Юный техник, 2013 № 02

Антенна РЛС «Воронеж-М» имеет довольно странную форму.

Суть дела тут приблизительно такова. Если не удается засечь ракету в момент старта, то надо «ловить» ее в космосе, когда она наберет высоту. Для этого используют радиолучи такой частоты, которые могут проходить сквозь ионосферу и возвращаться обратно. Именно такие частоты впоследствии были использованы для связи с космонавтами и астронавтами, находящимися на орбите.

Тем не менее, и в нашей стране, и за рубежом были ученые и инженеры, которые полагали, что рано ставить крест также на загоризонтных радарах, нужно лишь использовать для их работы другие частоты — не короткие, а напротив, длинные и сверхдлинные радиоволны.

К тому времени было уж точно известно: если короткие и ультракороткие радиоволны, подобно лучу света, распространяются по прямой, то длинные и сверхдлинные радиоволны как бы «прилипают» к земной поверхности, огибая ее. И чтобы получить ответный радиоимпульс с большого расстояния, надо лишь создать сверхмощные передатчики и сверхбольшие приемопередающие антенны.

Своеобразным пиком работ в том направлении был проект создания в 1968 году РЛС «Дарьял». Первоначально эту станцию, рассчитанную на большую излучаемую мощность, имеющую огромную площадь антенного полотна, предполагалось оснастить ядерными автономными источниками питания. А построить ее собирались на Крайнем Севере СССР, в районе Земли Франца-Иосифа. Смотреть же она должна была через Северный полюс в направлении США.

Таким образом предполагали обнаруживать самолеты на дальности 3000 км и ракеты — за 6000 км. Но уж слишком колоссальным получалось такое сооружение.

Да и природные условия для обслуживающего персонала в Заполярье были отнюдь не самые благоприятные.

И здесь конструкторов выручили математики. Они предложили использовать для сверхдальних радаров антенны с фазированной решеткой.

Такие системы состоят из большого количества ненаправленных передающих (или приемных) антенн, сигнал на которые подается (или с них снимается) в определенной временной последовательности. В результате суммарный волновой фронт может быть ориентирован практически как угодно относительно плоскости антенной решетки. Естественно, «развернуть» такую антенну можно практически мгновенно.

«Фазированная решетка, — рассказал Дмитрий Зимин, 25 лет назад бывший заместителем главного конструктора системы, — это способ заставить вращаться луч при неподвижной антенне». Важным преимуществом радара с фазированной решеткой является также возможность генерировать одновременно несколько лучей. К примеру, РЛС «Дон-2Н» может одновременно следить за 30 целями.

По словам Д. Зимина, сама по себе идея фазированной решетки далеко не нова. Теоретически такие решетки были просчитаны в конце Второй мировой войны.

Однако на практике осуществить идею смогли лишь спустя несколько десятилетий. Уж слишком сложной оказалась математическая обработка сигнала. Достаточно сказать, что одна из первых советских суперЭВМ «Эльбрус», занимающая почти целый этаж комплекса, была спроектирована именно для такого радара. Внутри станции находится около тысячи шкафов только с электронной аппаратурой.

Оператор станции на своем рабочем месте.

Есть у антенных решеток и другие недостатки. Для того чтобы достичь максимальной дальности, приходится использовать большую мощность при передаче и большую чувствительность при приеме. Поэтому нынешние противоракетные локаторы все еще чудовищно мощны и огромны.

Так, на строительство подмосковного «Дона-2Н» ушло 32 000 т металла, 50 000 т бетона, 20 000 км кабеля, сотни километров трубопроводов и 10 тыс. чугунных задвижек к ним (для охлаждения аппаратуры требуется огромное количество воды). На каждой стороне гигантского бетонного сооружения длиной в 130 м (для сравнения — у пирамиды Хеопса сторона составляет 227 м), расположены фазированные антенные решетки.

В каждой такой решетке — 60 тысяч излучателей. Они работают уже 20 лет, непрерывно сканируя пространство вокруг Москвы на расстоянии 3700 км. По расчетам разработчиков, «Дон-2Н» может проработать еще как минимум лет двадцать.