Битва в ионосфере - Александр Бабакин

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 = 4,5 м) 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= 16 м).

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;

— усложненная адаптивная обработка пространственно-временных сигналов для одновременной режекции активных и пассивных помех, особенно для большого времени когерентного накопления;

— новый подход к технике адаптивного выбора частот, основанный на оценке качества доплеровского спектра отраженного сигнала и возможного прогноза эффективности режекции активных помех;

— адаптивные алгоритмы компенсации ионосферных возмущений для улучшения подавления пассивных помех в случаях применения пространственной волны;

— мультистатические системы, особенно для низкочастотных радаров поверхностной волны для повышения ДОА оценок;

— системы на смешанных модах, включающие излучение пространственной волны над землей и прием поверхностной волны;

— адаптивное установление порогов и использование статистических методов высокого порядка для обнаружения целей.

6. Опытно-конструкторские и исследовательские работы на Украине

Для проведения большого комплекса экспериментальных работ в 1973 году был создан филиал НИИДАРа в г. Николаеве, в 1992 г. преобразованный в Украинский радиотехнический институт (директор доктор наук В.А. Алебастров).

Упомянутые выше экспериментальные исследования свойств ионосферного распространения в основном проводились под руководством д-ра наук В.А. Алебастрова в Николаеве, где собрана уникальная база данных, полученных на основе пусков геофизических ракет.

Возможности упомянутого выше измерительного комплекса работать во всех направлениях были использованы для детального изучения распространения радиоволн в полярных районах (авроральная активность). Накопленные данные с очевидностью доказывают зависимость характеристик ВНЗ от типа зондирующей трассы, времени, магнитной и солнечной активности и др.

Более 500 опытов ионосферного многочастотного зондирования со спутника было проведено в Николаеве в течение 1990 г. (Космос 2059). База данных включает высоту и азимутальные данные спутника, оцененную задержку, направление и величину принятого импульса на каждой частоте. С помощью этих данных были изучены многие ионосферные явления, которые определяют затухание и доплеровский частотный спектр принятого сигнала, а также нелинейные эффекты, связанные с излучением достаточно большой мощности.

Более б лет в Николаеве совместно с Горьковским (Нижегородским) институтом радиофизики (1974–1980) исследовалось влияние нагрева ионосферы за счет радиоизлучения на условия распространения ВЧ сигналов. Энергетические, спектральные и поляриметрические параметры сигналов ВНЗ, рассеяния на искусственных ионосферных возмущениях и неоднородностях дали много информации для исследования нелинейных взаимодействий. Были проведены специальные исследования сигналов ВНЗ от движущихся ионосферных нерегулярностей, вызванных ионно-акустическими волнами, образованными наземными взрывами. Пять экспериментальных взрывов, проведенных в Средней Азии в 1980–1982 гг. дали достаточно полную картину о доплеровско-частотных свойствах ВНЗ сигналов, возникающих от взрывной ионно-акустической волны. Предполагалось, что подобные эффекты возникают при старте тяжелых ракет. Соответствующие экспериментальные данные также собраны в Николаеве. Особое внимание было уделено изучению движущихся ионосферных нерегулярностей, вызванных акусто-гравитационными волнами, которые сопровождают терминатор между днем и ночью.