ЗГ РЛС являются доплеровскими, т. е. ис­пользуют для выделения полезных сигналов из помех доплеровское смещение частоты сигналов, отраженных движущимися целя­ми. Станции, использующие принцип обратного рассеяния, вследствие значительных трудностей, связанных с обеспечением развязки между мощной передающей и высокочувствительной при­емной системами, в большинстве случаев строят с разнесением на некоторое расстояние передающей и приемной систем (от десятков до одной-двух сотен километров). Рассмотрим принцип по­строения основных составных частей ЗГ РЛС.

Антенно-фидерные устройства. Специфические условия работы ЗГ РЛС, определяют основные требования, предъявляемые к АФУ.

Антенна должна иметь большой коэффициент усиления (20...30 дБ) перекрывать широкий диапазон частот (коэф­фициент перекрытия по частоте РЛС в целом составляет 5..6, обеспечивать быстрое сканирование в широком азиму­тальном секторе. Кроме того, передающая антенна должна обеспечивать излучение сигналов с большой мощностью (средняя мощность -несколько сотен киловатт).

Указанные требования определяют построение АФУ в виде фазированных решеток.

Для излучения сигналов значительной мощности в декаметро­вом диапазоне в зарубежных ЗГ РЛС используется несколько пе­редающих устройств, работающих на элементарные излучатели, образующие передающую антенную решетку. Для обеспечения широкоугольного сканирования луча относительные фазы сигналов передатчиков должны изменяться во времени, для чего исполь­зуется специальная система фазирования, связанная с датчиками, устанавливаемыми на входах элементарных излучателей.

Широкоугольный обзор пространства в азимутальной плоскости в приемных АФУ достигается путем использования специальных диаграммоформирующих схем (ДФС), подключаемых к элемен­тарным излучателям приемной антенной решетки. При этом путем коммутации линий задержки различной длины, входящих в ДФС, можно обеспечивать сканирование луча, либо при введении в ДФС разветвленных схем фазирования формировать многолуче­вую (веерную) ДН. К выходам ДФС подключают приемные устройства.

К ДН, формируемым АФУ в угломестнойплоскости, предъяв­ляют требования максимального прижатия их к горизонту, что определяется условиями распространения сигналов декаметрового диапазона. При использовании антенн горизонтальной поляриза­ции требования прижатия к горизонту луча приводят к необходи­мости создания антенных сооружений значительной высоты. При использовании антенн с вертикальной поляризацией для прижатия луча к горизонту и уменьшения потерь в Земле осуществляют ме­таллизацию предполья антенны. Металлизация представляет со­бой сетчатый (проволочный) экран, уложенный на Земле,или, во избежание дополнительных потерь в снежном покрове, разме­щенный на расстоянии 1,5...2 м над поверхностью Земли.

Основным требованием к излучающим элементам, составляю­щим передающую антенную решетку, является постоянство вход­ного сопротивления излучателя в диапазоне рабочих частот и в заданном секторе сканирования. Обеспечение этого требования с учетом взаимных связей излучателей в решетке представляет со­бой сложную инженерную задачу. В качестве элементарного из­лучателя в антенных решетках декаметрового диапазона часто используются шунтовые широкодиапазонные вибраторы.

В ряде зарубежных РЛС применяются также логопериодические антенны. При этом широко используются различные мо­дификации логопериодических антенн: леерной и самонесущей кон­струкции, горизонтальной и вертикальной поляризации, с симмет­ричным и несимметричным входом.

Передающая система . Она состоит из двух основных частей: комплекса передающей аппаратуры и антенной системы.

Основными требованиями к комплексу передающей аппаратуры ЗГ РЛС, работающих в декаметровом диапазоне, в соответствии со сказанным выше являются: большая ширина перекрываемого диапазона рабочих частот; высокий уровень мощности зондирую­щего сигнала; максимальная чистота спектрального состава при заданных видах модуляции формируемого в передающей аппара­туре зондирующего сигнала.

Если требуется одновременный обзор зоны 1000...4000 км на всю ее глубину, то необходимо, чтобы рабочая частота РЛС могла выбираться приблизительно в пределах ±25% от номинала рабочей частоты.

Сочетание разброса величин МПЧ относительно медианных значений с требованием глубины контролируемой зоны по дально­сти приводит к необходимости иметь полный диапазон частот пе­рестройки станции с коэффициентом перекрытия по частоте, равным 2-3. Для РЛС с большой азимутальной шириной зоны кон­троля может потребоваться диапазон 4...32 МГц.

При распространении радиоволн в направлении объекта, под­лежащего обнаружению, и при обратном распространении сигнала, рассеиваемого объектом в направлении приемной антенны, зату­хание радиоволн достигает весьма больших значений. Чтобы обес­печить достаточный для обработки уровень сигнала на входе при­емной аппаратуры, уровень средней мощности излучаемого сигна­ла должен составлять от сотен киловатт до единиц мегаватт.

Требование излучения сигнала с такой высокой мощностью при­водит к построению передающего комплекса, состоящего из мно­гоканального усилителя и антенной системы в виде ФАР. При использовании такой схемы суммирование сигналов отдельных из­лучателей, соединенных с соответствующими каналами усилителя мощности, происходит в пространстве в дальней зоне относитель­но местоположения антенны. Благодаря этому эквивалентная мощ­ность зондирующего сигнала дополнительно увеличивается пропор­ционально коэффициенту усиления антенны. Необходимость управ­ления направленностью излучения для перекрытия заданного секто­ра обзора по азимуту привела к дополнительному требованию по созданию необходимого фазового распределения сигналов на из­лучателях в раскрыве антенного полотна и по обеспечению быст­родействующего управления фазовым распределением для пере­крытия заданного сектора обзора.

В качестве зондирующих сигналов используют непрерывные и импульсные сигналы, а также сигналы с ЧМ. или с различным ви­дом кодирования. Длительности импульсов ЗГ РЛС находятся в пределах от сотни микросекунд до единиц миллисекунд, частоты повторения - единицы и десятки герц. Для когерентной, обработки принимаемого сигнала и выделения доплеровских со­ставляющих спектра в этих РЛС формируются зондирующие сиг­налы, имеющие высокую точность и стабильность рабочей (несу­щей) частоты.

Передающий комплекс. Комплекс передающей аппаратуры должен состоять из элементов, обеспечивающих выполнение ука­занных выше функциональных задач. В передающем комплексе информация о параметрах модуляции сигнала, о выбранной рабо­чей частоте и о требуемом фазовом распределении сигналов в каналах усиления мощности, поступающая от приемной системы, преобразуется в аппаратуре управления и передается в виде команд на соответствующие исполнительные элементы комплекса. От приемной системы поступают также сигналы, обеспечивающие синхронизацию работы аппаратуры передающей и приемной си­стем. В исполнительных элементах комплекса производится фор­мирование сигнала с заданной структурой и передача в соответст­вующие каналы усилителя мощности. В аппаратуре каждого кана­ла усиления мощности производятся фазирование и усиление сиг­нала до необходимого уровня и передача его на вход фидерного тракта, соединяющего выход каждого канала с соответствующим излучателем антенного полотна.

В аппаратуре функционального контроля производятся оценка работоспособности элементов комплекса передающей аппаратуры и проверка соответствия параметров зондирующего сигнала задан­ным параметрам.

Система формирования зондирующего сигнала. В одной из воз­можных систем построения аппаратуры формирования сигнала все сигналы формируются из одного и того же основного опорного сиг­нала, получаемого от специального высокостабильного генератора. Требуемая структура зондирующего сигнала формируется на отно­сительно низком уровне мощности.

Канал усиления мощности. Функциональными задачами аппа­ратуры каждого канала усиления мощности являются: задание сигналу необходимой фазы в соответствии с требуемым фазовым распределением в раскрыве ФАР; усиление сигнала до необходи­мого уровня при минимальных искажениях амплитудной и фазо­вой структур.

Каждый канал усиления мощности может быть охвачен цепью обратной связи, обеспечивающей автоматическое регулирование амплитуды и фазы. Система автоматического регулирования пред­назначена для компенсации фазовых и амплитудных флуктуации и обеспечения необходимой чистоты спектрального состава зондиру­ющего сигнала.

Аппаратура управления и синхронизации. Эта аппаратура обе­спечивает связь комплекса передающей аппаратуры с остальной аппаратурой станции и формирует необходимые управляющие сиг­налы в соответствии с установленной программой работы и инфор­мацией, поступающей от вычислительного комплекса. Управляю­щие сигналы формируются с учетом данных о работоспособности элементов комплекса, поступающих в аппаратуру управления от аппаратуры функционального контроля.

Аппаратура формирует также сигналы управления техническим состоянием элементов комплекса.

Аппаратура функционального контроля. Эта аппаратура обес­печивает получение информации о работоспособности элементов комплекса передающей аппаратуры и об основных параметрах излучения.

Приемная система . В одном из возможных вариантов постро­ения приемной системы ЗГ РЛС в ее состав входят:

АФУ; приемные устройства трактов обнаружения, трактов опре­деления оптимального поддиапазона рабочих частот и приемные устройства тракта выбора рабочего канала;

вычислительный комплекс, состоящий из спецвычислителей и универсальных ЭВМ и обеспечивающий решение задач первичной обработки сигналов, обнаружения, определения оптимального под­диапазона и выбора рабочего канала на основе использования ин­формации, поступающей от приемных устройств соответствующих трактов;

аппаратура синхронизации, содержащая высокостабильный ге­нератор сигнала опорной частоты и узел формирования сетки ча­стот, необходимой для синхронизации и управления работой всей аппаратуры приемной позиции;

аппаратура управления работой РЛС и индикации, обеспечи­вающая отображениенеобходимой информации об обнаружива­емыхобъектах и о техническом состоянии всей аппаратуры станции;

аппаратура межпозиционной связи для обмена сигналами син­хронизации и управления, а также информацией о техническом со­стоянии аппаратуры.

В последние годы благодаря значительным достижениям элек­тронной техники стало возможным практическое внедрение техни­ки цифровой обработки сигналов, обладающей рядом важных преимуществ по сравнению с аналоговой. Это позволяет достаточ­но широко вводить адаптивные системы обработки информации, что улучшает основные характеристики РЛС.

Тракт обнаружения . Этот тракт является основным в РЛС и обеспечивает обнаружение объекта, глубоко скрытого за линией горизонта. Структура тракта, алгоритмы обработки и аппаратур­ное построение определяются назначением и характеристиками станции. Однако в любом варианте можно выделить некоторые основные особенности, присущие трактам обнаружения ЗГ РЛС:

работа тракта обнаружения одновременно на нескольких ра­бочих частотах, что обеспечивает уменьшение потерь информации, связанных с довольно резкой в декаметровом диапазоне зависи­мостью затухания электромагнитной энергии в процессе распро­странения от частоты;

одновременный или квазиодновременный обзор зоны ответст­венности несколькими парциальными ДН, что приводит к многоканальности построения тракта обнаружения;

введение в каждый из каналов тракта обнаружения для подав­ления пассивных помех специальной аппаратуры пространственной и спектрально-временной компенсации.

Загоризонтные РЛС работают, как правило, со сложными зон­дирующими сигналами с линейно-частотной (ЛЧМ) или фазоквой модуляцией. Частота повторения при импульсном режиме работы определяется границей зоны ответственности по дальности. Ширина спектра зондирующего сигнала ограничена возможностями декаметрового диапазона, а также необходи­мостью снижения мешающего действия радиосредствам, работа­ющим в соседних каналах, и имеет величину от сотен герц до де­сятков килогерц. В соответствии с такой шириной спектра разре­шающая способность по дальности имеет величину не лучше не­скольких километров.

В ЗГ РЛС обнаружение полезных сигналов ведется на фоне ин­тенсивных резко нестационарных активных и пассивных помех. Для решения задачи обнаружения в таких условиях целесообраз­но применять адаптацию характеристик тракта к помеховой об­становке. В частности, необходимы пространственная адаптация, позволяющая минимизировать влияние радиосигналов, приходя­щих не с главного направления и принимаемых по боковым ле­песткам ДН АФУ, и частотная адаптация, позволяющая путем отслеживания изменения спектральных характеристик пассивной помехи (доплеровского смещения спектральных линии и величины их уширения в процессе распространения) обеспечивать макси­мально возможное ее подавление.

Обычно теоретически оптимальные структуры оказываются чрезвычайно сложными и не могут быть реализованы из-за боль­шого объема требуемой вычислительной аппаратуры. На практике, как правило, применяются квазиоптимальные схемы, в которых обработка разбивается на ряд последовательно выполняемых эта­пов. Это позволяет значительно упростить ее. Однако в результа­те упрощения неизбежно возникают потери в эффективности об­работки и соответственно в возможностях обнаружения целей. По­этому вопрос о разбиении обработки на этапы требует соблюде­ния необходимых предосторожностей и нахождения разумных ком­промиссов. Правильное решение вопроса зависит от условий рабо­ты станции и может быть различным для различных конкретных случаев.

Устройство пространственной обработки. Адаптивное формиро­вание ДН приемной антенны в условиях наличия пространственно сосредоточенных источников помех является одним из важнейших средств увеличения отношения сигнал-помеха в тракте обнаружения. Суть пространственной обработки состоит в весовом сумми­ровании сигналов, синхронно снимаемых, с приемных каналов раз­личных элементов антенной системы. При этом сигнал y i на вы­ходе устройства пространственной обработки, соответствующий приему с j-го азимутального направления, определяется скаляр­нымпроизведением векторов X иW j:

где п - номерприемного канала; X - вектор-столбец выборок, снимаемых с выходов приемных каналов в текущий момент време­ни; W - вектор-столбец межканальных весов; T-индекстранспо­нирования.

Вектор весовых коэффициентов Wj opt , максимизирующих отно­шение сигнал-помеха для сигналов, приходящих с j-го азимуталь­ного направления приема, в случае использования винеровского фильтра определяется соотношением

где r - межканальная ковариационная матрица выборок помехи, снимаемых с выходов приемных каналов в произвольный момент времени; - вектор, комплексно сопряженный с вектором коэф­фициентов усиления ДН приемных каналов в j-м азимутальном направлении приема.

Отметим, что при формировании адаптивной антенной решетки с числом элементов N операция обращения ковариационной ма­трицы R требует примерно N 3 арифметических действий. Поэтому для работы вреальном масштабе времени при больших N требуютсявычислительные средства высокой производительности.

Эффективным способом упрощения обработки является пред­варительное разбиение антенны на субрешетки, объединяющие не­которое число L элементов решетки, с неадаптивным формирова­нием ДН на каждой из них. Для формирования адаптив­нойДН в этом случае в качестве элементов антенны используют­ся субрешетки, что приводит к сокращению числа каналов адап­тациии соответственно размерности матрицы R b L раз.

Устройство спектрально-временной обработки. Сигнал, посту­пающий на вход устройства спектрально-временной обработки, представляет собой аддитивную смесь полезного сигнала, пассив­ной помехи и активной помехи. Характеристики полезного сигнала определяются типом лоцируемого объекта.

При обнаружении сигнала с неизвестными параметрами долж­на производиться многоканальная обработка по частоте и време­ни путем реализации алгоритма для каждого элемента разреше­ния в заданной области.

В случае обнаружения объектов (например, самолетов), у кото­рых отраженный сигнал имеет узкий (существенно уже частоты повторения) спектр флуктуации, практическая реализация устрой­ства обработки значительно упрощается. Вследствие узкополосности сигнала его спектр сосредоточен (при построении узла межпериодной обработки в виде анализатора спектра) в пределах одно­го канала обнаружения. Однако ввиду неизвестности доплеровской частоты полезного сигнала должно быть реализовано несколько каналов, перекрывающих интервал частот от нуля до частоты, рав­ной частоте повторения.

При узкополосном спектре флуктуации полезного сигнала име­ет место проблема так называемых «слепых скоростей», проявля­ющихся при кратности доплеровской частоты сигнала частоте по­вторения. Известны традиционные методы решения этой проблемы, например, путем вобуляции частоты повторения РЛС.

Тракт определения оптимального поддиапазона рабочих частот. Для эффективной работы ЗГ РЛС важно иметь полученные в ре­альном масштабе времени характеристики трассы распростране­ния, а также данные о занятости частотного диапазона. Важно также, чтобы параметры внешней среды оптимальным образом со­гласовались с параметрами РЛС.

Одно из возможных решений задачи согласования параметров РЛС (таких, как рабочая частота) с характеристиками трассы распространения (амплитудно-частотными и дальностно-частотными) заключается во введении в состав РЛС специального тракта определения оптимального поддиапазона рабочих частот. На­значение этого тракта должно заключаться в выборе поддиапазона частот, в котором затухание на трассе распространения минималь­но, с целью оптимизации работы тракта обнаружения полезного сигнала.

Основная информация, которая используется в рассматривае­мом тракте, основывается на зависимостях амплитуд сигналов и величины их задержек от рабочей частоты. Эти зависимо­сти определяются амплитудно-частотными и дальностно-частотными характеристиками. Для получения указанных характеристик в тракте оптимальных рабочих частот должно осуществляться непре­рывное частотное сканирование в широком диапазоне частот. Конструктивно данный тракт может представлять собой самосто­ятельную РЛС, входящую в состав основной РЛС, со своим воз­будителем и отдельными приемными устройствами. Усилители мощности передающего комплекса и передающая и приемные ан­тенны могут быть совмещены с соответствующими устройствами тракта обнаружения. Излучение для рассматриваемого тракта должно осуществляться на частотах, отличных от частот тракта обнаружения, в паузах между посылками импульсов, излучаемых по основному тракту.

Задача оптимизации частоты решается путем анализа ампли­тудно-частотных и далыюстно-частотных характеристик сигналов.

Тракт выбора рабочего канала. Наряду с выбором оптималь­ного поддиапазона рабочих частот необходим контроль за всем этим поддиапазоном для установления его загрузки работой раз­личных радиотехнических средств. Конт­роль занятости выбранного поддиапазона может помочь при выбо­ре точного значения рабочей частоты РЛС и ширины полосы излу­чения, имея в виду выбор канала и режима работы с минималь­ным уровнем помех и с наименьшим воздействием на работу дру­гих радиотехнических средств. Задача тракта выбора рабочего ка­нала заключается в определении конкретных номиналов рабочих частот для тракта обнаружения в пределах области оптимальных рабочих частот. Рабочие каналы выбираются из условий мини­мального уровня помех с учетом полосы частот тракта обнаруже­ния. Аппаратура тракта выбора рабочего канала представляет собой приемное устройство, которое анализирует уровень помех в зависимости от частоты.

Вычислительный комплекс. Этот комплекс должен обладать высокой производительностью и большим объемом оперативной и командной памяти, поскольку в нем осуществляется вторичная об­работка информации, поступающей со всех основных трактов стан­ции, а также решаются задачи контроля их работы, управления и документирования.

Похожая информация.

Продолжая гонку вооружений, агрессивные милитаристские круги тратят громадные средства на разработку и производство различного оружия и военной техники. Значительная доля этих средств идет на выполнение НИОКР в области создания военной радиоэлектронной техники, в том числе и загоризонтных радиолокационных станций. Зарубежная печать сообщает, что эти станции привлекли внимание Пентагона возможностью «просматривать» воздушное пространство и местность на несколько тысяч километров.

В основу работы загоризонтных РЛС положено свойство радиоволн КВ диапазона (2-30МГц) распространяться на большие расстояния за счет многократного последовательного отражения от ионосферы и от земной поверхности. Американские специалисты при разработке таких станций рассматривают два варианта размещения приемной и передающей аппаратуры: на противоположных концах трассы распространения радиоволн (РЛС прямого распространения) и в одном пункте (РЛС обратного распространения). При появлении на пути распространения импульсов РЛС каких-либо препятствий, например ионизированного следа от выхлопных газов ракетного двигателя, сигналы или искажаются (в станциях прямого распространения) или рассеиваются и частично отражаются в направлении пункта излучения (в станциях обратного распространения). Эти искажения или отражения регистрируются соответствующей аппаратурой, которая определяет азимут и расстояние до облученного объекта.

По мнению американских специалистов, можно применять для обнаружения ракет, ИСЗ (летящих ниже высот максимальной ионизации), ядерных взрывов.

По данным американской печати, многолетние исследования в области загоризотной радиолокации в США выявили следующие основные специфические особенности, отличающие ее от обычной радиолокации: неоднозначность измерений дальности до цели, низкая разрешающая способность, плохая помехоустойчивость, сложность антенных систем и воздействие замираний радиоволн (фединги).

Неоднозначность измерении дальности до цели обусловлена многократностью отражения электромагнитной энергии из-за наличия в ионосфере нескольких ионизированных отражающих слоев Чтобы устранить это явление, американские специалисты учитывают время распространения излучаемой энергии на данной частоте по каждому пути в зависимости от сезонных изменений ионосферы и колебаний слоя. Для получения данных о положении отражающих слоёв ВВС США совместно с загоризонтными РЛС AN/FPS-53 и AN/FPS-95 используют специальную аппаратуру зондирования ионосферы AN/GSQ-93.

Дальнейшим путем решения этой проблемы, по сообщениям иностранной печати, явилось приспособление самих РЛС для автоматического определения параметров ионосферы. При этом в качестве контрольных ориентиров используются острова, реки, озера, горы, города, границы раздела суши и воды, точные расстояния до которых известны. Антенны этих РЛС должны изменять положение луча диаграммы направленности по углу места.

Неоднозначность измерений дальности американские специалисты устраняют таким же методом, как и в обычных РЛС, то есть путем выбора соответствующей частоты повторения импульсов. Сообщается, что при частоте повторения импульсов 50 Гц дальности до цели однозначно определяются в пределах до 3000 км.

Низкая разрешающая способность загоризонтных РЛС по азимуту объясняется значительно более широкой диаграммой направленности их антенных систем, чем у обычных РЛС сантиметрового и дециметрового диапазонов волн. По мнению иностранных специалистов, сужение диаграммы направленности антенных систем за счет увеличения их размеров в ряде случаев трудно осуществить. Например, для получения разрешающей способности по азимуту в 1°, что соответствует линейному размеру 17,5 км на удалении 1000 км, потребуется антенная система длиной 2 км.

Низкая помехоустойчивость обусловлена воздействием на работу РЛС помеховых сигналов, возникающих в атмосфере и поступающих из космического пространства (внешние шумы), а также отраженных от земной поверхности радиоволн.

Серьезную трудность для загоризонтной ралиолокации создают помехи от северных сияний и метеоритных следов. На экранах индикаторов РЛС эти помехи появляются в виде мощных видеосигналов, среди которых практически невозможно обнаружить действительные цели. По данным зарубежной печати, эта проблема особенно остро встала перед специалистами ВВС США в связи с их стремлением использовать для обнаружения пусков ракет при наблюдении через Северный полюс. Кроме создания помех, северные сияния нарушают стабильность пути распространения электромагнитной энергии, когда отражающий участок ионосферы расположен в районе северного сияния и даже тогда, когда он находится в стороне от него. В последнем случае помехи попадают в приемное устройство станции по боковым лепесткам диаграммы направленности приемных антенн. Для изыскания возможности устранения воздействий северных сиянии на работу РЛС американские специалисты провели на Аляске в 1973-1971 годах специальные исследования по программе «Поляр кэп» 3, в процессе которых были получены положительные результаты и найдена возможность использования загоризонтных РЛС, находящихся на Североамериканском континенте для наблюдения через Северный полюс.

В результате исследований специалисты ВВС США пришли также к выводу, что мощность сигналов, отраженных от земной поверхности, превышает мощность сигналов от целей на 40-80 дБ. Для выделения этих сигналов применяется аппаратура селекции движущихся целей (с использованием эффекта Доплера). Основным элементом американской аппаратуры, обеспечивающей такое выделение, является корреляционный процессор с запоминающим устройством на магнитном барабане В начале 60-х годов, во время испытания загоризонтных РЛС на восточном побережье США, с помощью этой аппаратуры на фоне поверхности океана обнаруживались летящие самолёты.

Сложность антенных систем обусловлена необходимостью получения большого коэффициента усиления для того, чтобы увеличить дальность обзора, повысить разрешающую способность, а также улучшить другие характеристики загоризонтных РЛС. Созданные в США антенные системы имеют, по данным зарубежной печати, большой коэффициент усиления в широком диапазоне частот и возможность изменять положение луча по углу места и осуществлять обзор в широком секторе но азимуту. Отмечается, что эти системы громоздки и сложны по конструкции. Например, экспериментальная станция , построенная в начале 60-х годов на Атлантическом побережье США, имеет антенную систему в виде расположенных в два ряда 20 рупорных излучателей, ширина которой 98 м, высота 43 м. Такая антенная система формирует луч шириной 10’ и обеспечивает обзор пространства по азимуту в секторе 60° (в пределах 47-107° от северного направления меридиана). Изменение положения луча РЛС «Мадре» в вертикальной плоскости осуществляется механически. Излучаемая мощность станции 5-50 кВт. Позади этой антенны была построена другая шириной 27 м, предназначенная для работы в противоположном направлении. Иностранная печать сообщает, что антенные системы у современных загоризонтных РЛС значительно сложнее, поскольку обеспечивают излучение средней мощности в несколько сот киловатт и работают в широком диапазоне частот (от нескольким МГц до нескольких десятков МГц). Ширина этих антенн достигает 300 м.

При доплеровской обработке сигналов луч РЛС задерживается в районе цели для получения требуемого разрешения доплеровских частот и необходимого подавления отражений от земной поверхности Так, в РЛС «Мадре» задержка луча на цели может быть до 10 с. В связи с этим американские специалисты считают наиболее целесообразным иметь в составе станции отдельно передающую и приемную антенны. Для упрощения конструкции антенной системы в целом они применяют передающую антенну с широким лучом, а приемную - с несколькими веерообразными лучами, перекрывающими такое же пространство, что и передающая.

В результате изменения поляризации сигнала при его отражении от встретившегося ионизированного следа ракеты иногда появляются замирания (фединги). Для их уменьшения американские специалисты считают необходимым применять антенны, принимающие сигналы, поляризованные в ортогональных плоскостях. Они отмечают, что наиболее эффективно было бы использовать антенны с круговой поляризацией, однако создать такие антенны КВ диапазона очень сложно.

Зарубежная печать отмечает, что трасса распространения электромагнитной энергии зависит от рабочей частоты РЛС, периодических и спорадических изменений состояний ионосферы под воздействием солнечной радиации, поэтому эти РЛС должны работать на нескольких частотах. Американские специалисты считают, что в зависимости от состояния ионосферы заданное расстояние может быть перекрыто одной частотой или для этого потребуется 3 - 5 частот, то есть для успешного использования РЛС необходимо знать в реальном масштабе времени состояние ионосферы и степень согласования с нею параметров излучения РЛС.

Возможности загоризонтных РЛС определяются их географическим местоположением, протяженностью и количеством используемых скачков. Так как протяженность скачка изменяется во времени и пространстве и, как правило, составляет 2000 - 2200 км при отражении от слоя Н и 3000 - 4000 км при отражении от слоя F, то считается, что дальность действия более 4000 км может быть достигнута работой не менее чем на двух скачках, но при этом другие характеристики станции (точность определения координат цели, разрешающая способность, вероятность обнаружения) ухудшаются.

На основании многолетних исследований американские специалисты пришли к выводу, что современный уровень развития загоризонтной радиолокации позволяет создавать станции со следующими тактико-техническими данными:

• дальность действия 1000 - 4000 км (при односкачковом распространении);
• зона обзора по азимуту 360° (практически 60-120°);
• разрешающая способность по дальности около 2 км (более типична 20-40 км), по угловым координатам около 1°, по скорости цели около 3 км/ч (для РЛС с частотой 20 МГц при разрешении доплеровских частот в 0,1 Гц);
• точность определения дальности 2 км (относительно других объектов, наблюдаемых РЛС) и 10-20 км (абсолютная) при хорошей оценке трассы.

Поскольку имеют на порядок большую дальность действия, чем обычные РЛС, то считается целесообразным применять их для таких целей и в тех географических районах, когда обычные РЛС по тем или иным причинам нельзя использовать. К новым задачам, которые могут быть возложены на , американские специалисты относят обнаружение самолётов в воздухе и управление воздушным движением, а также оценку состояния моря на больших удалениях.

Управление воздушным движением с помощью загоризонтных РЛС над крупными водными пространствами считается особенно оправданным, так как одна такая станция с зоной обзора по азимуту 120° и дальностью действия 1000-4000 км обеспечивает наблюдение над районом площадью почти 16 млн. кв. км. В пределах этой зоны РЛС может обнаруживать самолёты и определять их местоположение, а также следить за ними. Обнаружение самолётов на фоне морской поверхности основано на том, что спектр доплеровских частот сигнала, отраженного от морской поверхности, значительно уже спектра частот, отраженного от летящего самолёта.

Зарубежная печать сообщает, что проведенные специалистами ВВС США эксперименты по использованию загоризонтных РЛС для управления воздушным движением над Атлантическим океаном (между США и Великобританией) подтвердили их теоретические расчеты. При этом низкая разрешающая способность по азимуту компенсировалась хорошей разрешающей способностью по скорости цели.

На рис. 1 показан график дальностей до самолётов, которые определялись центрами управления полетов (сплошные линии) и загоризонтной РЛС (кружочки). В результате анализа этого графика иностранные специалисты пришли к выводу, что данные, полученные от обоих источников, согласуются вполне удовлетворительно.

Рис 1. График изменения дальностей до самолётов во времени, полученный с помощью средств центров управлении полетами (сплошные линии) и загоризонтной РЛС (кружочки)

Высоту полета самолётов предполагается определять по данным самолётных радиолокационных высотомеров, поступающим на РЛС от специальных бортовых ответчиков КВ диапазона. Считается, что с их помощью можно будет решать задачи опознавания самолётов и частично обеспечивать дальнюю связь с ними.

Для управления воздушным движением над Атлантическим океаном потребуется построить две - одну в США, а другую в Испании (рис. 2).

Рис. 2. Схема размещения загоризонтных РЛС для обеспечения управления воздушным движением над Атлантикой

Состояние моря может оцениваться с помощью выделения из спектра доплеровских частот отраженного сигнала его низкочастотной части, содержащей нужную информацию о высоте волн и направлении их движения (соответственно и направление ветра) в интересующем районе. Практическая проверка такой возможности проводится на о. Сан-Клименто (штат Калифорния). При этом изучается применение этих РЛС для определения высоты, направления движения волн, измерения параметров поверхностных течений и оценивается возможность использования сигналов, отраженный от морской поверхности, в качестве эталонов для калибровки самих станций.

Необходимость в такой калибровке возникает в связи с тем, что потеря энергии при распространении сильно изменяется во времени и не подлежит прогнозу, а поэтому является следствием ошибок измерений. В экспериментах по оценке возможности использования отраженных сигналов для калибровки загоризонтных РЛС применялась станция, излучающая сигналы одновременно более чем на 100 частотах (в диапазоне 2-25 МГц), и осуществлялась когерентная обработка отраженных сигналов, принятых на каждой частоте. Мощность передатчика в импульсе составляла 75 кВт при длительности импульсов 20, 50 и 100 мкс и частоте их повторения 200 Гц.

Рис. 3. Карта метеорологической обстановки в Атлантике 31 августа 1972 года по данным метеорологических станций и загоризонтной РЛС (шкала расстояний от РЛС по азимуту 107" дана в морских милях). На стрелках направления ветра каждая поперечная черточка обозначает скорость ветра 10 узлов, а половина черточки - 5 узлов.

Изучение возможности загоризонтных РЛС для оценки состояния моря и измерения параметров поверхностных течений проводились в США с помощью РЛС «Мадре», работавшей на частоте 16,6 и 22,9 МГц при длительности импульса 500 и 800 мкс и частоте повторения импульсов 22,5 и 11 Гц. При использовании слоя Е обеспечивался обзор на расстояниях 800 - 2200 км, а при использовании слоя F - 3700 км и более. Результаты сравнительной оценки состояния погоды в Атлантическом океане (между США, Европой и Африкой) приведены на рис. 3. Американские специалисты считают, что эти результаты подтверждают возможность использования загоризонтных РЛС для определения состояния моря, а также направления и скорости ветра в интересующих районах океана. Дальнейшие работы было рекомендовано направить на повышение точности измерений и совершенствование техники.

Советская радиолокационная станция для раннего обнаружения запусков межконтинентальных баллистических ракет. Задача этой станции - обнаруживать пуски ракет в США по изменениям состава ионосферы, вызываемого ракетными двигателями. В СССР было создано всего три таких радара - рядом с городами Николаевым, Комсомольском-на-Амуре и Чернобылем.

Решение о создании загоризонтной радиолокационной системы Дуга № 1 (возле г. Чернобыля) было принято на основании постановлений Правительства от 18 января 1972 и 14 апреля 1975 года. Уже в 1976 году был смонтирован главный радиолокационный узел ЗГРЛС Чернобыль-2. Генеральным проектировщиком ЗГРЛС был Научно-исследовательский институт дальней радиосвязи (НИИДАР), а главным конструктором и вдохновителем идеи ЗГРЛС - Франц Кузьминский. Возле радара, сооружённого недалеко от города Чернобыля, был создан гарнизон, где жили военные и их семьи.
В гарнизоне была расквартирована воинская часть космической связи № 74939, которой командовал полковник Владимир Мусиец.

Ныне этот объект сильно заражён и, разумеется, не эксплуатируется.

С помощью мощных излучателей военные смогли заглянуть за горизонт. Очевидно, что благодаря таким способностям этот комплекс получил название - загоризонтные радиолокационные станции (ЗГРЛС) или «Дуга-1» (Радиоцентр дальней связи «Чернобыль-2»). Уникальные способности радара кроются в новаторских идеях конструкторов воплотившихся в исполинских размерах конструкций мачт и принимающих антеннах. Трудно говорить о точных геометрических размерах ЗГЛРС. Данные общедоступных источников противоречивы и, вероятно, неточны. Так высота мачт большой антенны составляет от 135 до 150 м, а длина - от 300 до 500 м. Второй радар несколько скромнее. Порядка 250 м в длину и до 100 м в высоту. При таких поражающих воображение,размерах объект виден почти с любого места Чернобыльской зоны отчуждения.

По данным некоторых источников, стоимость капиталовложений составляла семь миллиардов советских рублей (есть информация о 600–700 млн рублей). Для сравнения - это вдвое дороже, чем строительство Чернобыльской АЭС. Очевидно, что строительство ЗГРЛС возле атомной электростанции объясняется в потребности большого энергопотребления. Важно отметить, ЗГРЛС в Чернобыле-2 предназначалась для приёма и обработки сигнала. По имеющейся информации ЗГРЛС потребляла около 10 МВт. Передатчик комплекса располагался возле города Любеча Черниговской области, на расстоянии 60 км от Чернобыльской станции. Антенна в Любече была меньше и ниже, её высота составляла 85 м. На данный момент передатчик уничтожен.

Конструкторы и разработчики ЗГРЛС - Е. Штырен, В. Шамшин, Франц Кузьминский, Э. Шустов
Дата и место строительства первой ЗГРЛС: 1975 год. Город Комсомольск-на-Амуре
Первое опытное включение ЗГРЛС «Чернобыль-2»: 1980 год.
Проектный институт: НИИДАР (Научно-исследовательский институт дальней радиосвязи

Трагизм ситуации с «Дугой-1» усугубляется тем, что станция была принята на боевое дежурство ПВО СССР в 1985 году, а в 1986 году система была полностью модернизирована и начала проходить Государственную приёмку. И тут взорвался 4-й блок ЧАЭС. До модернизации, использование ЗГРЛС было затруднительным, поскольку часть диапазона рабочих частот совпадала с частотой работы авиационных систем. Некоторые источники утверждают, что после начала работы чернобыльского радара ряд правительств западных стран заявили о недопустимости работы этой системы, которая препятствует безопасной работе гражданской авиации в Европе. Хотя разработчики ЗГРЛС отвергали обвинения и говорили, что возмущение правительств европейских стран заключается в том, что СССР накрыл «колпаком» все воздушное пространство над Европой и страны НАТО не могли ничего этому противопоставить. После модернизации эта проблема совпадения рабочих частот ЗГРЛС с частотами гражданской авиации была решена.

Полное закрытие инфраструктуры города Чернобыль-2 было проведено не сразу - до 1987 года она была законсервирована. Но со временем стало понятно, что эксплуатировать ее в условиях зоны отчуждения невозможно. Основные узлы системы ЗГРЛС были демонтированы и вывезены в г. Комсомольск.
За характерный звук в эфире, издаваемый при работе (стук) получила название Russian Woodpecker (Русский дятел).
Эта станция наделала много шума - когда при её запуске многие западные державы обнаружили её стук на частотах гражданской авиасвязи. Последовал официальный протест от США, Великобритании и других стран. После пришлось было сменить полосу частот для зондирования. Были даже курьёзы, когда радиолюбители многих стран пытались вести противодействие дятлу путём передачи записанного стука в противофазе. Само собой, толку от этого не было.

Попасть в город и подойти к ЗГРЛС сегодня достаточно трудно. Объект режимный и находится под постоянной охраной одного из предприятий в Чернобыльской зоне. Много можно говорить о царящей разрухе и опустошении построек Чернобыля-2, а также о глубине навеваемой тоски, которую испытываешь от созерцания этих мест. Можно много говорить о поглощении природой этого техногенного монстра, которое заключается в «затягивании» бетонных покрытий дорог и тротуаров наносным почвенным субстратом и разложившимися останками растительности. Некоторые кирпичные строения разрушаются из-за деревьев, выросших на крышах, кирпичных стенах строений.

Гигантских размеров антенна комплекса - высотой с небоскрёб (150 м) и шириной в семь футбольных полей (750 м) породила много легенд: например, что она способна воздействовать на психику людей на расстоянии в тысячи километров, или то, что радар являлся геофизическим (климатическим) оружием (эту версию реально рассматривал Конгресс США) и т.д.

Первая часть статьи посвящённая загоризонтным радиолокационным станциям, кому интересно приятного чтения.

ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ

В прошлой статье теорию распространения радиоволн я упростил до предела, некоторые сочли это за моветон и были полностью правы. Поэтому для начала постараюсь кратко и максимально понятно рассказать о том что это такое и с чем это едят. Для начала, длина радиоволны и её частота жёстко связаны. Эта связь максимально просто описывается формулой: длинна волны=скорость света/частота (относительной магнитной проницаемостью среды и прочим пренебрёг сознательно, буду делать это и в дальнейшем для упрощения понимания материала, так что любители точного академического знания - бес паники!). В прошлой статье дециметровые и сантиметровые волны я назвал короткими и заслужено подвергся критики за КВ диапазон, хотя имел в виду немного другое. Что бы убрать недопонимание привожу описание, где кратко и понятно названы диапазоны и характеристики радио волн в их пределах (академики, ещё раз напоминаю! кратко, просто, понятно ), и ещё условные обозначения частота f - измеряется в герцах , длина волны λ - измеряется в метрах:

Сверхдлинные волны (СДВ диапазон) - f = 3-30 кГц (λ = 10-100 км). Имеют свойство проникать вглубь толщи воды до 20 м и в связи с этим применяются для связи с подводными лодками, причем, лодке не обязательно всплывать на эту глубину, достаточно выкинуть радио буй до этого уровня. Эти волны могут распространяться вплоть до огибания земли, расстояние между земной поверхностью и ионосферой, представляет для них «волновод», по которому они беспрепятственно распространяются.

Длинные волны (ДВ) f = 150-450 кГц (λ = 2000-670 м). Этот тип радиоволны обладает свойством огибать препятствия, используется для связи на большие расстояния. Также обладает слабой проникающей способностью, так что если у вас нет выносной антенны, вам вряд ли удастся поймать какую-либо радиостанцию.

Средние волны (СВ) f = 500-1600 кГц (λ = 600-190 м). Эти радиоволны хорошо отражаются от ионосферы, находящейся на расстоянии 100-450 км над поверхностью земли.Особенность этих волн в том, что в дневное время они поглощаются ионосферой и эффекта отражения не происходит. Этот эффект используется практически, для связи, обычно на несколько сотен километров в ночное время.

Короткие волны (КВ) f= 3-30 МГц (λ = 100-10 м). Подобно средним волнам, хорошо отражаются от ионосферы, но в отличии от них, не зависимо от времени суток. Могут распространяться на большие расстояния (несколько тысяч км) за счет пере отражений от ионосферы и поверхности земли, такое распространение называют скачковым. Передатчиков большой мощности для этого не требуется.

Ультракороткие Волны (УКВ) f = 30 МГц - 300 МГц (λ = 10-1 м). Эти волны могут огибать препятствия размером в несколько метров, а также имеют хорошую проникающую способность. За счет таких свойств, этот диапазон широко используется для радио трансляций. Недостатком является их сравнительно быстрое затухание при встрече с препятствиями.

Ультравысокие частоты (УВЧ) f = 300 МГц - 3 ГГц (λ = 1-0,1 м). Не огибают препятствия и имеют хорошую проникающую способность. Используются в сетях сотовой связи и wi-fi сетях.
Еще одной интересной особенностью волн этого диапазона, является то, что молекулы воды, способны максимально поглощать их энергию и преобразовывать ее в тепловую. Этот эффект используется в микроволновых печах.

Сверхвысокие частоты (СВЧ) f = 3 ГГц - 30 ГГц (λ = 0,1-0,01 м). Отражаются практически всеми препятствиями, свободно проникают через ионосферу. За счет своих свойств используются в космической связи.

Крайне высокие частоты (КВЧ) f = 30 ГГц - 300 ГГц (λ = 10-1 мм). Практически то же самое что и СВЧ, Используются в космической связи, высокоскоростной беспроводной связи, метеорологических радарах и медицине.

Так основное вроде скопипастил перечислил, вот вам картинка для передыху от множества букАв, на картинке есть так называемый земной луч, о нём будет немного позже.

Картинка с просторов гуглопоиска.

Отдохнули? Теперь снова за парту. Опять отсылка к прошлой статье, в коментах развели срач по поводу дифракции и интерференции радиоволн. Если в двух словах, радиоволны огибают только те предметы которые меньше их длины, чем меньше длина волны тем меньше она распространяется за угол (академики, смотрите выше). К примеру длинные волны (ДВ) в состоянии огибать большие препятствия такие как горы, но не полностью, так как возможно образования радиотени, если склон горы достаточно крутой. Вот пример на картинке из учебника, где приёмник "а" не сможет ничего услышать, а приёмник "б" в зоне приёма:

В КВ диапазоне и выше по частоте (УКВ, УВЧ, СВЧ, КВЧ) картина уже другая, длина волн становиться короче и волны уже не могут огибать препятствия. Сейчас академики снова поднимут вой по поводу дифракции (огибания), но штука в чём, на этих частотах значение дифракции настолько мало что им можно пренебрегать, и чем частота выше тем значение меньше. Поэтому распространение длинных радиоволн больше похоже на распространение звука, а распространение коротких волн ближе к распространению света. Теперь несколько слов по поводу радиогоризонта, некоторым, судя по коментам, он причинил сильную боль ниже спины. По скольку довольно много людей слабо могут представлять вещи и процессы в трехмерном (объёмном) виде, в моих описаниях земля не сферическая, эллипсоидная и т.д., а круглая, да именно КРУГЛАЯ, от слова круг!!! И конечно она ровная и гладкая! Во картинка из просторов гуглопоиска, где земля круглая и где есть этот самый радио горизонт:

Антенна А имеет высоту h1, антенна В расположена на высоте h2. Максимальную дистанцию R на которой они будут в зоне прямой видимости и прямую линию между ними не будет преграждать ровная и круглая земля

можно высчитать по формуле: . Вот почему можно пользоваться коротковолновой связью за пределами обычного горизонта, достаточно поднять повыше антенну. Эту формулу можно использовать и для определения радио горизонта РЛС, только вместо антенны А приёмопередающая антенна РЛС, а вместо антенны В воздушный объект который должен быть обнаружен РЛСкой. Если объект летит на сверх малой высоте, то можно узнать на какой дистанции его можно будет обнаружить. Это относиться к классическим видам радиолокации.

КАК ЗАГЛЯНУТЬ ЗА ГОРИЗОНТ

За горизонт хорошо распространяться, точнее огибают землю, сверх длинные волны. Но для радиолокации они не пригодны по нескольким причинам, из-за большой длины они в состоянии отражаться, и то не всегда, только от ну очень больших объектов, для их излучения и приёма необходимы антенны огромных размеров, в идеале не меньше 1/4 длины волны. То есть даже если построить такую РЛС, она займет площадь города средних размеров, и с её помощью можно будет увидеть (и то врядли) новые горы, если протоАмерЫканцы захотят вырыть у себя чёрное море где-нибудь в Техасе. Поэтому для радиолокации используют волны меньшей длины, длина которых сопоставима с объектами которые хотят обнаружить, есть конечно "секретные" ритуалы танцев с бубнами которые позволяют увидеть объекты меньших размеров чем длина волны, но не о них речь. Есть два способа заглянуть за горизонт волнами не большой длины. Первый при помощи отражения КВ от ионосферы, второй при помощи поверхностной электромагнитной волны (ПЭВ).

ОТРАЖЕНИЕ КВ ОТ ИОНОСФЕРЫ

Думаю не имеет смысла объяснять почему ионосфера может отражать некоторые типы волн, копипастить физические законы довольно скучно, кто захочет сам загуглит. А если в двух словах и максимально просто, в ионосфере достаточно плазмы для отражения радио волн (академики, ну вы поняли). Поэтому примем как факт КВ могут отражаться как от земли, так и от ионосферы. РЛС такого принципа работы излучают узкий луч радиоволн который отражается от ионосферы и падает на землю, что позволяет увидеть обстановку в том месте где луч достиг земли. Для увеличения дальности так же используют много скачковый принцип, это когда луч не один раз отражается от ионосферы и земли, что бы попасть в заданный район на другой стороне земного круга. Недостатком такого принципа что эти РЛС имеют слепую зону в относительно близости, она находиться ниже радио горизонта в том секторе куда нельзя послать отражённый луч. Пример на картинке с просторов гуглопоиска:

По поводу слепой зоны, послать в неё отражённый сигнал нельзя из-за того что отражение от ионосферы происходит только под определёнными углами. Значения этих углов зависят от состояния ионосферы, которое может меняться в течении суток, поэтому для работы ЗРЛС необходим её постоянный контроль. Если луч попадёт в ионосферу под углом больше необходимого, он переломится и уйдёт в космическое пространство. Пример на картинке, луч под номером 4 переломившись ушёл за пределы ионосферы, а на примере луча номер 1 видно много скачковое отражение:

Теперь о принципах обнаружения целей. Вместе с сигналом от цели возвращается и сигнал от земли под целью, это из-за того что луч подсвечивает цель сверху. Есть множество разных способов как выделить отражённый сигнал от цели на фоне отражённого от земли. Самый простой и наверное самый часто используемый это определение доплеровского смещения. Увы снова теория, доплеровский эффект , если в двух словах, это когда волна отражаясь от движущегося объекта меняет свою частоту, и чем больше скорость объекта тем сильнее меняется частота. То есть ЗРЛС старается принять не ровно тот сигнал который излучила на определённой частоте, а наоборот не принимает сигналы на этой частоте внимательно следя за сигналами на близких частотах, ищет свои же сигналы но только те которые изменились каким либо образом. Если совсем уж по простому, крикнули в даль кодовое слово мужским голосом, а эхо ответило то же слово но только уже женским голосом. Ещё один трюк позволяющий видеть цели на большом расстоянии, это когда РЛС излучает два одинаковых сигнала на разных частотах, тоесть сканирует двумя лучами которые направлены в один и тот же сектор земного круга. Пример, две лазерных указки одна синего другая красного цвета которые моргают с одинаковой частотой. Когда от цели приходят отражённые вместе с помехами два сигнала на разных частотах но с одинаковым сдвигом по частоте, их перемножают между собой. Суть этого действия состоит в чём, одинаковая помеха не может прийти на двух разных частотах, а вот сигналы на этих частотах одинаковы. После перемножения одинаковых сигналов и разных помех, уровень сигнала становиться выше помех и его проще обнаружить. В радиотехнике это называется корреляцией, опять же суть этого метода объяснил поверхностно и максимально просто. Кстати как раз из-за доплеровского смещения, такой тип РЛС видит только подвижные цели.

По скольку статья выходит слишком объёмной решил её разбить на две части, так что продолжение следует.

ПОСЛЕСЛОВИЕ

Повторюсь для академиков, старался объяснить максимально понятно, поэтому многие вещи упростил до неприличия или вовсе вырезал за ненадобностью. Грамар нации специально для вас проверил в двух редакторах и убрал все красные подчёркивания, самому следить за правильностью и чистотой речи сил нету ибо мозги заняты другим. Все остальные, надеюсь вам было интересно и не скучно, конструктивная критика приветствуется, ну и конечно пишите в коментах что ещё хотели бы узнать.

Загоризонтные РЛС, попытка инженера обьяснить сложное по простому. (часть вторая) "Русский дятел", "Зевс" и "Антей".

Вторая часть статьи посвящённая способом увидеть что там за горизонтом. Прочитав комментарии к прошлой статье, решил более подробно рассказать о СДВ связи и РЛС на принципах "небесного луча", о РЛС работающие на принципах "земного луча" будет в следующей статье, уж если рассказывать то рассказывать последовательно.

ВМЕСТО ПРЕДИСЛОВИЯ

ВМЕСТО ПОСЛЕСЛОВИЯ

Это не завершающая статья о принципах заглянуть за горизонт, будут ещё, в этой по просьбам читателей я сосредоточился на реальных системах вместо теории.. Так же прошу прощения за задержку с выходом, я не блогер или житель интернета, у меня есть работа которую я люблю и которая периодически очень "любит" меня, поэтому статьи пишу между делом. Надеюсь читать было интересно, потому что я всё ещё нахожусь в режиме пробы пера и не определился до сих пор в каком стиле писать. Конструктивная критика как всегда приветствуется. Ну и специально для филологов анекдот в конце:

Препод по матану про филологов:
- ...Да плюньте в лицо тому, кто говорит, что филологи – это нежные фиалочки с горящими глазами! Я вас умоляю! На самом деле они мрачные желчные типы, готовые язык собеседнику вырвать за фразы, типа "оплатите за воду", "мое день рождение", "дырка в пальте"...
Голос с задней парты:
- А что не так с этими фразами?
Препод, поправив очки:
- А на вашем трупе, молодой человек, они бы еще и попрыгали.

Следует рассказать о тех системах, с помощью которых в ближайшем будущем будет создано сплошное поле радиолокационного контроля воздушно-космического пространства страны. А также будет осуществляться контроль воздушного пространства сопредельных стран. Причём на всех высотах - от самой поверхности до ближнего космоса.

Задача эта нетривиальная, учитывая огромные пространства нашей страны. Решить её можно с помощью нетривиальных же технических средств. И такие средства у нас есть. 2 декабря этого года в Мордовии на опытно-боевое дежурство заступила РЛС загоризонтного обнаружения нового поколения 29Б6 «Контейнер» .

Это первый узел создаваемой сети станций разведки и предупреждения о воздушно-космическом нападении. Система будет построена на основе новых радиолокационных станций (РЛС), в том числе и загоризонтных (ЗГРЛС) 29Б6. В чём их принципиальное отличие от других РЛС?

Прежде всего - в дальности действия. ЗГРЛС «Контейнер» способна обнаруживать цели на дальности около 3000 км . Причём как цели на высотах до100 км, так и низколетящие цели у самой земли или поверхности моря! Станция, заступившая на дежурство близ города Ковылкино (в 100 км от столицы Мордовии Саранска), в западном направлении способна просматривать всю территорию Польши и Германии. А поскольку станция имеет гигантский сектор обзора - 180 градусов, - в зону контроля попадает вся Турция, Сирия и Израиль на юге; всё Балтийское море и Финляндия на северо-западе. Как такое возможно? Чтобы в этом разобраться, придётся немного остановиться на технических подробностях.

Станции 29Б6 относятся к так называемым загоризонтным станциям поверхностной волны . Её принцип действия отличается от надгоризонтных станций. Как известно, Земля имеет форму шара. По этой причине обычная РЛС - не «видит» то, что происходит у поверхности земли, за пределами радиогоризонта (зоны прямой радиовидимости). Мощные РЛС способны отслеживать цели на огромных дальностях и высотах, в том числе и в космосе. Но не на низких высотах - зона прямой радиовидимости ограничивается всего лишь десятками километров. Размещение РЛС на возвышенностях и мачтовых устройствах, конечно, позволяет расширить радиогоризонт. Но всё равно лишь на дальность до100 км.

Приподнять РЛС выше над горизонтом могут только самолёты дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО). Но у них тоже есть существенные недостатки. Мощность сигнала «воздушных радаров», качество приёма и обработки отражённых сигналов - ограничены весом аппаратуры, которую способен поднять в воздух самолёт. Кроме того, самолёт ДРЛО достаточно уязвим для наземных средств радиоэлектронной борьбы и различных средств поражения.

ЗГРЛС поверхностной волны способна заглядывать далеко за горизонт, при этом не поднимаясь в воздух . Такая станция излучает радиосигнал вверх. Отражаясь от ионосферы Земли как от зеркала, сигнал снова уходит к земной (или водной) поверхности, но уже далеко за горизонтом. Достигнув земли, радиосигнал рассеивается, но небольшая часть сигнала возвращается назад (также отражаясь от ионосферы) к приёмным устройствам РЛС.

Приёмная часть ЗГРЛС может находиться довольно далеко от излучающей . Так, в Мордовии находится приёмная часть новой ЗГРЛС и аппаратная часть выделения и обработки полезного сигнала. А излучающая часть - в Нижегородской области. В целом это достаточно крупные сооружения. Они состоят из десятков антенно-фидерных мачт, имеющих высоту более30 метров. В Ковылкино линия таких мачт растянулась почти на полтора километра. Несмотря на это, ЗГРЛС вполне мобильна.

Антенно-мачтовые системы могут достаточно быстро собираться на оборудованных площадках. А вся аппаратура, включая мощный вычислительный комплекс, размещается в транспортируемых контейнерах. Благодаря тому, что ЗГРЛС «Контейнер» не требует строительства специальных капитальных сооружений, ввод в строй новых станций может происходить достаточно быстро.

ЗГРЛС 29Б6 «Контейнер» работает на коротких радиоволнах (декаметровых, от 3 до 30 МГц) . Именно они отражаются от ионосферы с малыми потерями. Для волн такой длины не существует так называемой «технологии стелс» (технологии пассивного снижения радиозаметности). Любой «малозаметный» летательный аппарат, крылатая ракета или корабль будут давать отличный отражённый сигнал, к тому же усиленный вторичным излучением (переотражениями внутри конструкции).

Сама идея загоризонтной локации не нова. Её предложил ещё в 1946 году советский учёный и конструктор Николай Кабанов. Но реализация идеи оказалась связанной с большим объёмом научной и технической работы. И к станции «Контейнер» мы шли долгим и непростым путём. Позволим себе небольшой исторический экскурс.

Первая экспериментальная ЗГРЛС появилась у нас в начале 60-х годов в районе города Николаев . В 1964 г. она впервые обнаружила ракету, стартовавшую с Байконура, на дальности 3000 км. А затем были построены и две боевые ЗГРЛС «Дуга» - одна близ Чернобыля (в начале 70-х), другая в районе Комсомольска-на-Амуре (в начале 80-х). Они должны были входить в систему предупреждения о ракетном нападении и были направлены на Северную Америку (только с разных сторон земного шара).

Две «Дуги», дублируя друг друга, контролировали всю территорию США и обширные прилегающие пространства. Они должны были обнаруживать пуски баллистических ракет у самой поверхности Земли, чтобы ответный ядерный удар был нанесён раньше. Дальность их действия достигала фантастических10.000 км. Она достигалась благодаря многократному отражению сигнала от ионосферы и поверхности Земли.

РЛС загоризонтного обнаружения 29Б6 «Контейнер»

Впрочем, такие «многоскачковые» ЗГРЛС имели существенный недостаток. Они не обладали точностью. «Дуги» не позволяли точно определять координаты целей из-за того, что луч несколько раз «бился» об ионосферу. Дополнительные искажения в работу «Дуг» вносили хаотические возмущения ионосферы, которые тогда были слабо изучены, а компенсация этих искажений ещё не была отработана.

Строительство боевых «Дуг» было начато до завершения экспериментов на опытной станции в Николаеве, когда ещё не был накоплен достаточный опыт загоризонтной локации. К тому же уже в конце 80-х американцы построили в Норвегии, а затем и в Японии и на Аляске мощные излучающие системы. Они должны были создавать нелинейные эффекты в ионосфере, мешающие нормальному функционированию ЗГРЛС. С этими эффектами научились бороться, правда, не сразу.

Но, тем не менее, «Дуги» так и не были приняты на вооружение . А система раннего предупреждения обходилась надгоризонтными станциями, которые могли обнаруживать не взлетающие баллистические ракеты, а только их атакующие боевые блоки. Сейчас обнаружение пусков баллистических ракет в системе предупреждения о ракетном нападении выполняет космический эшелон в составе спутниковой группировки.

Стоит сказать, что ЗГРЛС «Дуга» всё же оставила свой след в истории. Она породила массу сказок о «психотронном излучении» и «климатическом оружии». Дело в том, что начало работы «странной советской радиостанции» (в 1976 году) невозможно было не заметить. Мощность сигнала была такова, что он принимался обычными радиоприёмниками по всему миру. Он был слышен как пульсирующий стук, благодаря которому станция быстро получила прозвище «Русский дятел». Вдобавок «Дуга» нарушала радиосвязь, поскольку работала на частотах, которые активно использовались по всему миру.

США, Великобритания и Канада даже выражали Советскому Союзу протест, правда, без какого-либо результата. При этом назначение столь странного радиосигнала долго оставалось загадкой. Естественно, заголовки западной прессы быстро заполнились предположениями, что «русские хотят воздействовать на сознание людей во всём мире ». А известие, что сигнал направлен на ионосферу, быстро привёл к предположениям о воздействии «коварных русских» на климат Земли. Отголоски этих небылиц и сегодня будоражат умы, в том числе и у нас.

Второй загоризонтной системой, уже гораздо более совершенной, стали станции «Волна» . Их появление было бы невозможно без участия выдающегося советского государственного деятеля - главкома ВМФ Сергея Георгиевича Горшкова. Сложности с первыми ЗГРЛС привели к скептическому отношению к ним у советского руководства. Тогда как Сергей Георгиевич был настоящим подвижником прорывных военных технологий. Его стараниями на флоте были испытаны первые боевые лазерные системы и системы, использующие электромагнитные импульсы как поражающий фактор. Хотя действительно эффективные образцы такого оружия появляются только сегодня, к заслуге советского главкома ВМФ следует отнести то, что он не боялся взять на себя ответственность, давая ход разработкам, которые казались тогда фантастическими.

Станции «Волна» конструировалась в интересах флота. Она предназначалась для контроля надводной и воздушной обстановки в ближней 200-мильной зоне и радиолокационной разведки в дальней зоне до 3000 км . «Волна» не должна была «освещать» территорию США, поэтому работала в пределах одного отражения сигнала от ионосферы. Это позволило добиться большой точности получаемых данных о целях, недостижимой для станций предыдущего поколения.

Загоризонтный радиолокатор дальней зоны «Волна» (ГП-120)

В 1986 году станция «Волна» начала работать в экспериментальном режиме на Дальнем Востоке (недалеко от Находки) . Она постоянно совершенствовалась, модернизировался её программно-алгоритмический комплекс, повышался энергетический потенциал. К 1990 году станция устойчиво обнаруживала и сопровождала авианесущие группировки США в Тихом океане на дальностях гораздо выше3000 км, а отдельные воздушные цели ― на дальностях до2800 км.

В 1999 году на Камчатке, также в интересах флота, была построена новая ЗГРЛС «Телец» . Она использует сигнал меньшей мощности и служит для обнаружения кораблей и воздушных целей на дальности до250 км. Развитием «Тельца» стали береговые ЗГРЛС «Подсолнух», которые строятся сейчас в различных частях нашей страны и даже предлагаются на экспорт. Дальность их действия составляет около450 км.

Ну и наконец, вслед за флотом новые загоризонтные станции появляются и в войсках ПВО/ВКО . Станция 29Б6 «Контейнер» является развитием флотской «Волны». Она начала функционировать в экспериментальном режиме ещё в 2002 году. С этого времени был накоплен огромный опыт загоризонтной радиолокации, а технические средства самой станции неоднократно модернизировались.

В настоящий момент все основные режимы её использования отработаны, а на Дальнем Востоке начата подготовка к возведению уже серийной станции «Контейнер». Всего будет построено более десяти подобных станций, что позволит в короткие сроки покрыть сплошным радиолокационным полем всю территорию страны и обширное прилегающее воздушно-космическое пространство.