РАДИОЭХО

Не всегда, однако, возможно использовать дальномер-высотомер и другие оптические приборы для определения координат воздушной цели. Только в условиях хорошей видимости, то-есть днем, можно успешно применять эти приборы.

Но артиллеристы-зенитчики вовсе не безоружны и ночью, и в туманную погоду, когда цели не видно. У них есть технические средства, которые позволяют точно определить положение цели в воздухе при любых условиях видимости, независимо от времени суток, времени года и состояния погоды.

Сравнительно еще недавно основным средством обнаружения самолетов при отсутствии видимости были звукоулавливатели. Эти приборы имели большие рупоры, которые, как гигантские уши, могли улавливать характерный звук пропеллера и мотора самолета, находящегося на удалении 15–20 километров.

У звукоулавливателя было четыре широко расставленных «уха» (рис. 341).

Одна пара горизонтально расположенных «ушей» позволяла определить направление на источник звука (азимут), а другая пара вертикально расположенных «ушей» — угол места цели.

Каждая пара «ушей» поворачивалась вверх, вниз и в стороны до тех пор, пока слухачам не казалось, что самолет находится прямо перед

ними. Тогда звукоулавливатель был направлен в самолет (рис. 342). Положение направленного в цель звукоулавливателя отмечалось специальными приборами, при помощи которых можно было в каждый момент определить, куда надо навести так называемый прожектор-искатель, чтобы его луч сделал самолет видимым (см. рис. 341).

Вращая маховики приборов, при помощи электромоторов поворачивали прожектор в сторону, указанную звукоулавливателем. Когда вспыхивал яркий луч прожектора-искателя, на конце его ясно был виден сверкающий силуэт самолета. Его тотчас подхватывали еще два луча прожекторов-сопроводителей (рис. 343).

Дальше стрельба по освещенному самолету велась при помощи ПУАЗО, как и днем.

Но звукоулавливатель имел немало недостатков. Прежде всего дальность действия его была крайне ограничена. Уловить звук от самолета с расстояния более двух десятков километров для звукоулавливателя — непосильное дело, а ведь для артиллеристов очень важно как можно раньше получить сведения о приближающихся самолетах противника, чтобы своевременно подготовиться к их встрече.

Звукоулавливатель очень чувствителен к посторонним шумам, и как только артиллерия открывала огонь, работа звукоулавливателя значительно осложнялась.

Определить дальность самолета звукоулавливатель не мог, он давал только направление на источник звука; также не мог он обнаружить присутствия в воздухе бесшумных объектов — планеров и аэростатов.

Наконец, при определении местоположения цели по данным звукоулавливателя получались значительные ошибки по той причине, что звуковая волна распространяется сравнительно медленно. Например, если до цели 10 километров, то звук от нее доходит примерно за 30 секунд, а в течение этого времени самолет успеет переместиться на несколько километров.

Указанными недостатками не обладает другое средство обнаружения самолетов, широко применявшееся во время второй мировой войны. Это — радиолокация.

Оказывается, при помощи радиоволн можно обнаруживать самолеты и корабли противника, точно узнавать их местоположение. Такое применение радио для обнаружения целей носит название радиолокации.

На чем же основано действие радиолокационной станции (рис. 344) и как при помощи радиоволн можно измерить расстояние?

Каждому из нас известно явление эхо. Стоя на берегу реки, вы издаете отрывистый крик. Звуковая волна, вызванная этим криком, распространяется в окружающем пространстве, доходит до противоположного отвесного берега и отражается от него. Через некоторое время отраженная волна достигает вашего уха и вы слышите повторение собственного крика, значительно ослабленного. Это и есть эхо.

По секундной стрелке часов можно заметить, за какое время звук прошел от вас до противоположного берега и обратно. Предположим, что юн прошел это двойное расстояние за 3 секунды (рис. 345). Следовательно, расстояние в одну сторону звук прошел за 1,5 секунды. Скорость распространения звуковых волн известна — около 340 метров в одну секунду. Таким образом, расстояние, которое звук прошел за 1,5 секунды, равно примерно 510 метрам.

Заметьте, что вы не смогли бы измерить это расстояние, если бы испустили не отрывистый, а протяжный звук. В таком случае отраженный звук был бы заглушен вашим криком.

На основе этого свойства — отражения волн — и работает радиолокационная станция. Только здесь мы имеем дело с радиоволнами, природа которых, конечно, совершенно иная, чем звуковых волн.

Радиоволны, распространяясь в определенном направлении, отражаются от препятствий, которые встречаются на пути, в особенности от тех, которые являются проводниками электрического тока. По этой причине металлический самолет «виден» с помощью радиоволн очень хорошо.

Каждая радиолокационная станция имеет источник радиоволн, то-есть передатчик, и, кроме того, — чувствительный приемник, улавливающий очень слабые радиоволны.

Передатчик излучает в окружающее пространство радиоволны (рис. 346). Если в воздухе находится цель — самолет, то радиоволны рассеиваются целью (отражаются от нее), а приемник принимает эти рассеянные волны. Устроен приемник так, что, когда он принимает радиоволны, отраженные от цели, в нем возникает электрический ток. Таким образом, наличие тока в приемнике свидетельствует о том, что где-то в пространстве есть цель.

Но этого мало. Значительно важнее определить направление, в котором в данный момент находится цель. Это легко можно сделать благодаря особому устройству антенны передатчика. Антенна посылает радиоволны не во все стороны, а узким пучком, или направленным радиолучом. «Ловят» цель радиолучом так же, как световым лучом обычного прожектора. Радиолуч вращают по всем направлениям и следят при этом за приемником. Как только в приемнике появляется ток и, следовательно, цель «поймана», можно сразу по положению антенны определить и азимут и угол места цели (см. рис. 346). Величины этих углов просто прочитываются по соответствующим шкалам на приборе.

Теперь посмотрим, как при помощи радиолокационной станции определяют дальность до цели.

Обычный передатчик излучает радиоволны в течение длительного времени непрерывным потоком. Если бы так же работал передатчик радиолокационной станции, то и отраженные волны поступали бы в приемник непрерывно, а тогда нельзя было бы определить дальность до цели.

Вспомните, ведь только при отрывистом, а не при протяжном звуке вам удавалось уловить эхо и определить расстояние до предмета, отражавшего звуковые волны.

Аналогично этому и передатчик радиолокационной станции излучает электромагнитную энергию не непрерывно, а отдельными импульсами, представляющими собой очень короткие радиосигналы, следующие через равные промежутки времени.

Отражаясь от цели, радиолуч, состоящий из отдельных импульсов, Создает «радиоэхо», которое и позволяет определить расстояние до цели так же, как мы определяли его с помощью звукового эхо. Но не забудьте, что скорость радиоволн почти в миллион раз больше скорости звука. Ясно, что это вносит большие трудности в решение нашей задачи, так как приходится иметь дело с очень малыми промежутками времени, исчисляемыми миллионными долями секунды.

Представьте себе, что антенна направляет радиоимпульс на самолет. Радиоволны, отражаясь от самолета в разные стороны, частично попадают в приемную антенну и дальше в приемник радиолокационной станции. Затем излучается следующий импульс, и так далее.

Нам надо определить время, которое прошло от начала излучения импульса до приема его отражения. Тогда мы сможем решить нашу задачу.

Известно, что радиоволны распространяются со скоростью 300 000 километров в секунду. Следовательно, в одну миллионную долю секунды, или в одну микросекунду, радиоволна пройдет 300 метров. Чтобы стало ясно, насколько мал промежуток времени, исчисляемый одной микросекундой, и насколько велика скорость радиоволн, достаточно привести такой пример. Автомобиль, мчащийся со скоростью 120 километров в чае, успевает пройти за одну микросекунду путь, равный всего лишь 1/30 доле миллиметра, то-есть толщине листа тончайшей папиросной бумаги!

Положим, что от начала излучения импульса до приема его отражения прошло 200 микросекунд. Тогда путь, пройденный импульсом до дели и обратно, равен 300 × 200 = 60 000 метрам, а дальность до цели составляет 60 000 : 2 = 30 000 метров, или 30 километров.

Итак, радиоэхо позволяет определять расстояния по существу таким же способом, как и при звуковом эхо. Только звуковое эхо приходит через секунды, а радиоэхо — через миллионные доли секунды.

Как же практически измеряют такие короткие промежутки времени? Очевидно, секундомер для этой цели не годится; здесь нужны совершенно особые приборы.