Текст книги "Битва в ионосфере"

Автор книги: Александр Бабакин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 18 (всего у книги 26 страниц)

Поученные результаты по натурным экспериментам, а также при проведении моделирования позволили, в конечном счете, с достаточной достоверностью оценить ТТХ созданных узлов ЗГРЛС по обнаружению запусков БР с территории США. Не останавливаясь на деталях и частностях, здесь мы отметим лишь несколько, на наш взгляд, наиболее важных результатов:

1. Оба боевых узла трудно использовать в СПРН с целью обнаружения одиночных и групповых стартов БР.

2. По своим ГФУ и РФУ чернобыльский узел хуже восточной РАС, так как часть трассы распространения радиоволн проходит через субполярную ионосферу.

3. Боевой узел в г. Комсомольске-на-Амуре может быть достаточно надежно использован в СПРН в качестве независимого от всех остальных средств системы источника информации о массовом налете БР. В этом плане физические и технические принципы, положенные в основу разработки ЗГРЛС, следует признать оправдавшими себя. В ряде случаев будет наблюдаться ухудшение некоторых ТТХ узла из-за состояния ионосферы по трассе распространения КВ-радиоволн, которая в целом характеризуется как среднеширотная».

«Исследования искусственно модифицированной ионосферы на комплексе загоризонтной радиолокации в г. Николаеве».

В. А. Алебастров, д.ф.-м.н., директор Украинскогорадиофизического института

A.M. Куликов, руководитель группы Украинского

радиофизического института

Ю.А. Романовский, к.ф.-м.н., старший научный сотрудник,

зав. отд. Института прикладной геофизики

имени академика Е.К. Федорова

«В настоящее время для исследований и мониторинга ионосферы используется широкий круг радиофизических методов, основанных на взаимодействии КВ-УКВ излучений с ионосферной плазмой. К наиболее распространенным методам относятся методы вертикального и наклонного КВ-зондирования, реализованные в аппаратурных комплексах ионосферных станций, с помощью которых получен основной объем имеющихся данных о состоянии и регулярных вариациях ионосферы. Возможности этих исследований существенно ограничиваются невысокими техническими характеристиками этих средств.

В то же время, в последние годы возникла необходимость изучения нестационарных процессов в ионосфере, тонкой структуры ионосферной плазмы, локальных неоднородных образований и других явлений и процессов, которые не могут быть исследованы в полной мере с помощью указанных комплексов. Это, в частности, относится к исследованиям искусственно модифицированной ионосферы, свойства и характеристики которой могут существенно изменяться при воздействии мощного радиоизлучения, запусков изделий ракетно-космической техники, при проведении в ионосфере экспериментов активного типа и др.

Эффективным средством для осуществления исследований нестационарных локальных явлений и образований в естественной и искусственно модифицированной ионосфере могут быть станции загоризонтной радиолокации (ЗГРЛС), обладающие мощным потенциалом и высокими характеристиками системы приема и обработки сигнала. Это, в частности, было убедительно продемонстрировано при проведении с помощью ЗГРЛС в г. Николаеве исследований ионосферы в естественных условиях, а также при воздействии мощного КВ-радиоизлучения и мощных наземных взрывов.

Авторами и их коллегами в период 1987-90г.г. с использованием указанной ЗГРЛС была выполнена программа исследований модифицированной ионосферы при создании искусственных плазменных образований (ИПО). Метод ИПО широко используется для изучения динамических и плазменных процессов в ионосфере. В основном ИПО применяются в качестве трассеров процессов в ионосфере при наблюдениях оптическими методами. При этом теряется значительная часть информации об особенностях изменений ионосферы, вызванных созданием ИПО, и процессах в ионосфере и в самом ИПО, не наблюдаемых оптическими методами. Зондирование ионосферы и ИПО с помощью ЗГРЛС позволяло получать дополнительную информацию о модификации ионосферы.

Основные задачи программы исследований состояли в следующем:

– анализ спектрально-энергетических характеристик сигналов обратного рассеяния (СОР) и сигналов возвратно-наклонного зондирования (ВНЗ);

– изучение по измерениям СОР и ВНЗ структуры и динамики ИПО на разных высотах и при различных способах их создания;

– исследования взаимодействия ИПО с ионосферой;

– изучение особенностей взаимодействия мощного КВ-излучения с «сильными» плазменными неоднородностями;

– анализ эффективности диагностики и контроля методами КВ-зондирования искусственной модификации ионосферы.

В программе экспериментов осуществлялись комплексные исследования ИПО, которые проводились с использованием бортовых измерительных средств, обеспечивающих прямые измерения параметров ИПО, а также с привлечением наземных оптических и радиофизических измерительных комплексов. В экспериментах ИПО создавались с помощью пиротехнических генераторов и плазменных ускорителей стационарного и импульсного типа, которые устанавливались на метеорологических ракетах MP-12 и МР-20, запускавшихся с полигона Капустин Яр и с борта научно-исследовательского судна в Норвежском море.

В активных экспериментах, образование ИПО производилось на высотах 130-180 км. При применении пиротехнических генераторов создавались крупномасштабные ИПО – т.н. искусственные ионные облака – с размерами от сотен метров на начальной стадии до десятка километров на заключительной фазе их образования. При использовании стационарных плазменных ускорителей при инжекции плазмы с борта ракеты образовывалось протяженное ИПО вдоль траектории ракеты. В ряде экспериментов для изучения особенностей взаимодействия мощного КВ-радиоизлучения с ИПО на ракете устанавливалось радиоприемное устройство, которое регистрировало излучение станции. В этом случае предусматривалось непрерывное излучение станции на одной из частот.

Особенности характеристик СОР при зондировании искусственных облаков на расстоянии – 1100 км от РЛС в зоне прямой видимости иллюстрируются данными эксперимента с созданием с помощью пиротехнического генератора одного ионного облака, в котором было создано 5 облаков вдоль траектории ракеты. Как следует из этих данных, о возникновении ИПО свидетельствует значительное на 40-50 дб возрастание амплитуды сигнала СОР, причем увеличенные значения СОР регистрируются в течение более 30 минут. Верхнюю временную границу регистрации ИПО определить не удалось из-за преждевременного прекращения зондирования на станции. Амплитудные вариации СОР характеризуются регулярными периодическими замираниями на 10-20 дб, свидетельствующими об изменениях структуры ИПО. Распад облака на множество мелких неоднородностей и его расслоение, обычно хорошо наблюдаемое по данным оптических наблюдений при локации ИПО, на ЗГРЛС проявляется в возникновении квазишумового характера СОР. При образовании в эксперименте нескольких ионных облаков создание каждого облака сопровождается возрастанием амплитуды СОР. Затем происходит уменьшение СОР на ~ 20 дб и этот уровень сигнала поддерживается в течение нескольких десятков минут.

Данные по локации ИПО свидетельствуют также о значительном увеличении СОР при создании ИПО, но и несколько отличающемся характере их изменений по сравнению с экспериментами с искусственными облаками. Важная особенность рассматриваемого эксперимента состоит в том, что наблюдения СОР существенно меньше по времени и СОР исчезает через 10-100 секунд после прекращения инжекции.

Отмеченные особенности СОР регистрировались не только в области «прямой» видимости ИПО, но и на дальностях около 3000 км (Норвежское море) при создании ИПО на нисходящем участке первого скачка КВ-радиоволн. В этом случае амплитуда СОР на 20-30 дб ниже, чем при локации ИПО на полигоне Капустин Яр, однако общий характер изменения сигналов подобен.

Важная информация о взаимодействии ИПО с ионосферой содержится в доплеровских спектрах СОР и ВНЗ. В качестве примера динамики доплеровских спектров СОР получены спектры, зарегистрированные в эксперименте с инжекцией плазменной струи. Ряд характерных особенностей при регистрации доплеровских смещений СОР в этом же эксперименте также наблюдаются. Из приведенных данных можно сделать следующие заключения:

1. После инжекции плазмы в спектрах регистрируется значительное увеличение амплитуды сигнала.

2.При инжекции плазменной струи на высотах h·140 км наблюдаются значительные знакопеременные изменения доплеровской частоты, а также появление «плавающих» максимумов в доплеровских спектрах, указывающих на то, что отражение происходит от фронта плазменной струи, не заторможенной в ионосфере.

3.Вблизи апогея траектории ракеты, когда флуктуации доплеровского смещения сигнала составляют + 10 Гц, отражение радиоволн определяется в основном объемным рассеянием радиоволн на развитой неоднородной структуре ИПО, «вмороженного» в ионосферу.

Доплеровские спектры СОР, зарегистрированные при зондировании искусственных ионных облаков спустя 2-10 секунд после инжекции, характеризуются также значительным увеличением средней амплитуды сигнала и малыми смещениями доплеровской частоты в пределах -Ь 5 Гц. Это указывает на «вмороженность» облаков в ионосферную плазму и перенос их со скоростью дрейфа в ионосфере.

Особенности вариации сигнала локатора, измеряемого на борту ракеты при ее пролете через ИПО, видны, что при «взлете» ракеты в диаграмму направленности. Происходит возрастание сигнала РАС, сопровождаемое его модуляцией. При образовании ИПО регистрируется резкое общее увеличение и возникновение значительных колебаний амплитуды сигнала. Результаты моделирования отмеченного эффекта получены A.M. Насыровым и Н.А. Осиповым. Качественное согласие экспериментальных данных и модельных оценок указывает на сильную дифракцию КВ-радиоволн на ИПО и значительное рассеяние «вперед» радиоволн на неоднородностях ИПО.

Взаимодействие мощных КВ-радиоволн с ионосферой при наклонном зондировании ЗГРЛС приводит к ряду нелинейных эффектов и, в частности, к увеличению МПЧ. Возможным проявлением нелинейных процессов при воздействии мощного излучения ЗГРЛС на ИПО в экспериментах служило заметное увеличение времени существования ИПО, зарегистрированное различными КВ-средствами, по сравнению с теми случаями, когда ИПО не облучалось ЗГРЛС.

Обобщая основные результаты программы исследований ИПО в ионосфере с помощью ЗГРЛС, можно сделать следующие основные выводы:

1. При зондировании ИПО выявлены основные особенности структуры и динамики ИПО, образуемых ниже максимума F-слоя при различных способах их создания.

2. Экспериментальные и модельные оценки взаимодействия мощного КВ-радиоизлучения с ИПО показывают, что при формировании в результате развития неоднородностей происходит интенсивное объемное рассеяние КВ-радиоволн и дифракция радиоволн на неоднородном ИПО.

3. ЗГРЛС является эффективным средством диагностики и контроля искусственной модификации ионосферы на расстояниях до нескольких тысяч километров от пункта нахождения станции.

В заключении авторы отмечают тот интерес, с которым относился к проведенным работам Ф.А. Кузьминский. Его замечания и советы во многом способствовали развитию исследований в этой новой области использования загоризонтной радиолокации. Значительную помощь авторам при организации и проведении исследований, а также при анализе их результатов оказал СИ. Козлов. Исследования по указанной программе стали возможны благодаря совместным усилиям специалистов из различных организаций. Авторы считают своим приятным долгом особо отметить вклад В.А. Иванова, В.М. Ороса, О.М. Ярко, М.Б. Белоцерковского, Н.В. Ветчинкина, И.В. Грыцькива».

«Загоризонтная радиолокация в России и на Украине (История и достижения)».

А.А. Кузьмин, В.А. Якунин, Ф.Ф. Евстратов, Э.И. Шустов,

А.А. Колосов (НИИДАР, г. Москва, Россия), В.А. Алебастров

(УРТИ, г. Николаев, Украина), Ю.И. Абрамович

(ОПУ, г. Одесса, Украина)

I. Поисковые работы

В России первые результаты по обнаружению объектов, находящихся далеко за пределами горизонта, были получены в 1946-1949гг. Н.И. Кабановым при работе методом возвратно-наклонного зондирования с отражением от ионосферы в коротковолновом диапазоне. Комиссия под руководством доктора технических наук А.А. Колосова установила, что устойчивые отражения от неподвижных объектов на расстоянии порядка 2000 км по своей конфигурации достаточно хорошо совпадают с рельефом берегового побережья Турции, на Черном море. Однако на фоне этих отражений выделить слабые сигналы от самолетов в то время не удалось.

Аналогичная попытка обнаружения самолетов была сделана в США в 1949-50гг. Она также закончилась неудачей.

В 1958-60 гг. в СССР была выполнена научно-исследовательская работа «Дуга» (научный руководитель Е.С. Штырен), в которой была научно обоснована возможность загоризонтного обнаружения самолетов на дальности одного скачка (~ 3000 км) и стартов баллистических ракет на дальности двух скачков (~ 6000 км). Были разработаны корреляционно-фильтровые методы выделения сигналов целей с доплеровским смещением частоты на фоне мощных сигналов возвратно-наклонного зондирования (ВНЗ). На специальном полигоне методом электродинамического моделирования были измерены эффективные отражающие поверхности самолетов и корпусов баллистических ракет в диапазоне декаметровых радиоволн применительно к моно – и бистатической схемам радиолокации с разнесением приемника и передатчика от 0° до 180° (руководители работ В.А. Шамшин, Э.И. Шустов). Были измерены также спектры сигналов ВНЗ (руководитель работ Б.С. Кукис).

2. Научно-исследовательские работы

С 1962г. работы по загоризонтной радиолокации были развернуты в Москве в Научно-исследовательском институте дальней радиосвязи (НИИДАР), который с этого времени является головным институтом по данной тематике в пределах бывшего Советского Союза. По мере развертывания фронта исследований к этим работам был привлечен ряд научно-исследовательских организаций: Институт земного магнетизма и распространения радиоволн Академии наук (ИЗМИРАН) во главе с академиком В.В. Мигулиным; Научно-исследовательский радиофизический институт в г. Горьком (Нижний Новгород) во главе с директором Г.Г. Гетманцевым; Московское Высшее техническое училище им. Баумана (ныне Московский Государственный технический университет), руководство работами осуществлял теперешний ректор университета доктор И.Б. Федоров; Харьковский политехнический институт (руководитель работ В.И. Таран); Одесский политехнический институт (руководитель работ доктор наук Ю.И. Абрамович).

Большое внимание к работам по загоризонтной радиолокации проявлял председатель Совета по распространению радиоволн Академии наук СССР академик А.Н. Щукин.

Научно-исследовательские работы по загоризонтной радиолокации в коротковолновом диапазоне в период с 1961 по 1972 гг. велись по двум основным направлениям: обнаружение ионизированного следа стартующих баллистических ракет и их сопровождение на трассах различной ориентации; обнаружение и сопровождение самолетов на среднеширотных трассах.

С 1961 по 1964гг. головной организацией НИИДАР в кооперации с организациями России и Украины в г. Николаеве был создан экспериментальный макет загоризонтного радиолокатора с использованием мощных передатчиков и антенн одного из радиоцентров Министерства связи. На этом макете в 1964 г. получены первые в бывшем Советском Союзе загоризонтные обнаружения стартов баллистических ракет на дальности ~ 3000 км (руководители работ В.А. Шамшин и Э.И. Шустов).

В 1965-72 гг. макет несколько раз модернизировался. В 1967-68 гг. на этом макете впервые были обнаружены самолеты на дальности одного скачка (Э.И. Шустов, О.Б. Сливницкий). А в 1969г. обнаружены запуски с полигона мыса Канаверал космических кораблей «Аполлон» на дальностях 9-10 тыс. км (В.П. Чепига, Ю.К. Калинин).

В 1962-72 г.г. было изготовлено несколько измерительных радиолокационных пунктов в декаметровом диапазоне радиоволн. С помощью этих пунктов в прямой видимости были измерены эффективные отражающие поверхности ионизированных следов баллистических ракет, стартующих с полигонов Байконур, Капустин Яр, Плесецк (И.М. Заморин).

На первых этапах этих работ, до перехода к натурным испытаниям, основное внимание было уделено теоретическому исследованию и математическому моделированию на больших ЭВМ следующих задач:

– определение геофизических условий, при которых состояние ионосферы является наиболее благоприятным для распространения коротких радиоволн на большие расстояния, в том числе и на расстояния, превышающие пределы первого скачка;

– разработка методики определения рабочих частот, оптимальных для данного сезона и времени дня, а также для данных ионосферных условий;

– исследование активных и пассивных помех в коротковолновом диапазоне;

– разработка методики расчета аппаратурного и реального потенциала станции, необходимого для заданной вероятности обнаружения с учетом затухания на трассе.

Кроме того, по специальной программе проводились экспериментальные исследования величины эффективной отражающей поверхности самолетов и ионизированного следа ракет в коротковолновом диапазоне.

Большой объем работ был выполнен по разработке алгоритмов и программ первичной и вторичной обработки, применительно к специфическим условиям загоризонтной радиолокации.

3. Опытно-конструкторские и исследовательские работы

В период 1966-72 гг. был разработан и создан на юге Украины опытный образец загоризонтного радиолокатора. В 1976г. он был существенно модернизирован. Была создана также специальная станция обзора трасс, предназначенная для диагностики ионосферы и исследования сигналов возвратно-наклонного зондирования (ВНЗ). В этой дополнительной станции использовалась кольцевая фазированная антенная решетка и многоканальный компьютеризированный приемник. Сектор наблюдения опытного образца был оборудован измерительными пунктами для исследования условий распространения декаметровых радиоволн. В составе вынесенных измерительных средств были ионосферные станции, измерители кругосветных эхо-сигналов, имитаторы радиолокационных сигналов, высотные измерители поля. Многочастотные высотные измерителя поля размещались на борту вертикально стартующих геофизических ракет. С помощью этих измерителей в 1974-78 гг. на удалениях 6-7 тыс. км были измерены профили напряженности электромагнитного поля для различных высот до 250 км в различных геофизических ситуациях. На опытном образце ЗГРЛС отрабатывались аппаратурные и программно-алгоритмические решения загоризонтных радиолокаторов.

Были отработаны методы сложения в пространстве мощностей передатчиков в широком диапазоне радиоволн с практически мгновенной перестройкой частоты в широкой полосе. Отработаны методы электронного фазо-фазового управления лучами передающей и приемной антенн в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Отработаны аппаратурные и программно-алгоритмические решения анализа помеховой обстановки и автоматического выбора рабочей частоты с минимальным уровнем помех.

Большое внимание уделялось способам обработки информации и выделения сигналов на фоне мощных активных и пассивных помех, включая корреляционную обработку, аналоговые и цифровые методы узкополосной фильтрации доплеровских частот, траекторную обработку и др. Был выполнен большой объем исследований условий дальнего и сверхдальнего (включая кругосветные трассы) распространения декаметровых радиоволн в различных геофизических условиях. Отработаны методы оптимизации частотно-угловых режимов работы станции и автоматического выбора диапазона оптимальных рабочих частот. В целом были отработаны методы комплексной адаптации загоризонтных радиолокаторов к непрерывно изменяющейся помеховой обстановке и геофизическим условиям на трассе и автоматического обнаружения целей.

В ходе этих работ были произведены обнаружения большого количества запусков баллистических ракет как попутных, так и специальных на дальностях 3, 6 и 7 тыс. км, включая групповые старты ракет.

На станции с комплексом вынесенных средств был отработан натурно-математический метод испытаний загоризонтных радиолокаторов. Метод базировался на разработке математических моделей ионосферы и распространения радиоволн, эффективных отражающих поверхностей и сигналов целей, помеховой обстановки и аппаратурно-программного комплекса. По результатам натурных работ на станции с комплексом вынесенных средств производилась калибровка моделей и их проверка по реальным запускам баллистических ракет. Составленная из таких моделей комплексная модель загоризонтного обнаружения совместно с моделями налета целей использовалась для испытаний боевых загоризонтных РАС (Ф.А. Кузьминский, Э.И. Шустов, В.Н. Стрелкин).

Основным явлением, которое было положено в основу обнаружения стартующих ракет, является отражение коротких радиоволн с большим РЛ поперечным сечением (ЭПР) от расширяющегося потока частично ионизированных продуктов сгорания ракетного топлива на ионосферных высотах 100-300 км (130 сек. полетного времени). Во время проведения этих экспериментов было установлено, что с помощью узкого (по углу места) передающего луча, прижатого как можно ближе к горизонту, часть излученной энергии может войти в ионосферные каналы при их возбуждении через рефракцию. Были выявлены также другие механизмы возбуждения скользящего распространения, включая рефракцию на крупномасштабных неоднородностях и диффузию пучков на случайных неоднородностях ионосферы. Механизм скользящего распространения определил основные особенности использования этого первого поколения советских ЗГ радаров. Достаточное количество экспериментальных обнаружений специально запланированных запусков ракет было проведено на расстоянии 3 и 6 тыс. км. Следует отметить, что Николаевский загоризонтный радар был экспериментальным, поэтому все типы явлений и распространений тщательно изучались.

Наряду с работами по обнаружению стартующих ракет проводились также работы по обнаружению воздушных целей. После доработок аппаратуры и программного обеспечения в 1974-76 гг. под руководством Ю.К. Гришина и Э.И. Шустова была выполнена серия испытаний по обнаружению самолетов в пределах первого скачка при дальности до 3000-3500 км. На этом этапе работ были решены основные научные и технические задачи, которые нужно было решить для создания боевых станций загоризонтного обнаружения самолетов.

4. Создание и испытания боевых станций

К сожалению, вплоть до 1972 г. не имелось достаточно достоверных и надежных экспериментальных данных по обнаружению стартующих ракет, подтверждающих высокую надежность механизма канального распространения, на котором основано обнаружение целей в диапазоне дальностей от 9 до 12 тыс.км. Тем не менее, в 1972 г. были приняты решения по сооружению двух рабочих (боевых) загоризонтных радаров для дальнего обнаружения стартующих с континента США ракет. В течение 1975-1979 гг. обе эти станции были созданы: первая недалеко от знаменитого Чернобыля (Украина) и вторая – вблизи Комсомольска-на-Амуре (российский Дальний Восток) (Ф.А. Кузьминский, Э.И. Шустов, Г.А. Лидлейн).

В основных чертах они повторяли Николаевский прототип, но были более сложными и дорогими. Передающая система содержала две отдельные антенны: для низкочастотной части (5-14 МГц) и для высокочастотной части (14-28 МГц) частотного диапазона. Полная мощность 26 передатчиков составляла примерно 1,5 МВт. Для примера, любители-коротковолновики используют для связи на огромных расстояниях передатчики мощностью всего в десятки ватт. Каждая передающая антенна содержала по 13 мачт с 10 диполями на каждой. Приемная система состояла из двух отдельных антенн, каждая из которых включала по 30 мачт и имела длину 500 м и 250 м соответственно. Двадцать четыре приемника использовались для непрерывного обзора пространства. Специальная круговая антенна, аналогичная николаевской, содержащая 256 вертикальных диполей (300 т; Н = 7,6м; Н= 15м), была установлена для кругосветного контроля ионосферы в реальном масштабе времени по всем направлениям и обеспечивала потребности процедуры выбора частоты. Большое количество экспериментальных исследований было выполнено на этих боевых радарах в 1981-1984 гг. по обнаружению стартующих ракет, по изучению распространения радиоволн в полярной шапке, наблюдению за осуществлением американской программы Спейс-Шаттл, измерению параметров орбит спутников и т.д.

В то же время длительная работа показала, что механизм канального распространения действует только в течение ограниченного периода времени и не обеспечивает требуемую для боевой работы высокую степень вероятности обнаружения.

Для поддержки рассматриваемых боевых систем в этот период были проведены интенсивные ионосферные эксперименты. Было собрано множество данных, касающихся ионосферного распространения и моделирования, что потребовало больших усилий.

Несмотря на то, что построенные боевые станции не дали возможности полностью решить поставленные перед ними задачи, работа с ними позволила получить ряд ценных научных результатов, относящихся к дальнему распространению KB, к структуре ионосферы в приполярных районах и к опыту создания мощных радиолокационных средств коротковолнового диапазона. Были проведены значительные работы и разработаны предложения по модернизации этих станций с целью улучшения их технических характеристик. Наиболее ценные результаты могли быть получены при совместном использовании обеих станций. Однако Чернобыльская катастрофа (происшедшая в непосредственной близости от ЗГ радаpa ) вывела полностью из строя одну из них. Финансовые трудности, которые испытывала страна во второй половине восьмидесятых годов, не дали возможности построить на новом месте станцию взамен Чернобыльской, модернизировать станцию, расположенную на Востоке, и заново ввести в строй всю систему. Между тем проведенные работы по моделированию системы из двух модернизированных станций, опирающиеся на результаты натурных пусков, показали, что созданная система при массированном налете с территории США могла бы обладать достаточно высокой эффективностью. Прекращение «холодной войны» и общее изменение международной обстановки сделало продолжение работ в этом направлении нецелесообразным.

Огромный накопленный опыт по созданию уникальных радиолокационных средств, а также по разработке программного обеспечения этих средств, оказалось более полезным использовать для проведения работ по загоризонтной радиолокации в новых направлениях.

5. Радары для решения военно-морских задач С 80-х годов начато изучение возможности применения загоризонтных радаров для решения военно-морских задач. В 1982-1985 гг. группа, возглавляемая Ф.Ф. Евстратовым, создала экспериментальную версию прибрежного многофункционального радара, расположенного около г. Находки на русском Дальнем Востоке. Основной целью этого проекта было получение доказательства практической возможности обнаружения самолетов и надводных целей с применением поверхностной волны (– 300 км) и пространственной волны ( ~ 3000 км). Передающая система состояла из 28-элементной антенны с логопериодическими элементами вертикальной поляризации, питаемыми индивидуальными усилителями. Ширина диаграммы направленности передающей антенны составляла 8° на jo = 15 МГц. Суммарная мощность всех усилителей составляла 600 Квт. В приемной системе использовалась линейная антенная решетка из 256 вертикальных монополей (1 = 4,5м) общей длиной 1,3 км. Для обеспечения прижатия луча как можно ближе к горизонту и для уменьшения потерь в грунте перед антенной на поверхности земли расположен плоский проволочный экран. Для исключения приема с тыльной стороны позади диполей установлен вертикальный проволочный экран (Н= 16м).

Реализация рассматриваемого проекта позволила решить большое количество очень важных технических проблем: были созданы широкополосные антенные элементы с хорошим согласованием и высококачественным фазовым сканированием; разработаны мобильные передатчики нового поколения (25 КВт) с широкой электронной перестройкой по частоте (15% от средней частоты).

В процессе этой разработки выполнен ряд исследовательских работ:

– впервые создана широкоапертурная приемная антенная система, состоящая из укороченных несогласованных элементов и система матричного формирования диаграммы направленности;

– проверен и внедрен новый метод узкополосной цифровой доплеровской фильтрации для режекции хаотических отражений от морской поверхности;

– создано новое поколение высококачественных антенных усилителей и приемников с цифровым управлением частотой настройки, что обеспечивало высокую идентичность передаточных функций каждого приемного канала.

В состав радара входили системы вертикального и возвратно-наклонного зондирования, содержащие ПАО в реальном времени для моделирования ионосферы. Они использовались для выбора оптимальных частот. Система ионосферного зондирования была реализована, как независимый радар с собственными генераторами, передающей антенной, мощным усилителем (120 кВт) и приемными каналами.

Для увеличения точности измерения координат цели был предложен новый класс алгоритмов, компенсирующих возмущение ионосферы, в том числе наиболее эффективный алгоритм, основанный на обработке сигналов от известных островов.

Были осуществлены первые попытки адаптивного цифрового подавления активных помех и предложены новые подходы к режекции пространственно нестационарных активных помех и совершенного подавления пассивных помех. Эти подходы были экспериментально испытаны при осуществлении проекта.

Несмотря на то, что заключительная стадия исследований в 1992 г. проходила в условиях жестких финансовых ограничений, были собраны основные данные для создания боевого (мобильного) загоризонтного морского радара.

Такого рода системы с использованием поверхностной и пространственной волн распространения теперь разрабатываются в России для гражданских (береговая охрана) и оборонных применений. Основные черты систем, находящихся в настоящее время в стадии разработки, определяются следующими факторами:

– малая стоимость, как можно меньшие размеры и малое энергопотребление систем, использующих как поверхностную, так и пространственную волну;

– приоритет мобильных систем, которые могут быть перемещены на заранее подготовленное место и развернуты за несколько дней;

– использование сложного многочастотного сжатия импульса вместо большой импульсной мощности, увеличенное до 100 сек время когерентного накопления (ВКН) для доплеровского частотного разрешения целей радара поверхностной волны;