Хроника истории радиолокации
Георгий Члиянц
Термин локация (и его всевозможные производные) произошел от латынского слова locatio - размещение, распределение и означает определение местоположения объекта по сигналам (звуковым, тепловым, оптическим, электромагнитным волнам и др.), излучаемым самим объектом (пассивная локация) иои отраженным от него сигналом, излучаемым самим устройством (активная локация).
Следует отметить, что свойствами локации (способностью определять положение количественного объекта по отношению к себе или свое положение в пространстве) обладают многие животные и человек - бинауральный эффект или т.н. биолокация.
В зависимости от применяемых методов и технических средств различают звуковую локацию (гидро, звуко, эхо), радиолокацию (электромагнитную) и, позднее появившиеся: оптическая (лазерная) локация, планетная (радиолокационная астрономия) и загоризонтная (ионосферная) радиолокации.
Первоначально, в годы 1-й мировой войны появились гидролокаторы (приборы, которые могут обнаруживать самолет по звуку двигателей) - т.н. звукоулавливатели.
Над созданием звукоулавливателей, которые вошли в состав приборов управления артилллерийским зенитным огнем (ПУАЗО), в СССР работали: Центральная радиолаборатория (ЦРЛ), Всесоюзный электротехнический институт (ВЭИ), Военная артиллерийская академия (ВАУ) им.Ф.Э.Дзержинского и Научно-исследовательская лаборатория артиллерийского приборостроения Главного артиллерийского управления (НИЛАП ГАУ). Образцы первых звукоулавливателей испытывались на подмосковном полигоне в 1929-1930 годах. В 1931 г были созданы опытные образцы системы "Прожзвук" (крупногабаритный звукоулавливатель и полутораметровй электрический прожектор).
Предпосылками работ по созданию и дальнейшему развитию радиолокации послужили несколько исторических фактов:
- явление отражения радиоволн наблюдал еще Г.Герц в 1886-1889 годах, а в 1897 г А.С.Попов (во время опытов по радиосвязи на Балтийском море) зарегистрировал влияние корабля, пересекающего трассу радиоволн, на силу сигнала (передатчик был установлен на верхнем мостике транспорта "Европа", а приемник - на крейсере "Африка");
- в 1904 г немецкий ученый-изобретатель Кристиан Хюльсмэйер (Christian Hulsmeyer) [1881-1957] в своей авторской заявке (патент N165546 от 30 апреля 1904 г) четко сформулировал идею обнаружения корабля по отраженным от него радиоволнам и содержащей также подробное описание устройства для ее реализации. Позднее, в том же 1904 г, им был получен и второй патент (N169154) на усовершенствование своего устройства для радиолокации.
- в 1914 г росиянин И.И.Ренгартен проводил работы по макетированию радиопеленгатора;
- в 1916 г французами П.Ланжевеном и К.Шиловским был создан ультразвуковой гидролокатор;
- в сентябре 1922 г два экспериментатора, служившие в ВМФ США, - Хойт Э.Тейлор и Лео К.Янг проводили опыты по радиосвязи на декаметровых волнах (3-30 МГц) через реку Потомак. В это время по реке прошел корабль, и связь прервалась - что натолкнуло их на мысль о применении радиоволн (метод интерференции незатухающих колебаний) для обнаружения движущихся объектов;
- в 1921 г америкаец А.У.Хэлл изобрел магнетрон (промышленный его вариант был готов к 1928 г) - что дало возможность последующего развития радиолокационных станций (РЛС) на СВЧ.
- в 1924 г английский ученый Э.Эплтон провел на декаметровых волнах измерения высоты слоя Кеннелли-Хевисайда (слой "Е" ионосферы, от которого отражаются радиосигналы);
- в 1925 г английские ученые Г.Брейт и М.Тьюков опубликовали результаты работ по определению высоты слоя Кеннелли-Хевисайда измерением времени запаздывания импульсного сигнала, отраженного от слоя, относительно сигнала, пришедшего вдоль поверхности Земли;
- в июне 1930 г моряк ВМФ США Лоренс Э.Хайленд, проводя эксперименты по определению направления с помощью декаметровых волн, обнаружил, что когда над передающей антенной пролетает самолет, поле радиосигнала сильно искажается, и в результате чего, Хайленд предложил использовать декаметровые волны для предупреждения о приближении вражеских самолетов;
- в январе 1931 г Авиационная радиолаборатория ВМС в Вашингтоне приступила к выполнению проекта, имевшего целью "обнаружение вражеских судов и самолетов с помощью радио";
- в начале 1931 г проводились (к сожалению неудачные) опыты по установлению связи между городами - английским Дувром и французским Кале при помощи волн длиною 18 см;
- в 1932-1933 годах английское морское ведомство стало применять приборы АСДИК, регистрирующие ультразвуки высокой частоты, создаваемые шумом винтов подводных лодок;
- в 1932 г большой объем работ по изучению интерференции при отражении радиоволн от самолета выполнили американские инженеры Б.Тревор и П.Картер;
- в 1934 г сотрудник Морской исследовательской лаборатории США Роберт Пейдж первым зарегистрировал (сфотографировал) отраженный от самолета сигнал на частоте 60 МГц.
- в 1935 г, независимо друг от друга, работы по импульсной радиолокации проводили: П.К.Ощепков (СССР) и Р.Ватсон-Ватт (Великобритания. Изготовленная им аппаратура получила отраженный сигнал от самолета на расстоянии 15 км).
- в 1935 г радиолокация получила первое коммерческое применение: во Франции фирма "Societe Francaise Radioelectrique" установила на лайнере "Нормандия" т.н. "Детектор препятствий", а в 1936 г в порту Гавра был установлен т.н. "Радиопрожектор" для обнаружения судов, входящих в гавань и покидающих ее;
- в 1936 г американцами - Р.Колвеллом и А.Френдом были зафиксированы отражения радиоимпульсов от турбулентных и инверсионных слоев в тропосфере.
В 1936 г макет американской РЛС, работавшиц на частоте 80 МГц, обнаружил самолет на расстоянии 65 км (в 1937 г у немцев была достигнута дальность 35 км).
2 июля 1936 г в США была изготовлена первая небольшая РЛС, работавшая на частоте 200 МГц, которая в апреле следующего года была установлена на борту эсминца "Лири". РЛС получили название РАДАР (сокращенное обозначение от "Radio Detection And Ranging", т.е. "Прибор для радиопеленгации и измерения"). Hа базе данной РЛС в 1938 г была разработана модель XAF, прошедшая широкие бортовые испытания в 1939 г (прототип модели 1940 г - CXAM, которая была установлена на 19 военных кораблях).
Первые пять импульсных РЛС (работали на метровых волнах) для обнаружения самолетов были установлены на юго-западном побережье Великобритании в 1936 г.
Первые работы по радиолокационному обнаружению самолетов в СССР были начаты в 1933 г по инициативе М.М.Лобанова. С 1934 г данные работы возглавили Ю.К.Коровин, П.К.Ощепков (Ленинградский электрофизический институт) и Б.К.Шембель. Первая серийная РЛС (РУС-1) появилась в 1938 г в КБ, которым руководил Д.С.Стогов. РУС-1 были применены во время финской военной кампании 1939-1940 гг.
В 1937 г в Лениградском ФТИ под руководством Ю.Б.Кобзарева был разработан импульсный метод радиолокации.
В 1940 г было начато серийное производство первой импульсной радиолокационной станции дальнего обнаружения самолетов РУС-2 ("Редут"), разработкой которой с 1935 г занимались П.А.Погорелко и Н.Я.Чернецов. Во время ВОВ было развернуто производство портативных РЛС "Пегматит".
4 июля 1943 г вышло Постановление Государственного Комитета Обороны (ГКО) об учреждении при нем Совета по радиолокации. Практическое руководство повседневной деятельностью Совета осуществлял Аксель Иванович Берг (впоследствии - академик), а отвественным секретарем Совета был Александр Александрович Турчанин.
В 1943 г по инициативе Совета по радиолокации был создан Институт локационной техники, который возглавил П.З.Стась. Главным инженером стал профессор А.М.Кугушев.
В июне 1947 г Совет по радиолокации был преобразован в Комитет по радиолокации при СHК СССР и его председателем стал М.З.Сабуров.
Загоризонтная радиолокация базируется на открытии в 1947 г советским ученым H.И.Кабановым явления дальнего рассеянного отражения от Земли декаметровых волн (с их возвратом после отражения от ионосферы к источнику излучения).
Hеоценимый вклад в создание и разработку советской радиолокационной техники также внесли: В.Д.Калмыков, А.И.Шокин (в течении ряда лет был министром электронной промышленности СССР), А.Н.Щукин и мн. др.
После окончания Второй мировой войны начался этап активной разработки планетной радиолокации и первыми ее объектами стали Луна и метеоры. Первые эхо-сигналы от солнечной короны были получены в 1959 г (США), а от Венеры - в 1961 г (Великобритания, СССР и США). В СССР радиолокацию Венеры, Меркурия, Марса и Юпитера выполнил в 1961-1963 гг коллектив ученых во главе с В.А.Котельниковым.
Большой вклад в развитие отечественной оптической локации внесли ученые: Н.Г.Басов, Ф.М.Прохоров, А.Л.Микаэлян и др.
Список литературы
1. "Труды Института радиоинженеров - ТИРИ" (Proceedings of the IRE) ["ИЛ"; М.; 1962, две части (1517 c.)].
2. "Электроника: прошлое, настоящее, будущее" (Пер. с анг. под ред. чл.-кор. АН СССР В.И.Сифорова ["Мир"; М.; 1980 (296 с.)].
3. М.М.Лобанов. "Мы - военные инженеры" [МО; М.; 1977 (222 с.)].
4. Людвик Соучек. "Туда, где не слышно голоса" [Прага; 1968 (240 с.)].
5. Советская военная энциклопедия [МО; М.; 1976-1980: т.5 (с.23-24), т.7 (с.10-13)].
6. БСЭ, третье изд ["Советская энциклопедия"; М.; 1975; том: 21 (с.366-374)].
7. Г.Члиянц (UY5XE). "Из истории радиолокации" ["РАДИОмир"; 2002: #4 (с.37), #5 (с.37), #6 (с.34-35)].
8. О.H.Партала. "Ранняя история радиолокации" ["Радiоаматор"; 2002: #6 (с.30)].
9. Prof.Dr.Dr.-Ing.e.h. Berthold Bosch (DK6YY). "Radartechnik im Jahre 1904" ["CQ DL", #1/2000 (p.57-59)].