и откровенно признал, что Хюльсмайер — отец радара и пионер радиолокации. Однако, как говорится, сие было «мало кем замечено».
Работу над своим будущим изобретением Уоттсон-Уатт начал в 1934 году, когда правительство Великобритании выделило весьма приличные деньги на работы по созданию радара, способного обнаруживать самолеты. К тому времени уже авиация, а не флот, как в начале ХХ века, играла основную роль в войнах. Отсутствие проблем с финансированием сыграло главенствующую роль в том, что в 1935 году начались испытания радаров Уотсона-Уатта. Результаты испытаний были столь впечатляющими, что английская армия тут же приняла их на вооружение. В 1936 году на побережье Ла-Манша была развернута первая «цепочка» радаров, которые в годы Второй мировой войны эффективно использовались для раннего предупреждения о налетах немецкой авиации. И хотя история не любит сослагательного наклонения, можно предположить, что, не будь их, ход войны, а также ее итоги могли быть совершенно другими.
Одновременно с англичанами разработкой радаров занялись и другие страны. Наибольший масштаб такие работы приняли в США, Германии и Советском Союзе.
В Германии разработкой радаров были заняты специалисты многих радиотехнических фирм, в том числе и «Сименса», где в свое время начинал Кристиан Хюльсмайер. Немцы подошли к решению проблемы обнаружения вражеских самолетов со свойственной им основательностью и педантичностью. В результате «проиграли» англичанам — те первыми развернули сеть радаров. Правда, и немцы успели это сделать до начала Второй мировой войны. Однако, в отличие от англичан, использовали радары в боевых действиях весьма неэффективно.
В США первые радары появились позже, чем у англичан и немцев. В отличие от европейцев, которые в середине 1930-х годов явственно ощущали «запах пороха», американцы были заняты решением другой проблемы — преодолением последствий Великой депрессии — и им было не до создания «перспективных систем вооружений». Но когда началась война и экономика США была переведена на «военные рельсы», эта задача была решена быстро, качественно и эффективно.
ПЕРВАЯ РЛС
В Советском Союзе начало работ в области радиолокации датируется 1920—1930 годами. Причем, в отличие от других стран, где военные разработки последовали за «невинными научными забавами», деятельность советских специалистов в этом направлении изначально курировало, а частенько и финансировало, Военно-техническое управление (ВТУ) Рабоче-крестьянской Красной армии (РККА).
В июне 1932 года на научно-испытательном полигоне Главного артиллерийского управления (ГАУ) состоялся показ новых образцов инженерной техники, средств связи и интендантского имущества, разработанных отечественной промышленностью. Все они предлагались к принятию на вооружение и снабжение Красной армии.
В течение трех дней новая техника осматривалась руководящим составом Реввоенсовета республики. Члены РВС были разделены на три группы, возглавлявшиеся Ворошиловым, Тухачевским и Буденным. В числе демонстрировавшихся образцов были легкий звукоулавливатель и система «Прожзвук». Оба эти устройства предназначались к использованию в системе противоздушной обороны (ПВО) для оптического и акустического слежения за самолетами противника.
Выслушав краткий доклад о тактико-технических характеристиках средств акустического обнаружения образцов, Тухачевский высказал предложение о принятии их на вооружение. Затем он поинтересовался, над чем инженеры предполагают работать дальше, чтобы повысить эффективность ПВО. Ответ последовал незамедлительно. Оказалось, что параллельно с работами по звукоулавливанию уже третий год ведется изучение возможностей обнаружения самолетов по их тепловому излучению и, кроме того, перед учеными ставится вопрос о разработке радиотехнических методов обнаружения самолетов.
Имелась в виду экспериментальная работа по обнаружению самолета путем улавливания электромагнитного излучения от системы зажигания (магнето) двигателя, проведенная в 1930 году Федосенко и Гойловым. Правда, этот опыт не дал удовлетворительного результата. Легкий самолет обнаруживался на расстоянии всего один километр, а при соответствующей экранировке магнето обнаружение стало вообще невозможным. Однако ученые смогли тогда сделать правильный и далекоидущий вывод: единственное решение этой проблемы следует искать в использовании радиоволн, распространение которых мало зависит от погоды и времени суток, и потому их преимущество очевидно.
Обсуждая проблему, Федосенко и Гойлов полагали, что, наращивая мощности излучаемых радиоволн и повышая чувствительность радиоприемных устройств, можно непрерывно добиваться такого совершенства средств радиообнаружения, которое не отставало бы от уровня развития авиации и не допускало бы образования диспропорции между тактическими возможностями средств воздушного нападения и средствами их обнаружения.
Все это и было доложено Тухачевскому, который одобрительно отнесся к идее и в тот же день написал следующий документ:
«В связи с тем, что работа магнето самолета засечена радиоприемником (доклад т. Бордовского), предлагаю в срочном порядке спроектировать и построить аппаратуру для пеленгации самолетов в воздухе.
19.VI.1932 г. доложить мне план работ.
Зам Наркомвоенмора и Председателя РВС СССР
М. Тухачевский.
15.VI.1932 г.»
Фактически с этой записки и начинается советская радиолокация. Как и было предписано, 19 июня Орлов доложил Тухачевскому о проведенном в ГАУ первом совещании по этому вопросу. А 27 июня появилась циркулярная директива, утверждавшая состав комиссии из представителей наркомата обороны и виднейших советских ученых, которым поручалось решение данной проблемы.
На «проработку» вопроса потребовалось полтора года. 14 февраля 1934-го ГАУ заключило договор с Центральной радиолабораторией, предусматривавший комплекс исследований, расчетов и экспериментов, необходимых для создания опытного образца установки радиообнаружения самолетов и проверки его в полевых условиях. Проект такой установки был готов менее чем через год. Разработку этой станции, определявшей только две угловые координаты самолета (азимут и угол места), ГАУ рассматривало как первую ступень в использовании новых средств обнаружения для зенитной артиллерии.
Следующим этапом работ намечалось создание более сложной станции, которая могла бы определять три координаты цели (азимут, угол места и высоту) и обеспечивать прицельную стрельбу по неосвещаемым и невидимым самолетам без применения прожекторов и оптических дальномеров.
Первая экспериментальная установка была изготовлена в мае 1935 года. Вскоре начались ее испытания на полигоне. Дальность обнаружения легкого самолета на испытаниях составила около 3 километров. Были отмечены неустойчивая работа излучающего и приемного устройства, большие микрофонные шумы в схемах магнетронного генератора и приемника и сильное воздействие излучаемой энергии на приемник. Эти недостатки объяснялись невысоким качеством генераторных и приемных ламп, изготовлявшихся кустарным способом, и тем, что проект аппаратуры был разработан с учетом сложения достаточно интенсивного прямого и отраженного сигналов и непосредственного усиления выделяющейся при этом доплеровской частоты.
Ну да бог с ними, с недостатками. Так часто бывает при разработке новой техники. Так случилось и с первой советской радиолокационной станцией, построенной на пару месяцев раньше, чем это сделал Роберт Уотсон-Уатт. Кабы не наш пресловутый «режим секретности», тогда точно «отец радара» носил бы русскую фамилию. Вот только я не уверен, что в 1950-е годы ему бы «позволили» отдать приоритет Кристиану Хюльсмайеру, как это сделал Уотсон-Уатт.
В оставшиеся до начала войны годы в Советском Союзе продолжались работы по совершенствованию радиолокационных станций. Возросла мощность излучаемого сигнала, как следствие, увеличивалась дальность обнаружения самолетов, точность определения их координат. Но до массового производства станций дело так и не дошло. Поэтому с фашисткой Германией мы воевали, используя привычные прожектора и звукоуловители. Вспомните старые советские фильмы о войне, где эти средства ПВО показаны во всей своей «первозданной красе».
ДЕНЬ НЫНЕШНИЙ
Совершенствованию радаров в послевоенные годы было уделено огромное внимание. А уж когда над миром разразилась «холодная война», стало ясно, что без них никак не обойтись в глобальном противостоянии сверхдержав. Впрочем, как и без ракет, ядерных и термоядерных бомб, океанского флота и многого другого, что в разные годы называлось то «оружием первого удара», то «средствами сдерживания», то «гарантией мира».
Самые совершенные системы ПВО, в которых чуть ли не главенствующее место отведено системам радиолокационных станций (радарам), были созданы в 1950-е годы в СССР и в США. Они существуют и сегодня, защищая бескрайние просторы России и Северной Америки.
Но использование радаров в военных целях не ограничивается только системами ПВО. Корабли и самолеты также оснащаются радиолокаторами. Таким образом, стало возможным наведение истребителей на вражеские бомбардировщики с наземных радиолокаторов слежения или с корабельных радиолокаторов перехвата. Можно также использовать бортовые самолетные радиолокаторы для обнаружения, слежения и уничтожения техники противника. Бортовые радиолокаторы важны для поиска, осуществляемого над сушей или морем, и оказания помощи в навигации или при слепом бомбометании.
Ракеты с радиолокационным наведением оснащаются для выполнения боевых задач специальными автономными устройствами. Для распознавания местности на самонаводящейся ракете имеется бортовой радиолокатор, который сканирует земную поверхность и соответствующим образом корректирует траекторию полета.
Радиолокатор, расположенный поблизости от противоракетной установки, может непрерывно отслеживать полет межконтинентальной ракеты. За последние годы в обычные методы и средства радиолокации было внесено много нового — появилась, в частности, система для одновременного слежения за многими целями, находящимися на разных высотах и азимутах. Кроме того, разработан способ усиления сигналов радиолокатора без увеличения фонового шума.
Как я уже отмечал, радары нашли свое применение и в областях, весьма далеких от проблем обороны. Всем автомобилистам хорошо известен портативный радар для определения скорости, с помощью которого многие сотрудники ГИБДД зарабатывают себе на «кусок хлеба с маслом». Шоферам известен и антирадар, который иногда позволяет избежать «непредвиденных трат».
Радиолокационные системы используют и океанские суда для навигации. На промысловых траулерах радиолокатор находит применение для обнаружения косяков рыбы.
На гражданских самолетах радиолокаторы используют для решения ряда задач, в том числе для определения высоты полета относительно земли. В аэропортах один радиолокатор служит для управления воздушным движением, а другой — радиолокатор управления заходом на посадку — помогает самолетам приземляться в условиях плохой видимости.
В широких масштабах радиолокация применяется для прогнозирования погоды. С помощью радиолокаторов отслеживаются практически все метеопараметры. Коммерческие авиалайнеры пользуются радиолокаторами, чтобы избежать погодных и атмосферных аномалий.
В космических исследованиях радиолокаторы применяют для управления полетом ракет-носителей и слежения за спутниками и межпланетными космическими станциями.
Радиолокатор значительно расширил наши знания о Солнечной системе и ее планетах.
Можно было бы и дальше продолжать перечень сфер, где нашли свое применение радиолокационные системы. Но и без того уже понятно, что радары давно стали неотъемлемой частью нашей жизни. И освобождать это «место под солнцем» они не собираются.
Александр Железняков
