В. Жуков - Физика в бою

• Название: Физика в бою
• Автор: В. Жуков
• Издательство: Военное издательство Министерства обороны СССР
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1967

В книге коллектива авторов в живой, популярной форме рассказывается о том, какую важную роль играет физика в современном военном деле, как используются ее достижения для дальнейшего развития ракетно-ядерного оружия, повышения боевых возможностей сухопутных войск, авиации и военно-морского флота Авторы показывают, что без знания основ физики сейчас невозможно плодотворно изучать и квалифицированно использовать боевую технику и вооружение, видеть, в каком направлении идет их прогресс. Встречаясь с известными еще со школьной скамьи физическими законами, читатель узнает, каких интересных и зачастую необычных результатов добиваются ученые и инженеры, используя эти законы для решения сложных проблем современного боя Читатель познакомится с новейшими военно-техническими достижениями, родившимися на основе использования успехов физики, ее тесного контакта с техническими науками.

Редактор-составитель инженер-подполковник Жуков В.Н.

---

Большие средства ассигнуются агрессивными империалистическими кругами и на исследования, связанные с созданием инфракрасных систем для перехвата космических целей — как ракет, так и искусственных спутников. В печати сообщалось, что в принципе для уничтожения головных частей баллистических ракет в космическом пространстве могут быть использованы антиракеты, имеющие тепловые головки самонаведения.

Головная часть ракеты, входя в атмосферу, нагревается и становится мощным источником светового и инфракрасного излучения. Высота, на которой начинается нагрев головной части, не постоянна. Она зависит от скорости головной части на нисходящем участке траектории, от ее формы, теплоемкости и теплопроводности материала, из которого эта часть изготовлена, и других факторов.

В естественных условиях лишь нагрев метеоритов можно сравнить с нагревом головных частей баллистических ракет. Для ярких болидов высота возгорания равна примерно 90—135 км. Сила света крупных болидов оценивается в 10 миллиардов свечей, что примерно в 5—10 раз больше силы света мощных зенитных прожекторов. Для той точки тела, в которой скорость газа обращается в нуль, можно, пользуясь формулами газовой динамики, теоретически определить температуру заторможенного газа. При скоростях полета порядка 7 км/сек, характерных для скоростей полета головных частей ракет, запущенных на большие дальности, температура полного торможения газа составляет примерно 26 000°. Истинная температура торможения, правда, ниже теоретической; она составляет 20–70 % от температуры торможения, но по такому мощному источнику, яркость которого соизмерима с яркостью Солнца, возможно, как считают зарубежные специалисты, успешно применять антиракеты с тепловыми головками самонаведения.

В печати были опубликованы сведения о пробных запусках ракет с тепловыми головками самонаведения по космическим целям. Так, в октябре 1959 г. один из первых экспериментальных образцов ракеты «Скайболт» («Болд Орион») был запущен на высоте 10,7 км с самолета-бомбардировщика В-47. Ракета, оборудованная тепловой головкой самонаведения, была запущена с углом возвышения 45° и нацелена на искусственный спутник Земли «Эксплорер», двигавшийся в это время со скоростью 42 тыс. км/час. Согласно сообщениям, ракета прошла на расстоянии 6 км от спутника.

Это был один из первых зарубежных экспериментов по борьбе с космическими целями на больших высотах. Раздувая военную истерию, американские правящие круги уже сейчас ставят задачу разработки антиспутников, или, как их еще называют, спутников-перехватчиков, предназначенных для борьбы со спутниками противника. По одному из таких проектов — «Сейнт» — на борту спутника-перехватчика должны находиться всенаправленный радиолокатор, телевизионные установки, датчики инфракрасных лучей, приборы и оборудование для противодействия системам разведки, аппаратура связи и боевые заряды. Проектный вес всего комплекса аппаратуры спутника «Сейнт» около 2 тыс. кг. Помимо системы обнаружения в комплект аппаратуры должны входить блок памяти и цифровое электронно-вычислительное устройство. В блоке памяти еще перед запуском будут записаны параметры траекторий всех ранее запущенных спутников мирного назначения, включая и иностранные.

Действие спутника «Сейнт» его конструкторы описывают следующим образом. После вывода на орбиту включается вся бортовая аппаратура и обнаруживаются пролетающие рядом в определенной зоне спутники. На этом этапе могут использоваться наряду с другими и методы теплового обнаружения спутников по их инфракрасному излучению. Цифровое электронное счетно-решающее устройство по данным приборов обнаружения вычисляет траектории полета обнаруженных спутников и сравнивает их с теми, которые хранятся в блоке памяти. Если найденная траектория совпадает с одной из них, автоматически делается вывод о мирном назначении обнаруженного спутника и «этап инспектирования» оканчивается. Если же найденная траектория не совпадает ни с одной из хранящихся в блоке памяти, делается вывод о военном назначении обнаруженного спутника и начинается этап перехвата, который завершается либо уничтожением спутника путем подрыва в непосредственной близости от недостаточно мощного заряда, либо забрызгиванием объективов разведывательной аппаратуры специальными жидкостями, либо созданием помех радиоаппаратуре спутника.

Инфракрасные приборы на борту спутника-перехватчика могут использоваться и для его стабилизации, а еще — для обнаружения инспектируемых спутников по отраженному от них инфракрасному излучению Солнца, когда они находятся на освещенном участке траектории, или по собственному тепловому излучению спутников на участке траектории, проходящей в тени земного шара.

Собственное инфракрасное излучение спутника определяется температурой и оптическими свойствами его поверхности — коэффициентами поглощения и излучения. Кроме того, на тепловой режим спутника большое влияние оказывают внутренние источники тепла, основными из которых является его собственная аппаратура. Количество выделяемого тепла зависит от мощности этой аппаратуры и режима ее работы. В печати сообщалось, что практически для очень широкого класса спутников, сильно отличающихся между собой по толщине оболочки, аппаратурному оснащению и оптическим свойствам поверхности, температура, определяющая их инфракрасное излучение, лежит в пределах примерно от 170° К до 420° К. Таким образом, искусственные спутники Земли следует отнести к объектам со сравнительно низкой интенсивностью инфракрасного излучения. Несмотря на это, их обнаружение современными приборами инфракрасной техники, устанавливаемыми на противоракетных снарядах, является вполне реальной задачей.

Так, фирмой Мартин (США) изготовлен поисковый прибор для головок антиракет. По утверждению фирмы, прибором могут быть обнаружены предметы с очень низкой температурой. Зеркальная оптическая система этого инфракрасного устройства имеет диаметр 400 мм. Все элементы поискового прибора, включая зеркала, фотосопротивления и усилитель, могут вращаться как одно целое. Вес самого прибора 22,5 кг. Фокусное расстояние системы 300 мм, угол поля зрения 12°. При слежении за космической целью с площадью поверхности 1 м2, температурой обшивки 250° К и коэффициентом излучения 0,5 устройство имеет максимальную дальность действия около 200 км.

Вполне понятно, что создание такого поискового прибора было бы невозможно без последних достижений физики. Приемником излучения здесь является фотосопротивление из германия, легированного цинком. Кстати, монокристалл германия относится к числу наиболее современных примесных фотосопротивлений. Добавка в кристалл определенных «примесей», таких, как золото, сурьма, кадмий, цинк и других, позволяет, как отмечалось в печати, сдвинуть чувствительность приемника в ту область инфракрасного спектра, в которой излучение низкотемпературных источников излучения — искусственных спутников Земли — максимально. Это область длин волн от 5 до 20 мк.

Обычно приемники инфракрасного излучения на основе кристалла германия работают только при очень сильном охлаждении. Так, германий, легированный золотом, охлаждается жидким азотом до температуры —196 °C, а германий, легированный цинком, требует охлаждения жидким гелием до температуры —268 °C. Приемники такого типа создаются за рубежом в виде монокристаллов германия длиной несколько миллиметров, помещенных в двойной сосуд Дюара. Во внутреннем сосуде, наполненном жидким гелием, размещается монокристалл. Весь этот сосуд Дюара помещается во второй сосуд, наполненный жидким азотом, что позволяет в течение более длительного времени предохранять от выкипания жидкий гелий во внутреннем сосуде.

По сообщению фирмы Мартин, прибор для головок антиракет может не только обнаружить искусственный спутник Земли по его собственному тепловому излучению, но и отличить излучение носовых конусов приближающихся межконтинентальных баллистических ракет от ложных целей, которыми, например, могут быть последние ступени ракет, летящие по траекториям, близким к траекториям головных частей.

Как считают зарубежные специалисты, важную роль в военной разведке, производимой со спутников, может играть наблюдение наземных целей в инфракрасных лучах. Однако они отмечают, что создание тепловой аппаратуры для разведки наземных целей встречает большие трудности. Здесь различают два основных вопроса: обнаружение объекта и его опознавание. Обнаружение объектов состоит в получении от них сигнала. Эту задачу в большинстве случаев считают технически разрешимой: чувствительность инфракрасных систем позволяет обнаруживать даже из космоса многочисленные источники инфракрасного излучения на поверхности Земли. Таким образом, главная трудность тепловой разведки состоит не в обнаружении, а в опознавании обнаруженного источника излучения.