Юный техник, 2000 № 05 - [9]
Как это ни удивительно, но взрыв на расстоянии порою гораздо эффективнее. Например, авиабомба весом 100 кг при непосредственном ударе полностью уничтожит лишь один дом, а при взрыве на высоте 25 метров разрушит целый квартал. Бесконтактными взрывателями оснащаются и ядерные бомбы.
Столкнувшись с подобным эффектом, вначале подумали, что от импульсов радиолокатора срабатывает электронная схема. Но при экспериментах выяснилось — боеголовки взрываются и тогда, когда электроника из них удалена… Причину нашли не сразу. Поначалу даже грешили на лучи Г.Меттьюза, но все оказалось проще. Подрыв заряда в бесконтактных взрывателях происходит в результате нагревания тонкой проволочки, заделанной во взрывчатку. Мощный поток радиоволн нагревал ее своей энергией без участия электронной схемы.
Вот и выходит, что еще в ту пору на короткий момент человечество обрело лучевое оружие — радиолокатор большой мощности. Но оно было способно поражать только цели, имеющие ахиллесову пяту — радиовзрыватель. А к началу 60-х годов он был настолько усовершенствован, что перестал реагировать даже на самые мощные импульсы.
Вообще-то мощности передатчика крупного радиолокатора достаточно, чтобы полностью вывести из строя любую ракету, правда, на небольшом расстоянии. Если бы радиоволны удалось собрать в узкий параллельный пучок, мы получили бы лучевое оружие, способное поражать ракеты за многие километры от цели…
Попробуем разобраться, почему это пока не удается. Начнем издалека. Антенной радиолокатора времен Второй мировой войны было металлическое вогнутое зеркало, отражающее радиоволны. В его фокусе установлен излучатель радиоволн. Размеры его очень малы. Если пользоваться законами геометрической оптики, то, казалось бы, радиоволны должны, отражаясь, собираться в почти параллельный пучок, который пригоден для поражения ракет на очень больших расстояниях. Однако мешает этому принцип Гюйгенса — Френеля. О нем во всех подробностях можно прочесть в учебниках. Мы же попытаемся объяснить его образно.
В некоторых экспериментах радиоволны ведут себя подобно потоку частиц. Нетрудно представить себе их в виде крохотных пылинок, излучаемых антенной… А еще лучше потоком светящихся частиц или, например, лампочек. Это позволит понять, почему от каждой точки радиоволны исходят вторичные волны, сложным образом взаимодействующие друг с другом. Это явление называется дифракцией, и в конечном итоге оно и приводит к рассеянию радиоволн. Бороться с ним (если длину волны оставить постоянной) можно, лишь увеличивая размеры антенны. Однако пригодная для наших целей, она имела бы диаметр около километра, что технически не осуществимо уже потому, что ее нужно наводить на цель.
Но есть способ, позволяющий антенну оставить неподвижной, а волны направлять в нужную точку.
Правда, это не обычная антенна, а целая система из множества антенн — антенная решетка. Каждая из них имеет свой генератор. Все они работают на одной частоте, и их волны, взаимодействуя между собою, интерферируют. Регулируя с помощью управляющего устройства фазу колебаний каждого генератора, можно перераспределять энергию радиоволн в пространстве, в частности, создавать качающийся, как бы ощупывающий пространство, остро направленный луч. Но степень направленности фазированных антенных решеток (ФАР) все же недостаточна для наших целей. Происходит это по той же причине — размеры устройств слишком малы.
А теперь давайте поразмышляем, что произойдет, если несколько ФАР, отделенных друг от друга расстояниями в десятки, а лучше сотни километров, одновременно обрушат свое излучение на цель. Тут возможны два варианта.
Первый — генераторы решеток работают на одной частоте, но по фазе не согласованно. В этом случае потоки радиоволн складываются арифметически и пересекаются в зоне с поперечником в сотню метров. Интенсивность радиоволн в ней будет достаточна лишь для того, чтобы слегка нагреть корпус ракеты.
Вариант второй — работа всех генераторов строго согласована.
Все волны приходят к цели в одной фазе. В этом случае произойдет интерференция (рис. 1).
Амплитуды волн сложатся алгебраически, векторно. Если генераторы работают в диапазоне сантиметровых волн, то мы сможем всю их энергию сконцентрировать в зоне с поперечником в несколько сантиметров. Поскольку мощность крупных современных радиолокационных станций достигает тысяч киловатт, то их совместное действие и приведет к желаемому результату. И достичь его можно двояко.
Самое надежное — ракету расплавить или сжечь. Это единственно приемлемый способ, если борьба идет в сильно разреженных слоях атмосферы. Но по затратам энергии он наиболее расточителен. В плотных слоях атмосферы мы могли бы действовать тоньше. В зоне концентрации энергии легко образуется плазмоид — огненный шар с температурой в десятки тысяч градусов. В момент его появления образуются взрывные волны. В сущности это равноценно взрыву, получившему энергию не от сгорания взрывчатки, а от радиоволн.
Можно рассчитывать, что некоторые типы ракет или самолетов удастся разрушить лишь взрывной волной. А если этого будет недостаточно, то согласованный взрыв нескольких плазмоидов (рис. 2) позволит сконцентрировать энергию взрывных волн в нужном месте и разрушить любую броню. Такой способ окажется еще более экономным.
