В начале Великой Отечественной войны ночное небо над советскими городами оставалось практически беззащитным. Прорывавшиеся к целям немецкие бомбардировщики были слепы — их пилоты сбрасывали груз, ориентируясь на зарево пожаров или силуэты рек. Но и советские истребители в темноте оказывались беспомощны. ПВО остро требовался прибор, способный видеть сквозь облака и ночь. Ответом стала первая отечественная авиационная радиолокационная станция «Гнейс-2», чья история стала образцом научного подвига в условиях военного времени
Разработка бортовой РЛС в СССР началась ещё до войны, но реальные очертания проект обрёл лишь в эвакуации. Молодой инженер Виктор Тихомиров, прибывший в НИИ-20 в 1939 году, возглавил работы в Барнауле, куда институт перебазировали в июле 1941-го. Создание радара напоминало решение головоломки со множеством неизвестных. Расчёты 1940 года показывали: аппаратура с кабелями и источниками питания будет весить не менее 500 кг. Для одноместных истребителей это было неприемлемо. Выход нашли в установке станции на двухмоторный бомбардировщик Пе-2, где штурман мог выполнять роль оператора РЛС.
Главной проблемой стала элементная база. Ещё на стадии испытаний прототипа «Гнейс-1» в Москве был израсходован весь запас клистронов — генераторных ламп сантиметрового диапазона, бывших сердцем радара. Производивший их НИИ-9 оказался разбросан по разным заводам после эвакуации. В Барнауле коллектив Тихомирова работал в условиях острой нехватки приборов и квалифицированных кадров. Документацию часто заменяли принципиальные схемы и эскизные наброски, а монтаж вели параллельно с устранением постоянно возникающих дефектов.
Радар состоял из нескольких десятков электронных ламп, блоков питания, синхронизации и индикаторов, смонтированных в отдельных стойках; общая потребляемая мощность станции превышала 3 кВт, что требовало установки дополнительных генераторов на самолёте.
Первый лётный образец «Гнейс-2» собрали к концу 1941 года. Станция с длиной волны 1,5 метра и мощностью излучения 10 кВт размещалась в кабине штурмана Пе-2. Часть блоков пришлось установить в отсеке стрелка-радиста, что превращало самолёт в двухместный и ограничивало его боевые возможности. Но это был необходимый компромисс.
Уже в январе 1942 года начались испытания на аэродроме под Свердловском. Инженеры трудились прямо на лётном поле, отрабатывая антенные системы и устраняя «мёртвую зону» — сначала удалось сократить её до 300 метров, потом до 100. Антенны представляли собой дипольные рамки, размещённые в носовой части самолёта и на крыльях, что позволяло обеспечивать секторный обзор впереди по курсу самолёта.
Государственные испытания в июле 1942 года показали дальность обнаружения бомбардировщика 3,5 км при точности наведения ±5 градусов. Эти скромные по современным меркам характеристики стали прорывом для своего времени. Ещё до официального принятия на вооружение, которое состоялось лишь в июне 1943-го, первую партию из 15 станций отправили на фронт.
Уже осенью 1942-го оснащённые «Гнейс-2» Пе-2 участвовали в боях под Москвой, а затем под Сталинградом. Станция работала по импульсному принципу: короткие радиосигналы отражались от цели и возвращались на приёмник, где отображались на электронно-лучевом индикаторе в виде световой отметки, позволявшей оператору определить дальность и направление цели.
Личное участие Тихомирова в боевых действиях стало особым эпизодом истории. Он выезжал в расположение частей, занимался установкой и наладкой оборудования, а иногда поднимался в воздух в качестве оператора. Самолёты с «Гнейс-2» привлекались для блокирования «воздушного моста» к окружённой группировке Паулюса, выполняя ночные перехваты немецких транспортников. Работа радара позволяла обнаруживать цели в полной темноте и наводить истребители или сам самолёт на транспортные Ju-52, которые до этого практически безнаказанно действовали ночью.
К 1943 году появился улучшенный вариант «Гнейс-2М» с антеннами, позволявшими обнаруживать и надводные цели. Станцию испытывали на Каспии, после чего запустили в серию. Всего к концу 1944 года выпустили более 230 экземпляров. Часть радаров устанавливалась на поставляемые по ленд-лизу американские бомбардировщики А-20, которые обладали лучшими лётными характеристиками по сравнению с Пе-2. На этих самолётах оборудование размещалось более компактно, что позволило сохранить полный экипаж и улучшить боевую эффективность ночных перехватов.
«Гнейс-2» стал прагматичным решением, рождённым в условиях тотального дефицита и цейтнота. Но именно эта станция заложила основы отечественной авиационной радиолокации, доказав, что сложнейшие технологии можно создавать даже в самых неблагоприятных обстоятельствах. Её грубоватая, но функциональная эффективность открыла новую эру в противовоздушной обороне — эру, где ночь перестала быть надёжным укрытием для бомбардировщиков. Опыт разработки и эксплуатации «Гнейс-2» позже лег в основу целой линии советских авиационных радаров, применявшихся уже на реактивных истребителях послевоенного периода..