Александр Бабакин - Битва в ионосфере

«Известно, что ЗГРЛС поставлена на дежурство с невыясненной причиной низкой результативности обнаружения запусков ракет с территории США. Считая себя в долгу за это, я продолжал, после ухода из НИИДАР, самостоятельный поиск причин и способа ее преодоления. В настоящее время эта работа в основном завершена. Оказалось, что причина носит принципиальный характер и не может быть устранена в рамках принятых в радиолокации способов обработки сигналов. Поэтому многолетняя работа по повышению общих характеристик не могла дать положительных результатов. Первоисточником причины является рассеянное отражение радиоволн в ионосфере — диффузная многолучевость. Она разрушает радиолокационную информацию, необходимую для обнаружения цели. Устранить эту причину, можно только применив для обработки принимаемых сигналов, так называемые, регуляризирующие алгоритмы. С их помощью можно восстановить разрушенную информацию. В радиолокации они до сих пор не применялись. Выполненное исследование вселяет уверенность, что доработанная на базе этих алгоритмов ЗГРЛС обеспечит достаточно высокую вероятность обнаружения запускаемых с территории США и других стран баллистических ракет. Капитальные затраты, связанные с таким совершенствованием минимальны и могут касаться только доработки ее вычислительных средств. Учитывая важность задачи повышения боевых характеристик ЗГРЛС, считаю необходимым довести до Вашего сведения основные результаты выполненной работы.

Полагать, что только непомерно большое затухание радиоволн в ионосфере и неблагоприятные отражающие свойства цели являются источником низких обнаружительных характеристик ЗГРЛС, является ошибочным. Такая позиция неверно ориентирует поиск способов ее совершенствования. Более опасным является диффузная многолучевость. Она разрушает информацию о радиолокационных параметрах цели, что не позволяет обнаруживать цель даже при достаточно большой энергетике принятого сигнала. В надгоризонтной локации такое явление отсутствует. Поэтому способ борьбы с ним теория радиолокационного обнаружения не формирует.

С затуханием радиоволн в ионосфере загоризонтная локация умеет бороться, а против разрушения информативности радиолокационного сигнала, обусловленного диффузионной многолучевостью, она бессильна. В этом ее главный недостаток, обусловивший низкие обнаружительные характеристики, и суть нашей конструктивной недоработки. При этом увеличение числа ракет в зоне ответственности радара не помогает их обнаружению. Отсутствие диффузной многолучевости в ионосфере — событие редкое. Это подтверждается, в частности, и радиозондированием внешней ионосферы с космического аппарата «Космос-1809», проводимое в настоящее время Институтом прикладной геофизики. Как следствие и обнаружение реальных запусков ракет также является редким событием.

Способ устранения указанного недостатка заключается в применении регуляризирующих алгоритмов для обработки принимаемых сигналов. Они позволяют восстановить информативность радиолокационного сигнала, разрушенную диффузной многолучевостью. По результатам выполненных исследований, включая моделирование регуляризирующих алгоритмов с оценкой их эффективности, можно ожидать, что соответственно доработанная ЗГРЛС обеспечит обнаружение запусков баллистических ракет с территории США с вероятностью примерно… При этом вероятность обнаружения массовых стартов будет весьма высокой. Цифровая оценка ее не произведена, так как для этого требуется специальное моделирование, выполнение которого выходит за рамки моих возможностей.

Следует подчеркнуть, что «простой» перенос в загоризонтную радиолокацию методов обнаружения, принятых в надгоризонтной радиолокации, без должного учета дисперсных свойств ионосферы, оказался неоправданным. Он стал источником несоответствия ЗГРЛС предъявляемым к ним требованиям.

При диффузной многолучевости цель облучается множеством сигналов «непрерывно» следующих один за другим на ограниченном интервале радиотока ионной задержки. При определенном значении задержки внутри этого интервала возникает нарушение начальной фазировки (когерентности) составляющих спектра распространяющегося сигнала. В результате спектр принимаемого сигнала расчленяется на две части: когерентную, в пределах которой сигнал достаточно сфазирован и является предметом обнаружения, и некогерентную, в пределах которой он «размытый» (несфазирован) и не может обнаруживаться соответствующими алгоритмами. Соотношение между сфазированной и несфазированной частями спектра определяется отношением полосы когерентности ионосферы к полосе излученного сигнала. Полоса когерентности ионосферы служит мерой диффузной многолучевости и определяется как диапазон частот, в пределах которого коэффициент взаимной корреляции амплитуд любых двух монохроматических колебаний не ниже некоторого допустимого значения. Она носит случайный характер и принимает значения от сотни герц до единиц килогерц. Только в редких случаях отсутствия диффузной многолучевости полоса когерентности ионосферы становится более широкой, достигая 10–20 кГц. Для приполярной ионосферы полоса когерентности сосредоточена в области нижних значений. В ЗГРЛС применяется сигнал с шириной спектра 20 кГц. Поэтому амплитуда сфазированной части принятого сигнала меньше амплитуды расфазированной части в 15-200 раз (-20 дБ — *-40 дБ по мощности). Несфазированная часть сигнала имеет вид псевдослучайного шума, являющегося помехой обнаружениям. При указанных для ЗГРЛС соотношениях сфазированной и несфазированной частей сигнала невозможность радиолокационного обнаружения цели становится очевидной.