Радар: история великого изобретения

85 лет назад, в феврале 1935 года, шотландский физик Роберт Уотсон-Уатт успешно продемонстрировал свое новое изобретение, позволяющее обнаружить самолет на расстоянии. Новинка получила название радар, от английского Radio Detection and Ranging – радиообнаружение и измерение дальности. Но позже западные специалисты напишут: «Советские ученые успешно разработали теорию радара за несколько лет до того, как радар был изобретен в Англии». Действительно, первый отечественный радиолокатор появился в январе 1934 года, то есть за год до своего английского «собрата». Об истории первых радаров и современных радиолокационных устройствах – в нашем материале. «Крестные отцы» радара Как и в случае со многими другими изобретениями, дату точного создания радара и имя его создателя зафиксировать сложно. В первой половине XX века ученые ведущих стран двигались параллельными путями, приходя к тем или иным решениям иногда практически одновременно. А появление таких сложных устройств, как радар, всегда является результатом работы многих людей и коллективов. Однако, историки едины во мнении, что приближающаяся Вторая мировая война стала своего рода ускорителем для многих ключевых технологий XX века, в том числе и для радиолокации. Теоретические основы для радиообнаружения объектов были заложены еще в конце XIX века, но для их практического воплощения потребовались еще долгие годы и изобретение большого количества вспомогательных для радиолокатора устройств и технологий. За пальму первенства в создании радара в условиях секретности боролись технологические лидеры – Великобритания, Германия, США, Франция и СССР. Еще в 1886 году немецкий физик Генрих Герц обнаружил, что радиоволны способны отражаться телами. А в 1897 году «отец» радио Александр Попов при испытаниях радиоприемника поймал радиоволны, отраженные от металла корабля, попавшего между передатчиком и приемником. В 1900 году Никола Тесла предположил, что объекты на земле и в воздухе можно находить с помощью отраженных электромагнитных волн. Эстафета переходит в Германию В 1904 году немец Христиан Хюльсмейер запатентовал устройство под названием телемобилоскоп. Этот прибор предполагалось использовать в судоходстве для обнаружения кораблей в условиях плохой видимости. Телемобилескоп был построен на основе искрового генератора радиоволн и в своей последней версии мог находить суда на расстоянии до 3 км. Однако устройством не заинтересовались ни гражданские, ни военные, предпочитая по старинке пользоваться на судах паровыми ревунами. По сути прибор Хюльсмайера был еще не радаром, а радиодетектором. Существовавшие на тот момент технологии еще не позволяли построит полноценный радиолокатор. Схема установки антенны радиолокатора «Зеетакт» на немецкой подводной лодке В 1920-1930-е годы немецкие ученые и инженеры достигли больших успехов в развитии военной радиолокации. В 1935 году физик Рудольф Кунхольд из Института технологий связи германских ВМС представил радиолокационный прибор с электронно-лучевым дисплеем. К концу 1930-х на его основе были созданы оперативные радиолокаторы «Зеетакт» для флота и «Фрейя» для ПВО. Однако, несмотря на значительные научные результаты, руководство Третьего рейха рассчитывало на блицкриг и не спешило развивать национальную сеть радаров, считая их преимущественно оборонительными средствами. К 1940 году Германия располагала лишь небольшой сетью станций дальнего обнаружения. И только к концу 1943 года территорию Германии полностью накрыли защитным радиолокационным «колпаком». Лучи смерти и британские радиолокаторы Теперь отправимся в Великобританию, у которой к 1935 году в отличие от Германии, США и СССР, больших успехов в разработке радиолокаторов не было. Занимательно, что к созданию первого радара английских оборонщиков подтолкнули слухи о наличии у немцев генераторов лучей смерти, способных уничтожать самолеты противника на расстоянии. Проверить возможность создания такого оружия поручили радиофизику Национальной физической лаборатории Роберту Уотсону-Уатту – потомку изобретателя паровой машины Джеймса Уатта. Вместе с помощником ученый доказал утопичность уничтожения авиатехники лучами, но в процессе работы пришел к выводу, что отраженные от самолета радиоволны можно улавливать и тем самым обнаруживать технику врага. С идей разработки радиоопределителя физик обратился к заказчику исследования. Роберт Уотсон-Уатт проводит первые испытания радара Инициатива Уотсона-Уатта была поддержана, и 26 февраля 1935 года он провел первые успешные испытания своего радиоопределителя направления, которому удалось засечь летящий бомбардировщик на расстоянии 13 км. К 1936 году эта цифра достигла 150 км. К началу Второй мировой войны в Великобритании была построена первая в мире национальная система радиолокационной защиты. Она включала в себя более 20 станций и перекрывала подлеты к Британским островам по всем основным направлениям возможной атаки. Станции располагались по побережью цепочкой, из-за чего система получила название Chain Home. Изобретение Роберта Уотсона-Уатта остановило авиавторжение Германии на Британские острова. Радиолокаторы засекали самолеты противника и давали британским силам ПВО 20-минутное преимущество. В течение трех месяцев немцы потеряли над побережьем Великобритании 1887 машин – почти половину всего боевого флота. Первые советские радары В 1920-е годы ученые в СССР создали импульсную радиолокационную установку и смогли с помощью отраженного радиосигнала измерить расстояние до ионосферы. В 1925 году физики Введенский, Симанов, Халезов и Аренберг указали на возможность применения для радиолокации ультракоротких радиоволн. А в 1934 году в Ленинграде начались первые полноценные опыты с аппаратурой радиообнаружения – в январе радиолокационным методом на расстоянии 600 метров был найден самолет, летящий на высоте 150 метров. Оборудование было создано в Центральной радиолаборатории группой Ю.К. Коровина при поддержке Ленинградского электротехнического института. Руководил экспериментом военный инженер М.М. Лобанов, который сыграл ключевую роль в становлении радиолокационного направления в промышленности. В том же 1934 году на Ленинградском радиозаводе были выпущены опытные образцы радиолокационных станций (РЛС) «Вега» и «Конус» для системы радиообнаружения самолетов «Электровизор» ученого П.К. Ощепкова. Таким образом, 1934 год можно считать годом рождения первого отечественного радара. РЛС дальнего обнаружения «РУС-2» В 1938 году начинается серийное производство РЛС РУС-1 и РУС-2 «Редут», которые станут основой противовоздушной обороны в начале Великой Отечественной войны. Благодаря установленной на крейсере «Молотов» радиолокационной станции, были отражены первые атаки немецких бомбардировщиков на Севастополь 22 июня 1941 года. А месяц спустя комплекс РУС-2, расположенный в 100 км от Москвы, обнаружил 200 самолетов, летящих бомбить столицу. Тогда атака была отражена, немцы развернулись, потеряв 22 машины. В работе над первыми станциями РУС-1 принимал участие выдающийся физик А.А. Пистолькорс, создатель научной школы радиоэлектроники. Станция РУС-2 «Редут» выпускалась на заводе №339 и стала самой массовой РЛС времен войны. Радар на борту К идее использования радиолокационных средств на самолетах пришли несколько лет спустя после того, как появились первые наземные РЛС. Хотя в системах радионавигации и в приборах «слепой посадки» радиотехнические средства начали применяться уже с 1933 года. В СССР именно наземная станция «Редут» явилась прототипом первой бортовой радиолокационной станции (БРЛС). Одной из основных проблем стало размещение аппаратуры на самолете – комплект станции с источниками питания и кабелями должен был весить примерно 500 кг. На одноместном истребителе того времени разместить такую аппаратуру было нереально. И выход был найден – разместить станцию было решено не на одноместном самолете, а на двухместном Пе-2. РЛС «Коршун» на МиГ-17П Первая отечественная бортовая радиолокационная станция была названа «Гнейс-2», и в июне 1943 года она была принята на вооружение. К концу 1944 года было выпущено более 230 станций «Гнейс-2». А в победном 1945 году началось серийное производство самолетной радиолокационной станции «Гнейс-5с». Дальность обнаружения цели достигала 7 км. Но главной новинкой этой модификации было то, что, начиная с дальности 1,5 км данные воздушной обстановки дублировались на специальном индикаторе, установленном в кабине летчика. Это позволяло пилоту самостоятельно выводить самолет в атаку. Дальнейшее развитие бортовых РЛС было связано с появлением реактивной авиации. Обнаружить самолеты и крылатые ракеты врага помогали такие установки как «Изумруд», «Сокол» и «Сапфир» в различных модификациях. АФАР и «умная обшивка» для Су-57 Современные БРЛС обеспечивают обнаружение и сопровождение воздушных и наземных целей в режимах «воздух-воздух», «воздух-поверхность», а также радиокоррекцию, полетное задание и выдачу целеуказания на применение управляемого бортового оружия. Одна из современных российских разработок в области радиолокации − первая отечественная бортовая РЛС с активной фазированной антенной решеткой (АФАР) «Жук-АЭ» для истребителя МиГ-35. В ней разработчики применили новейшие технологии в области радиоэлектроники, благодаря чему по соотношению эффективности к стоимости «Жуку» нет равных не только в России, но и на международном рынке. БРЛС «Жук-АЭ» Антенны радиолокационной станции Н036 «Белка» для новейшего российского истребителя Су-57 также выполнены по технологии АФАР. Отметим, что наличие АФАР является одним из условных признаков истребителей пятого поколения. В 2018 году российские истребители пятого поколения Су-57 получили так называемую «умную обшивку». Антенны станции Н036 «Белка» размещаются не только в носу машины, но и распределены по поверхности самолета, всего шесть, но точная конфигурация пока не разглашается. Неизвестна пока и большая часть характеристик радиолокационной системы Су-57. Но разработчики заявили, что в ходе летных испытаний станция Н036 «Белка» подтвердила заявленные параметры. По оценке экспертов, такая «умная прошивка» обеспечит пилотам российского истребителя пятого поколения новые возможности, в частности круговой обзор на сотни километров. Использование антенн, работающих в разных диапазонах, также признано эффективным ответом американским стелс-технологиям.