Радиоуловители самолетов: 90 лет первому радару
Первый работоспособный радар, созданный британцем Робертом Уотсоном Уоттом и его командой.
Попов и телемобилоскоп
Еще в конце XIX века ученые стали подозревать, что радиоволны способны отражаться от твердых объектов. Первым об этом заговорил немец Генрих Герц в 1886 году и даже продемонстрировал эффект в лабораторных условиях. В полевых, точнее в морских условиях, впервые эффект радиолокации зафиксировал Александр Попов. Случилось это в 1897 году на Балтике. Ученый не планировал испытывать радар, а лишь пытался определить максимальную дальность радиосвязи. Для этого на судне «Европа» установили радиопередатчик, а на крейсере «Африка» — радиоприемник. Корабли долго маневрировали, пытаясь выявить границы действия радио, и в один момент связь ненадолго прервалась. Как оказалось, виновником был крейсер «Лейтенант Ильин», прошедший между «Европой» и «Африкой».
Так Александр Попов зафиксировал эффект радиолокации – отражения радиосигнала от нерадиопрозрачного объекта. Для своего времени это было преждевременное открытие – наука и промышленность не располагали необходимыми технологиями для освоения радиолокации на практике. Достаточно сказать, что в конце XIX века не было технологий измерения очень малых интервалов времени, без чего радар невозможен в принципе. Попов написал о возможности практического использования обнаруженного эффекта – на этом история была забыта.
Патент Кристиан Хюльсмейер на телемобилоскоп
Следующим героем в радиолокации стал Кристиан Хюльсмейер, которому некоторые приписывают изобретение радара в современном понимании. Это не совсем так – в 1903 году инженер подал патентную заявку на изобретение, которое можно было описать как «устройство для проецирования и приема волн Герца, приспособленное для указания или предупреждения о наличии металлического тела, такого как корабли или поезда, на линии проецирования таких волн». Называлось оно телемобилоскоп и представляло собой вращающийся радиоизлучатель, совмещенный с радиоприемником. Из описания понятно, что изделие позволяло лишь определить направление на обнаруженный по отраженному сигналу объект.
Дальнобойность составляла до 3-5 км. Изобретение Хюльсмейера предназначалось для предупреждения столкновения морских судов в условиях плохой видимости. Был бы такой телемобилоскоп на «Титанике», вероятно, катастрофу можно было избежать. Внимательный читатель заметит, что определить местоположение объекта вблизи корабля теоретически можно с помощью второго телемобилоскопа, рассчитав расстояние методом триангуляции. В 1906 году Хюльсмейер подал патент и на этот вариант устройства. В разное время и с разной результативностью телемобилоскоп испытывался на морских рейсах, но так и не снискал славы. Изобретатель безуспешно пытался продать патент крупным компаниям, пока не решил отказаться от затеи.
Радиоуловители самолетов
Развитие радиолокации тесно связано с именем Михаила Александровича Бонч-Бруевича, 137-летие со дня рождения которого отмечалось 21 февраля. Именно под его руководством была создана импульсная ионосферная станция, которая имеет все признаки настоящего радара. В начале 30-х годов прошлого столетия станция позволила определить высоту ионосферы – очень нетривиальная задача для своего времени. Скорость распространения радиоволн была на тот момент уже известна – 300 000 км/сек, и это позволило с помощью таймера определять расстояние до цели. В 1932 году прошли успешные опыты на Неве в здании Ленинградского университета. Антенны приемной аппаратуры установили на другом берегу реки, и они должны были принимать отраженный от ионосферы сигнал. Все прошло штатно, и в 1933 году громоздкую аппаратуру Бонч-Бруевича направили в Мурманск для исследования Заполярья. Так, собственно, и появился первый прототип современного радиолокатора – импульсная ионосферная станция.
Импульсная ионосферная станция Михаила Александровича Бонч-Бруевича
Интересно, что на заре радиолокации обнаружить самолеты в небе пытались акустическими методами. Звукоулавливающая аппаратура должна была регистрировать шум моторов, определять направление на объекты и наводить на них прожекторы. Так предполагалось подсвечивать вражеские самолеты для зенитных оружий и собственных перехватчиков. В Советском Союзе в конце 20-х годов даже была принята система «Прожзвук», последующие итерации которой успели повоевать в Великую Отечественную. Но точность целеуказания сильно оставляла желать лучшего – до 50 процентов самолетов не удавалось обозначить для зенитных средств.
Альтернативной радиолокации, казалось бы, должна была стать теплопеленгация. Советские инженеры экспериментировали с полутораметровым зенитным прожектором, внутри которого установили металлическое зеркало. Последнее фокусировало отраженную картинку на термоэлементе – таким образом пытались захватить самолет в небе. В книжке «Радиолокация – что это» образца 1974 года принцип работы устройства объясняется следующим образом:
«Часть тепловой энергии, излучаемой летящим самолетом, попадала на поверхность зеркала, отражалась от него и фокусировалась на термоэлементе, превращаясь в электрическую энергию, которую можно регистрировать. Появление самолета устанавливалось через телефоны-наушники, а пеленгование производилось в момент поступления максимума звука во время вращения прожектора. Испытания теплопеленгаторов, проводившиеся в 1932-1934 гг., показали, что и при этом методе дальность обнаружения мала. Самолет-бомбардировщик обнаруживался на расстоянии всего 10-12 км. К недостаткам подобных устройств обнаружения самолетов следует отнести и то, что ими можно было пользоваться только ночью на фоне чистого безоблачного неба».
Делать было нечего — пришлось доводить до ума радиолокаторы.
Хэндли Пейдж Хейфорд - первый самолет, который запеленговал наземный радар
26 февраля 1935 года в Великобритании была готова к испытаниям сверхсекретная установка «для обнаружения и определения местоположения самолетов радиометодами». Главным разработчиком радара был Роберт Уотсон-Уотт. В качестве источника сигнала использовалась коротковолновая станция радиовещателя ВВС в городке Давентри. В десяти километрах располагались самые важные элементы – две приемные антенны. К тому времени уже была создана электронно-лучевая трубка, позволяющая визуализировать обнаруженный в небе объект.
Испытания 26 февраля были настолько секретные, что на них дозволено было присутствовать только трем людям: самому Уотсон-Уотту, инженеру Арнольду Уилкинсу и члену профильного комитета Министерства авиации Альберту Роу. В качестве подопытного кролика 26 февраля использовали двухмоторный бомбардировщик Хэндли Пейдж «Хейфорд», который был успешно запеленгован и не один раз. С этого момента началось массовое распространение радаров в армиях мира, и летчики никогда больше не могли чувствовать себя в безопасности. К началу Второй мировой войны англичане успели соорудить на островах развитую систему радиолокационного предупреждения о приближении немецкой авиации, что сыграло важную роль в знаменитой битве за Британию.
РУС-1 — первый советский «радиоуловитель самолетов»
В Советском Союзе первая военная РЛС появилась в 1939 году и называлась РУС-1 – радиоуловитель самолетов первый. Система состояла на вооружении ПВО Ленинграда и успела принять участие в советско-финляндской войне. В 1941 году появилась более совершенная импульсная РУС-2 «Редут», позволяющая обнаруживать самолеты на удалении в 120 км на высоте до 7 км. К началу Великой Отечественной войны Советский Союз располагал тридцатью станциями «Редут» и сорока пятью РУС-1. Несмотря на некоторое отставание от мировых держав в области радаростроения, наша страна в послевоенное время не только компенсировала отрыв НАТО, но и значительно опередила в развитии.
Информация