Ловцы белого света
В 30-х годах прошлого века в Советском Союзе активно велись поиски новых путей создания новых видов инфракрасного оружия. Появились первые образцы приборов ночного видения, теплопеленгаторов, импульсные радиолокационные станции. Доля расходов на развитие новых видов оружия, например, оптики, в государственном бюджете выросла практически в два раза: с 52,3 миллиона рублей в 1936 году до 100 миллионов рублей в 1937 году (в текущих ценах данного периода), точная индустрия получила в 1937 году 35 миллионов рублей против 21,2 миллиона рублей в 1936 году (данные РГАЭ).
«По мнению известно специалиста в области инфракрасной техники Р. Хадсона, Советский Союз к концу войны и в послевоенный период вышел на передовые позиции в мире в области в области разработки инфракрасных систем. Но многие разработки были засекречены. «Только по крупицам и отдельным документам можно догадываться об огромном объёме работ, проводимых в СССР в 1935-1950 годов в области инфракрасной техники. Например, об этом свидетельствует изданная в Англии библиография (5500 наименований), вышедшая в 1954 году, а во второй части библиографии, подготовленной к изданию в 1957 году, насчитывается 1600 наименований, включавших многие работы военного характера, рассекреченные к этому времени», — отмечает в своей работе «Инфракрасная техника» (начало 60-х годов) Александр Сергеевич Коровкин.
Но расцвет применения инфракрасного оружия, несомненно, приходится на 50-60-е годы прошлого столетия, когда был заложен ещё один фундамент для дальнейшего создания нового типа оружия.
Инфракрасная техника стала надёжным союзником и важным подспорьем в ходе ведения боевых действий потому, что, во-первых, благодаря появлению такого вида вооружений стало возможным проводить скрытую работу, благодаря применению невидимых глазом лучей. Можно было обнаруживать цели, имеющих температуру выше абсолютного нуля, так как такие цели являются источниками инфракрасных лучей. Наряду с другими свойствами инфракрасная техника обладает высокой разрешающей способностью, позволяющей создавать следящие системы высокой точности.
Инфракрасная техника применяется при решении целого ряда задач, к которым относятся: ведение разведки на расстоянии в темноте; фотографирование в инфракрасных лучах с целью выявления деталей, невидимых в обычных условиях; пеленгация на значительных расстояниях наземных, надводных и воздушных источников инфракрасных лучей (слежение за небесными телами и космическими кораблями, ориентирование в пространстве); построение систем управления и самонаведения ракет и другие задачи.
Но всё началось с любопытства ученых, которые в древние времена старались выяснить его свойства и природу. Первым таким любопытным и пытливым оказался Исаак Ньютон, который в течение двух лет (1667-1668 годы) приступил к опытам со светом. Он затемнил комнату ставнями, а в одной из ставен прорезал круглое отверстие для того, чтобы получить узкую полосу солнечного света. На пути этого луча учёный поставил стеклянную трёхгранную призму. Луч света, проходя через призму, отклонялся к её основанию, и на экране, стоявшем за призмой, образовывалась широкая многоцветная полоса, состоящая из красной, оранжевой, жёлтой, зелёной, синей, голубой и фиолетовой полосок, непрерывно переходящих друг в друга.
Многоцветную полосу Ньютон назвал спектром, что в переводе с греческого означает «смотрю».
Появление спектра на экране при прохождении луча света через призму было известно и до Ньютона, однако он первый дал правильное объяснение этому явлению.
На основании этих и ряда других опытов Ньютон пришёл к выводу, что белый свет состоит из множества цветных лучей. Стеклянная призма разделяет их. Лучи различного цвета призма отклоняет по-разному. Меньше всего она отклоняет красные лучи, больше всего — фиолетовые.
К невидимым лучам, непосредственно прилегающим к спектру видимого света, относятся, в частности, инфракрасные лучи — продолжение красных лучей спектра, и ультрафиолетовые лучи — продолжение фиолетовых лучей спектра.
Установлено, что все известные лучи: гамма, рентгеновские, ультрафиолетовые, видимые, или световые (от красного до фиолетового), интересующие нас инфракрасные лучи и, кроме того, радиоволны и низкочастотные колебания, несмотря на большие различия в своих свойствах и проявлениях, имеют одинокую природу.
Вторым ученым, которому свет открыл свои удивительные качества, был Гершель.
Обуздать инфракрасный луч стало возможным после открытия в 1870 году, которое сделал английский астроном Гершель: «Любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля, непрерывно излучает лучистую энергию. В зависимости от температуры и состояния поверхности оно испускает то или иное излучение».
Невооружённый глаз человека не воспринимает этих лучей. Требуются специальные технические средства, чтобы сделать невидимые лучи видимыми.
К началу Второй мировой войны в армиях — советской, германской, американской и других — появились приборы ночного видения, правда, поступившие в войска отдельные экземпляры не могли обеспечить реальной потребности в новом виде оружия.
Практически все ведущие страны мира пустились в гонку инфракрасного вооружения в середине 30-х годов прошлого столетия, причём сегодня невозможно определить лидеров и поверженных, поскольку границы побед и поражений весьма условны, и не всегда соответствуют действительности из-за мощных пропагандистках усилий сторон по определению исторического лидерства.
Общеизвестно, что с середины 30-х годов прошлого века изо всех советских журналов исчезли статьи об инфракрасных исследованиях и технике. Именно тогда в Советском Союзе (в основном в Ленинграде) было открыто несколько конструкторских бюро, которые с первых же шагов добились существенных результатов.
Старт гонки за победу над инфракрасным противником был положен с момента создания электронно-оптического преобразователя, использование которого происходит и сегодня в современных приборах ночного видения.
Электронно-оптический преобразователь (ЭОП) — это фотоэлектронный прибор, с помощью которого можно вести наблюдение в ультрафиолетовых, видимых или инфракрасных лучах.
Принцип работы ЭОП заключается в том, что световое изображение, попадая на фотокатод преобразователя, изменяется и становится электронным, а затем с помощью люминесцирующего экрана снова преобразуется в световое.
Электронно-оптический преобразователь обладает двумя очень ценными свойствами, благодаря которым он стал широко использоваться при создании военной техники. Во-первых, преобразователь чувствителен к более широкому участку спектра, чем глаз человека. Это позволяет применять его для наблюдения в невидимых инфракрасных или ультрафиолетовых лучах. Во-вторых, преобразователь работал как усилитель яркости. Это позволило вести наблюдения при естественном ночном (безлунном) освещении, не применяя искусственной подсветки.
Если описать устройство первого электронно-оптического преобразователя, то окажется, что он устроен самым простейшим способом. ЭОП простейшего типа состоит из двух сваренных стеклянных стаканов, в пространстве между которыми создан вакуум. На внутренней стенке первого стакана был нанесён кислородно-серебряно-цезиевый фотокатод, чувствительный к инфракрасным лучам. Против фотокатода на дне другого стакана был нанесён люминесцирующийся экран, светящийся при попадании на него электронов.
Электроны с фотокатода, ускоряясь в электрическом поле, «переносят» изображение на экран, где оно становится видимым.
Изобретатель электронно-оптического преобразователя голландский учёный Дж. Холст, использовавший материально-техническую базу компании «Филипс», создал в 1934 году первый действующий образец, перевернувший представление о природе света. Именно ему удалось обуздать лучи и заставить их работать на человека. Но тот факт, что этот будет военный человек, Холст, вряд ли предполагал. И хотя первое поколение преобразователей имели свои недостатки, главный из которых — нечёткость получаемого изображения по краям — в Англии, Америке и Германии военные ведомства, в частности, разведывательные службы, постарались сделать всё, чтобы получить образцы нового прибора и изготовить на их основе приборы ночного видения. Американцам, безусловно, помог Зворыкин, который был учеником Холста.
Также главную роль при создании инфракрасного оружия сыграли циркониевая дуговая, цезиевая и импульсная лампы.
Импульсные лампы оказали качественный рывок при создании инфракрасной техники. В Советском Союзе импульсные лампы — около 100 кВт в импульсе, работавшие в диапазоне волн от 3,5 до 4 метров — появились в 1937 году. Разработка ленинградской лаборатории Опытного сектора УПВО под руководством В.В. Цимбалина положило начало рождению импульсной радиолокации.
Первые опыты с самолётами, проведённые с самолетами 15 апреля 1937 года показали, что сигнал можно получать на расстоянии примерно 17 км.
В начале 1940 года появились опытные образцы станций, работающих с использованием импульсных ламп, а 26 июля того же года в войска поступила первая такая станция, имевшая название «Русь-2», которая отлично зарекомендовала себя. Отличные результаты показала ещё одна разработка советских учёных: опытный экземпляр станции «Редут», установленный на Карельском перешейке проработал всю войну под руководством А.И. Шестакова и надёжно завоевал непререкаемый авторитет в Ленинградском корпусе противовоздушной обороны.
Циркониевая дуговая лампа применялась во время второй мировой войны в аппаратуре связи армии США в качестве источника инфракрасных лучей. Принцип её работы основан на использовании дугового разряда, возникающего при прохождении электрического тока через пары металла и газа, заключённые в баллоне — трубке. Чрезвычайно благоприятным фактором для такого применения является то, что интенсивность модулированного излучения циркониевой лампы оказалась максимально в инфракрасной области.
Конкретным примером применения циркониевых ламп для связи световым лучом может служить линия связи, работающая в Манхеттене с апреля 1943 года.
Передатчик, который применялся в этой линии связи, состоял из 10-ти ваттной лампы, фокусируемой параболическим зеркалом диаметром 15 сантиметров с равным ему фокусным расстоянием. Он давал луч, который на расстоянии 1200 метров имел диаметр, равный трём метрам.
Приёмник состоял из слоёной линзы Френеля диаметром 45 см, фокусирующий принятый световой поток на цезиевый фотоэлемент.
Эти системы работали со скорость 65 слов минут в одну сторону.
Узкий луч делал излишним отфильтровывание инфракрасных волн для обеспечения секретности передачи — она и без того имела место.
При идеальных условиях — абсолютно ясной погоде — система могла работать на расстоянии только 50 километров. И солнце, и облака оказывали существенное влияние на интенсивность луча. Дождь и туман практически вдвое ухудшали передачу, а при густом тумане и снегопаде связь прекращалась совсем.
Установка проработала примерно три с половиной года. Она была надёжной: только три процента рабочего времени было потеряно из-за неисправности светотехнической части оборудования.
Цезиевая лампа применялась в аппаратуре связи в качестве источника инфракрасных лучей, которые получаются в этой лампе в результате электрического разряда между её электродами.
После второй мировой войны появились однокаскадные электронно-оптические преобразователи (первые образцы были разработаны в Германии), а разработанный в конце 1959 года атомный источник высокого напряжения, пригодный для питания различной переносной электронной аппаратуры, позволил существенным образом расширить сферу работы электронно-оптического преобразователя.
Однако перед учёными оставалась по-прежнему нерешённая проблема — слишком низкое качество изображения. Первой попыткой решить эту проблему можно считать разработку, выполненную американской лабораторией RCA в Ланкастере. Это был первый двухкаскадный электронно-оптический усилитель.
Потом появились сообщения о пятикаскадном усилителе, ещё одной разработке, которую выполнила фирма Вестингауз. Это был усилитель света «Astracon» для высокоскоростной фотографии. Основная деталь — трубка (пятикаскадный вторично-электронный усилитель) усиливала световой поток в 3000 раз.
Потом в Англии был разработан усилитель света, который был способен увеличивать яркость очень слабых изображений до 50 000 раз.
Благодаря разработкам ученых, стало возможным появление принципиально новых приборов.
В 1956 году появился «кошачий глаз», благодаря новому поколению электронно-оптических преобразователей. В середине 50-х годов прошлого века появились первые сообщения о разработке в США прибора под названием «кошачий глаз». Электронно-оптический усилитель, применяемый в этом устройстве, обеспечивал повышение яркости в 100 раз, создавал условия для эффективного наблюдения, соответствующие лунной ночи, когда можно без труда ориентироваться на местности.
Приборы ночного видения
Первые приборы ночного видения обычно состояли из трёх основных частей: инфракрасного телескопа с электронно-оптическим преобразователем, осветителя и блока питания.
Инфракрасный осветитель служил для подсветки цели и представлял собой, как правило, фонарь, фару или прожектор с фильтрами, задерживающими лучи видимого света и пропускающим инфракрасные лучи длиной волны 0,8-1,2 микрометров. Инфракрасные лучи этого диапазона соответствовали максимальной чувствительности электронно-оптических преобразователей того времени.
Первые приборы ночного видения применялись для наблюдения за полем боя, вождения танков и автомобилей, оснащения прицелов различного стрелкового оружия, в корабельной аппаратуре, обеспечивающей связь и навигацию.
Дальность действия таких приборов ночного видения переносного типа не превышала несколько сот метров. Для приборов больших моделей дальность достигала 1 километра и в значительной мере определялась силой света осветителя.
Известно много конструкций приборов ночного видения. Один из них — бинокль ночного видения для человека. Первый такой бинокль состоял из двух инфракрасных перископических телескопов, установленных на шлеме-каске. Блок питания телескопа также крепился на шлеме и служил одновременно противовесом.
Для автомобилей, танков и самолётов были разработаны бинокли ночного видения другой конструкции, отличающие в основном способом крепления.
В Советском Союзе существовала засекреченная лаборатория под руководством В.И. Архангельского, которая, начав работы над созданием первого прибора ночного видения примерно в 1935 году, добилась значительных успехов и в течение 1939-1940 годов провела испытания первых инфракрасных приборов, получивших название «Шип» и «Дудка». Они были предназначены для танков БТ-7. Сохранились уникальные фотографии первых разработок.
В 1942 году военный комиссар бронетанкового управления Главного автобронетанкового управления Красной Армии (ГАБТУ КА) полковой комиссар Воробьёв отправил 9 октября 1942 года доклад следующего характера: «Начальнику канцелярии Народного комиссара обороны, бригадному комиссару товарищу Попову. Приборы ночного вождения танков в количестве 25-ти комплектов отправлены 1 октября сего года в пятую танковую армию для испытаний. Командующему 5-й танковой армии приказано проверить возможность практического их использования на марше танковой колонны и в бою и материалы испытаний представить ГАБТУ КА к 10.10. 1942 года. Для оказания практической помощи в организации и проведении указанных испытаний в бригаду командированы представители ГАБТУ КА и института, изготовившие эти приборы.
По получению результатов испытаний предложения о внедрении приборов ночного вождения танков на серийное производство будут представлены немедленно». Речь шла о танках Т-34.
В конце Второй мировой войны для наблюдения и ведения прицельного огня в темноте стали применяться инфракрасные телескопы. Они выпускались переносными или вмонтированными в стационарные установки.
Лёгкие переносные конструкции инфракрасных телескопов сочетали в себе собственно телескоп и осветитель как одно устройство. Осветителями в таких устройствах служили обычные фонари, закрытые фильтром. Для ведения прицельного огня инфракрасные телескопы (их также называли снайперскопами и суперснайперскопами) укреплялись на снайперских и автоматических винтовках, пулемётах и других видах стрелкового оружия. Первое упоминание о применении нового вида оружия относится к американской операции, проведённой в Окинаве в 1945 году.
Например, был выпущен ручной пулемёт, оборудованный инфракрасным телескопом с электронно-оптическим преобразователем средних размеров. Причём осветителем для такого прицела служил прожектор, который устанавливался на некотором расстоянии от пулемёта.
С появлением инфракрасной техники учёные стали искать способы противодействия. В 1946 году появляются специальные приборы обнаружения. Один из них был создан во Франции и получил название метаскоп.
В первом метаскопе инфракрасное изображение с помощью объектива проектировалось на экран с люминофором (от лат. lumen — свет и древнегреческого φορός — несущий) — вещество, способное преобразовывать поглощаемую им энергию в световое излучение (люминесцировать). На экране возникало изображение, которое можно было рассмотреть через окуляр. Свечение люминофора от непосредственного воздействия инфракрасных лучей возникало в том случае, если люминофор был предварительно возбуждён. Возбуждение производилось освещением ультрафиолетовыми лучами, после этого оно сохранялось несколько дней.
Французский метаскоп имел небольшие габариты и вес около 200 граммов. Он позволял на расстоянии нескольких километров обнаружить инфракрасные прожекторы.
Ещё один из первозданных приборов обнаружения IRI-03 работал иначе. При попадании на него инфракрасных лучей создавался звуковой сигнал в результате биения двух частот f1 и f2. Частота f2 переменная и зависит от степени облучённости приёмного элемента прибора типа фотоэлемента, частота f1 постоянная.
По высоте тона частоты биений делалось заключение об интенсивности инфракрасных лучей, т.е. ориентировочно оценивалась дальность до источника.
Приборы тепловой разведки
Приборы тепловой разведки стали применяться в годы второй мировой войны для поиска и определения пеленга (углов визирования) надводных кораблей, подводных лодок, самолётов, а после войны — ракет и других объектов, а также для пространственного ориентирования космических аппаратов и искусственных спутников Земли. В частности, во время второй мировой войны применялись теплопеленгаторы — приборы для определения пеленга цели по её собственному тепловому излучению без дополнительного освещения.
В Советском Союзе с 1927 года велись активные разработки по внедрению теплопеленгаторов в ВВС и ВМФ. И надо признать, что в этом направлении ВМФ продвинулся больше других родов войск. И вот почему.
В 1929 году Военно-техническое управление РККА поручило Всесоюзному электротехническому институту проверить возможность обнаружения движущегося самолёта по его тепловому (инфракрасному) излучению. Выяснилось, что главной помехой является погода, а точнее плотные облака и Луна, которые принимались аппаратурой за самолёт. Решено было работы по этому направлению свернуть и апробировать новый метод в других родах войск.
«Прижился» теплопеленгатор в ВМФ.
Уже в 30-х годах на торпедных катерах, базирующихся в бухте Пейпия, стали устанавливаться первые теплопеленгаторы. Дальность, при которой теплопеленгатор мог обнаружить торговое судно, составляла 8-9 километров, сторожевой корабль — 12-16 километров, эскадренный эсминец — 16-22 километра, подводную лодку в надводном положении прибор мог уловить на расстоянии 3-4 километров, паровой катер — 4-5 километров.
Согласно номенклатуре изделий, прилагающейся к плану заказов Народного комиссариата обороны, Наркомата Военно-морского флота и Наркомата внутренних дел, в течение 1940 года было запланировано изготовить восемь береговых (подвижных) теплопеленгаторов. Общая стоимость работ составляла 2 миллиона 800 тысяч рублей. В первом квартале основной исполнитель — Наркомат судостроительной промышленности (НКСП)- должен был поставить уже два таких теплопеленгатора. Монтажные работы предполагалось выполнить непосредственно на месте, на флоте. Теплопеленгаторы изготавливались на военном заводе №192.
В начале Великой Отечественной войны на Черноморском флоте было задействовано 15 усовершенствованных таких установок, а к ноябрю флот получил ещё 18 теплопеленгаторов, существенно облегчающим охрану главной морской базы — Севастополь.
Всего за годы войны в армию и на флот было поставлено около семи тысяч различных приборов, поставляемых ведущими НИИ.
Разработкой инфракрасной техники занимался также Всесоюзный государственный институт телемеханики и связи (ВГИТИС), переименованный в 1936 году в НИИ-10, а в настоящее время — Морской научно-исследовательский институт радиоэлектроники «Альтаир». Новое направление по созданию инфракрасной техники было решено осваивать в 1939 году, была создана специальная лаборатория теплопеленгации под руководством Н.Д. Смирнова. В лаборатории занимались, в основном, двумя направлениями — разработка теплопеленгаторов для автомобилей и кораблей. Сотрудники работали в рекордно сжатые сроки. Уже в год образования лаборатории в Севастополе они провели первые испытания автомобильного теплопеленгатора. После небольших изменений и необходимых доработок этот же пеленгатор испытали на прочность при обнаружении морского транспорта. Результат — 30 километров. Этот теплопеленгатор стал выпускаться серийно, им были оснащены береговые соединения ВМФ. Созданные также в 1939 году компактный береговой стационарный теплопеленгатор-теплоблок (БТП-39) и корабельный теплопеленгатор, который получил крейсер «Красный Кавказ» стали надёжными средствами борьбы против немецких кораблей.
Весь штурманский состав Черноморского флота обучается умению обращаться с пеленгаторами "Омега-ВЭИ", биноклем "Гамма-К" и аппаратурой для совместного плавания «Огонь».
Благодаря пассивному принципу работы теплопеленгатор, как и другие следящие и поисковые приборы тепловой разведки, обладали рядом преимуществ перед радиолокаторами.
Теплопеленгатор состоял из следующих основных частей:
— приёмного устройства с параболическим зеркало диаметром 60-150 сантиметров, в фокусе которого был расположен приёмник инфракрасных лучей (термоэлемент, болометр, фотосопротивление);
— модулятора в виде вращающегося диска с отверстиями для прерывания (модуляции) инфракрасных лучей на пути от цели к приёмнику;
— усилителя — электронного прибора для усиления сигнала от приёмника до величины, достаточной для срабатывания автоматики слежения;
— индикаторов, показывающих на экране цель и её пеленг.
В зависимости от назначения и выполненных задач теплопеленгатор различались по конструкции и схеме.
Если теплопеленгатор применялся для поиска морских кораблей, угловые перемещения которых в поле зрения теплопеленгатор сравнительно медленные, приёмников инфракрасных лучей в нём служили термоэлемент или болометр. Механическая конструкция наводки такого теплопеленгатора не требовала дополнительных устройств для перемещения линии визирования по углу места, так как наблюдать приходилось только по азимуту.В зенитном теплопеленгаторе для слежения за самолётами термоэлементы и болометры были непригодны из-за большой инерционности. В нём стали применять фотосопротивления. Конструкция такого теплопеленгатора имела устройства для установки объекта по углу места и азимуту. Из применявшихся во время второй мировой войны теплопеленгаторов известен немецкий теплопеленгатор «Донау-60» с болометром из сурьмы. Дальность его действия по крупным кораблям составляла 30-35 километров.
Зенитный теплопеленгатор с сернисто-свинцовым фотосопротивлением имел точность пеленгации 1/10 градуса, а дальность действия по тяжёлому бомбардировщику с поршневым двигателем достигала 20 километров при ясной погоде.
После войны с ростом скорости реактивных самолётов и управляемых ракет дальнего действия резко возрос аэродинамический нагрев обшивки корпуса, что в свою очередь повысило интенсивность инфракрасного излучения и эффективность работы инфракрасной техники.
Большая дальность действия, высокая точность определения угловых координат делали возможным применение приборов тепловой разведки для дальнего обнаружения самолётов, искусственных спутников Земли, баллистических ракет на конечном участке траектории, для измерения угловых координат ракет на начальном участке траектории (на участке работы двигателя), разведки космоса и других целей.
Для слежения за головным корпусом баллистической ракеты на конечном участке траектории стали всё чаще использовать специальные радиометры, работающие в инфракрасной области спектра. Особенно благоприятные условия для этого создавались при входе головного корпуса ракеты в плотные слои атмосферы. Головной корпус, входя в атмосферу, создавал фронт ударной волны. Позади этого фронта образуется высокотемпературный слой. В этом слое воздух интенсивно ионизируется и излучает. Высокотемпературная светящаяся область воздуха перед головным корпусом — это прекрасная «подсказка» как для визуального обнаружения, так и для слежения инфракрасными приборами.
Один за другим создаются устройства для слежения за полётом ракет. В принципе каждое из них представляло собой приёмник инфракрасного излучения переносного типа, который можно также было устанавливать на антенне радиолокатора в целях использования следящей системы последнего.
Например, в США проводились спектральные и радиометрические испытания инфракрасного излучения головного корпуса межконтинентальной баллистической ракеты «Юпитер». При этом в качестве основного следящего устройства стали применять инфракрасный переносной радиометр. В радиометре такого типа приёмником служит фотосопротивление из сернистого свинца или германиевый болометр. Перед приёмником был установлен вращающийся диск с вырезами, который на 100 процентов производил модуляцию потока излучения от головного корпуса ракеты, а излучение фона (неба) практически не модулировалось. На выходе получался переменный сигнал от потока излучения головного корпуса ракеты. Поскольку применялись диски с вырезами различной ширины, работа такого радиометра проходила в различное время суток. Вес радиометра такого типа составлял 6-10 килограммов.
Не менее важное значение в боевых действиях имеет слежение за баллистической ракетой на начальном участке траектории движения. Полученные данные использовались потом для расчёта траектории полёта головного корпуса ракеты.
Например, в испытательном ракетном центре ВВС США первые опыты по слежению проводилось за ракетами «Атлас» и «Юпитер» на расстоянии более 16 километров. Инфракрасный прибор монтировался на каркасе антенного устройства радиолокационной станции, а электронный узел устанавливался на основании антенны. Следящая система могла автоматически управляться либо радиолокационными, либо инфракрасными устройствами. Около приёмного устройства монтировалась телевизионная камера, с помощью которой оператор, находившийся в кузове локатора, мог вводить ракету в поле зрения прибора перед её стартом. С появлением пламени выхлопа следящее устройство захватывало его и автоматически следило за пламенем в течение всего времени работы двигателя. На дальностях, превышающих 16 километров, в работу вводилась радиолокационная следящая система.
Одновременно с этими работами учёные вели активные разработки инфракрасных приборов для получения разведывательной информации из космоса. Разведка из космоса имеет ряд важных преимуществ. Одно из них заключается в возможности просмотра Земли в целом за короткий промежуток времени и получения сведений о распределении температуры на Земле, об изменении теплового излучения и других важных параметрах, связанных с температурой. Но главная цель космической разведки — сбор сведений о предполагаемом противнике.
В 1960 году на метеорологических спутниках США серии «Тирос» появились датчики инфракрасных лучей в виде двух типов радиометров. При помощи трёхступенчатых ракет «Тор» в ноябре 1960 года был запущен «Тирос-2», а «Тирос-3» запущен в июле 1961 года. Инфракрасный приёмник и оптическая система были жёстко закреплены по отношению к оси вращения спутника. Благодаря вращению спутника просматривалась поверхность Земли. Сигнал с выхода приёмника усиливался и записывался на магнитофон. При прохождении спутника над считывающей станцией информация по телеметрическому каналу передавалась на Землю. Принцип действия такого устройства был аналогичен принципу действия устаревшей к тому времени телевизионной системы развёртки с диском Пауля Нипкова.
Разведывательный спутник США «Самос-2», запуск которого состоялся в январе 1960 года с помощью двухступенчатой ракеты «Атлас», также был оснащён аппаратурой, работавшей на инфракрасных лучах.
В следующем, 1961 году США оснастили свои разведывательные спутники серии «Мидас» аппаратурой, работающей на инфракрасных лучах, предназначенных для обнаружения запусков межконтинентальных баллистических ракет. Так, с помощью спутника «Мидас-4» в октябре 1961 года была обнаружена ракета «Титан» через 90 секунд после её запуска на высоте 60 километров над Землёй. Данные об этом обнаружении были переданы на наземные станции.
Инфракрасные системы самонаведения
С появлением новых устройств стало возможным создание систем самонаведения. Сразу несколько конструкторских бюро в Советском Союзе примерно с середины 30-х годов приступили в решению задачи по созданию самонаводящихся снарядов. Первая была самонаводящиеся планирующая торпеда, над которой работали МНИИ-1 (руководитель А.А.Розанов) и другие КБ.
По построению схемы и принципу работы инфракрасные системы самонаведения представляют собой замкнутый контур автоматического регулирования (такие системы впоследствии стали называть следящими).
Слежением за целью и управление ракетой производились следующими основными узлами, входящими в систему управления: следящей головкой самонаведения, закрытой обтекателем, прозрачным для инфракрасных лучей, с оптической системой и приёмником инфракрасных лучей типа фотосопротивления. Следящие головки самонаведения впоследствии стали монтироваться на гироскопических и гиростабилизиронных системах.
Также сюда входила электронная система, включающая усилитель и блок выделения команд, для преобразования и усиления сигналов от приёмника до величины, достаточной для срабатывания автоматики и электродвигателей. Электрические приводы и автоматика предназначались для удержания оптической оси головки самонаведения в направлении на цель, а также для отклонения рулей ракеты по углам тангажа и рыскания.
Следящая система головки самонаведения обеспечивала непрерывное удержание её оптической оси в направлении на цель по инфракрасному излучению независимо от изменения положения геометрической оси ракеты в пространстве.
Если цель вышла из поля зрения головки, на выходе электронной системы появляется сигнал, который с помощью электрического привода заставлял головку повернуть на цель.
На систему управления ракетой в этом случае подавались сигналы, пропорциональные углу между оптической осью головки и геометрической осью ракеты. Электрический сигнал рассогласования, воздействуя на электрические приводы рулей, поворачивает ракету на цель.
В послевоенные годы работы по созданию инфракрасных систем самонаведения для управления ракет классов «воздух-воздух», «воздух-земля», «земля-земля» велись в США, Англии, Франции, в Италии и Швейцарии. Американцы могли похвастаться инфракрасной системой самонаведения, установленных в ракетах «воздух-воздух» «Сайдуиндер» и «Фэлкон», которыми вооружались истребители ВМФ и ВВС США для поражения воздушных целей, имеющих сверхзвуковые скорости. Так, снаряд «Сайдуиндер», выпущенный с истребителя F9F-8, поражал трассер (светящийся источник), установленный на конце крыла летающей телеуправляемой мишени F6F, без повреждения самой мишени.
…Эта тема удивительна и необъятна. За прошедшие десятилетия инфракрасная техника стала привычной и обыденной. На основе новых разработок создаются новые типы вооружений, применение которых на совести каждой воюющей стороны. Сейчас в свободной продаже можно приобрести в магазинах инфракрасные прицелы и всё необходимое оборудование, цена которых зашкаливает за 10000 рублей за одну единицу. То, что в 30-х годах было государственно-важным объектом и строго засекречивалось, сегодня стало всеобщим достоянием.
Информация