На фронтах третьей мировой войны. Война радаров

Пантелеев Юрий Александрович

Накопление

«Решайтесь, сударь, решайтесь!»

(Из старой пьесы)

Еще одно новшество появилось в «Кургане» — режим «Накопление». Это был важный шаг к автоматизации радиолокационной техники. Не той автоматизации, о которой рассказывалось выше, когда одной кнопкой включался или выключался огромный радиолокационный комплекс. Мы здесь касаемся ключевой проблемы, главной задачи, ради которой и создается этот громадный комплекс. Это задача обнаружения воздушной цели. Радио-локатор. Локус — место, в переводе с латыни, радио есть радио, радиус — луч. Радиолокация — определение местоположения цели с помощью радиоизлучения. Определить место цели можно только после того, как она обнаружена. То есть надо в каждой точке пространства каждый раз принимать решение, есть там цель, или нет там цели. Это и есть решение задачи обнаружения.

Во всех радарах системы ПВО это решение

принимал человек, оператор, глядя на экран радара. Среди всплесков от шумов, отражений от местных предметов, выбросов взаимных помех при появлении в зоне действия радара воздушной цели на экране возникала отметка от этой цели. Сначала слабая, потом, по мере приближения цели, все более яркая. И тогда оператор, как принято говорить, обнаруживает цель, и по ее положению на экране определяет ее координаты. Обнаруживает — это значит, оператор принимает решение, что в данной точке экрана он видит именно отметку от цели. Если же он ошибся, и принял за цель случайный выброс или помеху, то такой случай называется «ложной тревогой». Военные радары проектируются для войны. И если обнаруживается враг, то его необходимо уничтожать. Наводить на него наши самолеты-истребители, нацеливать пушки, ракеты. Времени на все такие действия отпущено совсем-совсем ничего. Каждая ложная тревога отвлекает силы и средства. Теперь представьте себе оператора, может быть вчерашнего школьника, который день за днем, часами всматривается в мерцающий экран радара и ежесекундно решает — что там промелькнуло на экране, случайный выброс шума или первая, еще слабенькая отметка от цели. А тут еще, даже в мирное время, яркие выбросы взаимных помех. А уж в военное время!

Понятно, насколько интересно было снять с оператора задачу обнаружения цели. Пусть бы это делал локатор сам, с помощью специального решающего устройства. И такие устройства пытались спроектировать все разработчики радаров. Но… оператор учитывает очень многие характеристики цели, в том числе и расположение импульсов, приходящих от цели, в виде дужки, характерной по форме, сужающейся по краям и более яркой в центре. А затем оператор учитывает появление на следующих обзорах следующих отметок, сдвигающихся в результате перемещения цели в пространстве. Существовала теория радиолокационного обнаружения, но не все были уверены, так мягко скажем, что теория полностью соответствует ситуации с практической работой оператора. Этим сомнениям давали обильную пищу продолжавшиеся неудачные попытки создания автоматических обнаружителей.

С чем были связаны неудачи? Как всегда, причин было много больше, чем одна. Энергия передатчика излучается в виде периодических импульсов. Пока антенна при вращении проводит своим лучом по цели, на цель попадает целая пачка импульсов, и каждый из них попадает на экран. Но не один, а вместе с шумами приемников, с помехами. Оператор складывает эти отметки в знакомую ему дужку. А что должен сделать автомат? Теория говорит — тоже сложить эти импульсы, накопить их. Чтобы импульсы сложить, их надо задержать, запомнить. До появления цифровой техники, когда запоминать научились цифровые коды сигналов, это была сложнейшая задача. В «Алатау» запоминание обеспечивали потенциалоскопы — чудо электровакуумной техники. Ну, да мы о них уже говорили. В «Кургане» сигнал запоминался, задерживался, на ультразвуковых соляных линиях задержки, размещенных в уникальном термостате. На такой линии задержки уже можно было попытаться реализовать систему последовательной задержки и суммирования сигналов, теоретически исследованную профессором Горьковского политехнического института Юрием Сергеевичем Лезиным и его соратниками и учениками.

Георгий тоже слушал в институте замечательные лекции Юрия Сергеевича, а после окончания института получил от него приглашение в аспирантуру. Как говорится, сам бог велел начать практическую реализацию теоретических разработок. Такая попытка и была сделана в «Кургане».

Разумеется, это была не первая такая попытка. Накапливать последовательные импульсы, отраженные от самолета, пробовали уже не раз. Пробовали накапливать их на магнитострикционных линиях задержки в маловысотной, наверное, самой массовой РЛС «Тропка», пробовали на пресловутых потенциалоскопах в первых вариантах «Алатау», в «Пирамиде». Но и сами устройства задержки были сложны и капризны, и задачу перед накопителями ставили вроде бы самую простую — поднакопить сигнал, подвытащить его из шумов, а там уж оператор разберется, что к чему. Увы, увы! После такого накопления все выбросы от помех и шумов превращались в похожие друг на друга дужки, среди которых оператору разбираться была не проще, а даже труднее. Без такого накопления он выделял цель и по яркости, и по форме дужки, а теперь надо было ориентироваться только по яркости накопленной отметки. Однако индикаторные трубки не обладали широким диапазоном яркости, да и на глаз оценивать перепады в яркости много сложнее, чем форму отметки. Так и не привились тогда эти накопители. Но свое черное дело неудачные попытки сотворили. Теперь никто всерьез и слышать не хотел о каких либо накопителях. «Знаем, знаем мы эти накопители! Пробовали уже».

Когда Георгий

на конференции молодых специалистов в головном институте сделал сообщение о сравнительных испытаниях обнаружителя, построенного на накопителе, с работой оператора, и сообщил, что накопитель, построенный на новых соляных линиях задержки, не уступает оператору по эффективности, он получил строгую выволочку от начальника индикаторного отдела головного института, за то, что отвлекает внимание занятых людей всяческой ерундой! Потому что пробовали уже! Серьезные люди пробовали. Как работает оператор, по каким неформальным алгоритмам — все это оставалось на уровне неисследованных до конца проблем, но убеждение, что заменить его никакой автомат без потерь не сможет, существовало теперь на уровне всеобщего мнения.

Однако эксперимент по проверке эффективности накопителя был поставлен тщательно и корректно, он убедил разработчиков, что можно решать задачу автоматизации процесса обнаружения цели в шумах. И накопитель был введен в состав аппаратуры комплекса. В режиме «Накопление» после накопителя формировался стандартный сигнал большой амплитуды, и на черном экране, не посыпанном беловатой мучкой шумов, сразу возникала яркая, сочная отметка от цели, не заметить которую было просто невозможно. Перед накопителем поставили ограничитель, который на уровне шумов обрезал все несинхронные импульсные помехи и выбросы, в том числе и от работающих рядом РЛС, и эти помехи также исчезли с экрана. Это замечательное свойство накопителя было признано за ним и ранее, а здесь оно блестяще подтвердилось. Тем не менее, из осторожности разработчики не ввели в технические условия никаких характеристик этого режима, а разрешили включать его по желанию расчета комплекса. Так, вообще-то, поступать не полагалось. Все режимы должны бы быть испытаны и аттестованы. Но к «Кургану» относились, как к изделию временному, переходному перед другими, серьезными изделиями, и потому режим проскочил в документацию. Мы будем много говорить о драматических государственных испытаниях комплекса, там уж было не до какого-то вспомогательного режима! И режим «Накопление» остался.

Зато войска хорошо приняли это нововведение и на первой же конференции по опыту эксплуатации «Кургана» все в один голос заявили, что только в режиме «Накопление» и работают. И спасибо разработчикам за этот режим!

Не только первичное обнаружение облегчал режим «Накопление». Экраны радаров представляли собой большие, до полуметра в диаметре, электроннолучевые трубки с длительным послесвечением, что и отличало их от привычных кинескопов в телевизорах. Индикаторы радаров выполняли две функции: отображение информации и запоминание информации. Память, память, память! До самого последнего времени, до появления цифровой техники и вычислительных машин это была главная проблема в системах обработки информации. Только человек, оператор, был в состоянии выполнить эту функцию, но именно человек и становился в итоге главным сдерживающим фактором системы. Индикатор как раз и служил связующим звеном между техникой и человеком-оператором.

Благодаря послесвечению оператор мог наблюдать радиолокационную обстановку в течение каждого обзора, который обычно длился десять секунд. Платить за память приходилось дорого. Специальные электронно-лучевые индикаторные трубки, специальное покрытие экранов, затемненные помещения, чтобы видеть слабое, постепенно исчезающее послесвечение, невероятное многочасовое напряжение глаз… На каждом последующем обзоре мелкая дробь шумов засыпала слабеющие отметки от предыдущих обзоров. Переход к накоплению, фактически к автоматизации процесса обнаружения, с выдачей на индикатор стандартного мощного сигнала, позволил снять с индикатора задачу обнаружения сигнала в шумах и оставить за ним только задачу памяти, сохранения отметок для последующего считывания координат. И вот тогда стало очевидным еще одно преимущество автоматического обнаружения. Благодаря отсутствию шумов, маскировавших ранее слабеющее послесвечение отметок от предыдущих обзоров, эти отметки стали видны за несколько обзоров. На индикаторе легко можно было видеть трассы целей в виде постепенно сходящих на нет «кометных» хвостов. Это сразу облегчило и выделение целей среди всевозможных точечных остатков от помех, и задачу наведения истребителей на самолеты противника.

Если вдуматься, введение режима «Накопление» означало переход к автоматическому обнаружению радиолокационных сигналов. А ведь это была настоящая революция! К счастью, прошла она практически незамеченной, поскольку совершена была «тайно». Режим этот не был заявлен разработчиком, как один из боевых, его характеристики не были никак оговорены в ТУ (в технических условиях) на радиолокационный комплекс. Когда мы поведем рассказ о драме, разыгравшейся на государственных испытаниях опытного образца «Кургана», станет отчасти понятно, почему проскочил незамеченным этот режим. Не до него было! Помогло и то, что этот режим как бы самостоятельно обнаруживали эксплуатационники, становясь как бы соавторами в его применении. Часто по этому поводу Георгий вспоминал легендарную историю распространения картошки на Руси: пока насаждали ее принудительно, народ сопротивлялся, а когда прекратили насаждать, то тайком начали приносить и разводить.