Битва в ионосфере
Шрифт:
10. Почему отказался заключить договор с Заказчиком на изготовление заимствованной аппаратуры при наличии на то согласия Заказчика?
11. Почему опытному заводу не запланировано на 1983 год изготовление аппаратуры по совершенствованию РЛУ-1 ?
12. Почему 4 месяца не подписывал калькуляцию на 32Д6?
13. Почему не подписывает всеми согласованные решения о создании межведомственной комиссии для заблаговременного рассмотрения хода работ по полярной ионосфере?
14. Почему препятствует постановке 2-го этапа «Дуга-2М»?
Что и говорить, весьма интересный черновик. Я бы даже отметил, что это крик души главного конструктора, которому директор и стоящие за ним силы откровенно вставляли палки в колеса, мешали дорабатывать уже созданное сложнейшее радиолокационное вооружение, которым в тот период не обладало ни одно государство в мире. Нерациональными приказами, затягиванием принятия решений по важнейшим научно-техническим вопросам, кадровыми уколами почему-то настойчиво Франца Кузьминского загоняли
Следующий черновик уже официального письма бывшего главного конструктора Франца Кузьминского председателю комиссии по военно-промышленным вопросам при Совете Министров СССР Маслюкову Ю.Д., Министру Радиопромышленности СССР Плешакову П.С, Главнокомандующему Войсками ПВО страны Колдунову А.И., заместителю генерального директора по науке ЦНПО «Вымпел» Сычеву В.В. Письмо отправлено 23.04.1987 года. Исходящие номера в четыре адреса №148,149,150,151.
«Известно, что ЗГРЛС поставлена на дежурство с невыясненной причиной низкой результативности обнаружения запусков ракет с территории США. Считая себя в долгу за это, я продолжал, после ухода из НИИДАР, самостоятельный поиск причин и способа ее преодоления. В настоящее время эта работа в основном завершена. Оказалось, что причина носит принципиальный характер и не может быть устранена в рамках принятых в радиолокации способов обработки сигналов. Поэтому многолетняя работа по повышению общих характеристик не могла дать положительных результатов. Первоисточником причины является рассеянное отражение радиоволн в ионосфере — диффузная многолучевость. Она разрушает радиолокационную информацию, необходимую для обнаружения цели. Устранить эту причину, можно только применив для обработки принимаемых сигналов, так называемые, регуляризирующие алгоритмы. С их помощью можно восстановить разрушенную информацию. В радиолокации они до сих пор не применялись. Выполненное исследование вселяет уверенность, что доработанная на базе этих алгоритмов ЗГРЛС обеспечит достаточно высокую вероятность обнаружения запускаемых с территории США и других стран баллистических ракет. Капитальные затраты, связанные с таким совершенствованием минимальны и могут касаться только доработки ее вычислительных средств. Учитывая важность задачи повышения боевых характеристик ЗГРЛС, считаю необходимым довести до Вашего сведения основные результаты выполненной работы.
Полагать, что только непомерно большое затухание радиоволн в ионосфере и неблагоприятные отражающие свойства цели являются источником низких обнаружительных характеристик ЗГРЛС, является ошибочным. Такая позиция неверно ориентирует поиск способов ее совершенствования. Более опасным является диффузная многолучевость. Она разрушает информацию о радиолокационных параметрах цели, что не позволяет обнаруживать цель даже при достаточно большой энергетике принятого сигнала. В надгоризонтной локации такое явление отсутствует. Поэтому способ борьбы с ним теория радиолокационного обнаружения не формирует.
С затуханием радиоволн в ионосфере загоризонтная локация умеет бороться, а против разрушения информативности радиолокационного сигнала, обусловленного диффузионной многолучевостью, она бессильна. В этом ее главный недостаток, обусловивший низкие обнаружительные характеристики, и суть нашей конструктивной недоработки. При этом увеличение числа ракет в зоне ответственности радара не помогает их обнаружению. Отсутствие диффузной многолучевости в ионосфере — событие редкое. Это подтверждается, в частности, и радиозондированием внешней ионосферы с космического аппарата «Космос-1809», проводимое в настоящее время Институтом прикладной геофизики. Как следствие и обнаружение реальных запусков ракет также является редким событием.
Способ устранения указанного недостатка заключается в применении регуляризирующих алгоритмов для обработки принимаемых сигналов. Они позволяют восстановить информативность радиолокационного сигнала, разрушенную диффузной многолучевостью. По результатам выполненных исследований, включая моделирование регуляризирующих алгоритмов с оценкой их эффективности, можно ожидать, что соответственно доработанная ЗГРЛС обеспечит обнаружение запусков баллистических ракет с территории США с вероятностью примерно... При этом вероятность обнаружения массовых стартов будет весьма высокой. Цифровая оценка ее не произведена, так как для этого требуется специальное моделирование, выполнение которого выходит за рамки моих возможностей.
Следует подчеркнуть, что «простой» перенос в загоризонтную радиолокацию методов обнаружения, принятых в надгоризонтной радиолокации, без должного учета дисперсных свойств ионосферы, оказался неоправданным. Он стал источником несоответствия ЗГРЛС предъявляемым к ним требованиям.
При диффузной многолучевости цель облучается множеством сигналов «непрерывно» следующих один за другим на ограниченном интервале радиотока ионной задержки. При определенном значении задержки внутри этого интервала возникает нарушение начальной фазировки (когерентности) составляющих спектра распространяющегося сигнала.
Таким образом, отраженный от цели сигнал, спектр которого шире полосы когерентности ионосферы, сам несет маскирующую себя помеху, снижающую вероятность обнаружения цели вплоть до нуля. Устранить эту помеху можно сужением спектра излучаемых сигналов до минимальных значений. Но в этом случае ЗГРЛС будет лишена возможности обнаруживать цели из-за маскирующего влияния сигналов, отраженных от Земли. Для исключения этого влияния необходимо заменить потерянное разрешение по дальности, которое в загоризонтной радиолокации оказывается ограниченным полосой когерентности ионосферы (а не полосой излученного сигнала), на соответствующее разрешение по спектру доплеровских частот цели. Реализовать это можно в том случае, когда спектр доплеровских частот занимает полосу меньшую, чем частота повторения излучаемых сигналов. В противном случае спектр отражаемого сигнала принимает псевдослучайный вид, маскирующий спектр доплеровских частот цели. При свойственных для ЗГРЛС соотношениях (ширина спектра доплеровских частот цели в 10-60 раз больше частоты повторения) оценка доплеровского спектра цели принятыми в радиолокации способами становится невозможной. Так образовался порочный круг, из которого нет выхода в рамках существующих в радиолокации способов обработки принятого сигнала. В этом и заключается суть причины, из-за которой многолетние попытки повысить обнаружительную эффективность ЗГРЛС не давали положительных результатов.
Использование регуляризирующих алгоритмов как средства достижения максимально возможных обнаружительных характеристик ЗГРЛС требует опорных сведений о свойствах доплеровского спектра цели и о свойствах источников, искажающих как этот спектр, так и радиолокационную задержку принимаемых сигналов. Используя эти сведения, регуляризирующие алгоритмы приводят принятый искаженный сигнал к неискаженному виду (восстанавливают). Имеющееся количество опорных сведений можно оценить как приближенно достаточное для построения регуляризирующих алгоритмов. Дальнейшие процедуры обнаружения, после восстановления сигнала, можно производить общепринятыми методами. Теория этих алгоритмов разработана в последние 15-20 лет советскими математиками. Наиболее эффективным является метод «регуляризации по Тихонову», требующий незначительного объема опорных сведений и дающий высокую точность восстановления. Начало исследований возможности применения этого метода к задачам ЗГРЛС относится к 1980 году. Разработка принципиальных вопросов применения метода выполнена совместно с факультетом прикладной математики МГУ под руководством А.Н.Тихонова. Дальнейшая разработка вопросов, связанных с использованием этого метода в ЗГРЛС, и произведенные аналитические оценки показали, что доработка ЗГРЛС на базе этого метода позволяет минимизировать отрицательное влияние диффузной многолучевости ионосферного распространения радиоволн и обеспечить вполне приемлемые обнаружительные характеристики ЗГРЛС. Открытым остался вопрос о разрешающей способности для случая применения регуляризирующих алгоритмов. Он требует специального определения и соответствующего отдельного рассмотрения. В настоящее время следует полагать, что обнаружение массового старта необходимо производить как обнаружение определенной сигнальной картины, соответствующей тому или иному виду старта, с ограниченной оценкой числа стартующих ракет.
Основное содержание необходимой доработки ЗГРЛС заключается в следующем:
– Внедрить алгоритм оперативной оценки полосы когерентности ионосферы и выбора оптимального спектра излучаемых сигналов. Входной сигнальной информацией для него могут служить сигналы, отраженные от Земли, с соответствующим учетом протяженности отражающего участка (могут быть и другие виды этой информации);
– Внести коррективы в алгоритм выбора частот, минимизирующих затухание (алгоритм ОЧУР), с целью назначения частот, как с учетом затухания, так и с учетом полосы когерентности ионосферы;