Главная / Библиотека / Шелест гранаты (издание второе) /
/ 5 Сделать им «клоуна»! / 5.3 Контакты с разработчиками военной электроники: своя рубашка им ближе к телу. «Первый постоянно действующий фактор»

Глав: 7 | Статей: 53
Оглавление
Эта книга об оружии, но не только — она открывает причудливую мозаику явлений физического мира: химические и ядерные взрывы, разделение изотопов и магнитная гидродинамика, кинетика ионов в плотных газах и ударные волны в твердых телах, физика нейтронов и электроника больших токов, магнитная кумуляция и электродинамика. Обо всем этом автор рассказывает, не прибегая к сложному аппарату высшей математики. Для тех, кто пожелает ознакомиться с этими явлениями подробно, им же написано рассчитанное на подготовленного читателя учебное пособие для университетов и военных академий «Взрывы и волны».

В книге, которую держит в руках читатель, он найдет также исторические экскурсы, пронизанные иронией рассуждения о политике и политиках, а также — о персонажах замкнутого мира военной науки.

Во втором (электронном) издании переработан текст, существенно расширен иллюстративный ряд.

5.3 Контакты с разработчиками военной электроники: своя рубашка им ближе к телу. «Первый постоянно действующий фактор»

5.3

Контакты с разработчиками военной электроники: своя рубашка им ближе к телу. «Первый постоянно действующий фактор»

Поработав в военной науке, я понимал, что день, когда потребуется продемонстрировать достигнутые лабораторией успехи, недалек. Необходимо было найти такие цели, в которых эффект воздействия РЧЭМИ проявился бы наглядно. Имевшиеся на полигоне Кызбурун-3 радары были устаревшими, снятыми с вооружения, а главное — создавались в основном с использованием ламп, которые, в отличие от полупроводников, не «боялись» перегрузок от наводимых РЧЭМИ токов. Более перспективными целями представлялись головки наведения ракет, но их разработчики от сотрудничества решительно отказались, опасаясь, что, в случае проявления эффектов облучения, изделия будут объявлены нестойкими к воздействию ЭМИ ЯВ.

Явление это вскользь упоминалось, настало время рассказать о нем подробнее. Оно начинается с Комптон-эффекта[97] в ходе которого, при воздействии на атомы газов воздуха гамма-квантов ядерного взрыва, образуются электроны отдачи. Магнитное поле Земли, не сообщая заряженной частице кинетическую энергию, «закручивает» ее траекторию (рис. 5.4). Но движение, отличное от равномерного и прямолинейного, есть движение с ускорением — так учит нас школьный курс механики; хотя и не изучаемая подробно в школе, наука электродинамика учит еще и тому, что двигающийся с ускорением заряд излучает. Излучение это тоже электромагнитное, то есть представляет собой колебания электрического и магнитного полей — как и свет, со скоростью которого они распространяются. Характеристики ЭМИ ЯВ отличаются от характеристик породившего его гамма излучения лишь количественно, но зато — на много порядков. Начнем с того, что в энергию ЭМИ переходит лишь 0,6 % энергии гамма квантов, а ведь их доля в балансе энергии взрыва сама по себе мала. Еще более различаются частоты колебаний: у ЭМИ — килогерцы-мегагерцы, у его «родителя» — на пятнадцать порядков большие.

Но возникновение ЭМИ — не только результат «закручивания» электронов. Вклад вносит и излучение электрического диполя, образованного носителями разных знаков (плотность зарядов меняется с высотой, вверху справа). Еще одна причина — возмущение проводящим плазмоидом магнитного поля Земли.

Все эти явления приводят к формированию непрерывного спектра (континуума) ЭМИ ЯВ — совокупности волн в огромном частотном диапазоне. Лишь колебания с частотами от десятков килогерц до сотен мегагерц вносят заметный энергетический вклад, но и эти волны ведут себя по-разному: те, чьи частоты превышают мегагерцы, затухают в атмосфере, а низкочастотные — «оборачиваются» в естественном волноводе между поверхностью Земли и ионосферой, помногу раз огибая земной шар. Правда, «долгожители» напоминают о своем существовании лишь хрипением в приемниках, похожим на «голоса» грозовых разрядов, а вот их более высокочастотные родственники заявляют о себе весьма опасными для аппаратуры «щелчками».






Рис. 5.4

В иллюстрации Комптон-эффекта (вверху), вызывающего формирование ЭМИ ЯВ, многие объекты стилизованы: электромагнитные излучения изображены простыми синусоидами, хотя они представляют синхронные колебания напряженностей электрического и магнитного полей.

Изображение атома несколько ближе к реальности: электроны в нем не представляют компактные частицы, вращающиеся по орбитам, а, в соответствии с принципом Гайзенберга, «размазаны» по ним (автор также попытался изобразить орбиты, соответствующие различным энергетическим состояниям). Принцип неопределенности следует из квантовой природы частиц: точности одновременного определения координаты и скорости частицы связаны константой. Характерный размер ядра на несколько порядков меньше размеров электронных орбит (а не в несколько раз, как на рисунке), но в ядре сосредоточена практически вся масса атома. Оно также может находиться в различных энергетических состояниях (основном или возбужденных).

Углы рассеяния и отдачи при Комптон-эффекте невелики, так что от точки взрыва расходится ток электронов, быстро опережающих намного более тяжелые ионы, за счет чего происходит разделение зарядов (ниже). Сферически-симметричная система зарядов излучать не может, однако плотность воздуха меняется с высотой, что вносит асимметрию и в плотность зарядов. Параметры такого электрического диполя при движении зарядов разных знаков меняются, при этом генерируется излучение, мощность которого пропорциональна второй производной дипольного момента по времени.

Деформация магнитного поля хорошо проводящим плазмоидом ядерного взрыва (не в масштабе, в центре) вызывает излучение вследствие изменения магнитного момента.

Помимо Комптон-эффекта, при ядерном взрыве на большой высоте происходят и другие взаимодействия, вызывающие переходы атомов (в основном — кислорода и азота) на возбужденные уровни и последующее их высвечивание в различных областях видимой части спектра. Становится видна структура магнитных силовых линий нашей планеты (внизу), а также происходит красивое явление, известное как «северное сияние» (естественным образом оно вызывается потоками заряженных частиц от вспышек на Солнце).

Казалось бы, длинноволновое излучение вообще должно быть безразлично военной электронике — такой ложный вывод подсказывает известная из курса электродинамики теорема взаимности: эффективности приема и излучения любым устройством волн одинаковых частот в данном направлении жестко связаны, чем выше первая, тем выше и вторая[98]. А принимает и излучает военная электроника в гораздо более высокочастотных, чем ЭМИ ЯВ, диапазонах, что и понятно: при создании оружия всемерно «ужимают» габариты, а чем меньше длина волны, тем меньше и размеры антенны.

Действительно, в соответствии с законами электродинамики, ЭМИ ЯВ индуцирует в малогабаритных антеннах ничтожные сигналы, но оно же «выбирает» в качестве антенн другие элементы конструкции: если ракету длиной в 10 метров «накрывает» длинная волна с не поражающей воображение напряженностью электрического поля в 100 В/см, то на металлическом ракетном корпусе наводится разность потенциалов в 100 тысяч вольт! Мощные импульсные токи через заземляющие связи «затекают» в схемы, да и сами точки заземления на корпусе оказываются под существенно отличающимися потенциалами, что тоже ведет к протеканию больших токов. ЭМИ занял почетное место могущественного поражающего фактора — иногда им выводилась из строя аппаратура за тысячи километров от ядерного взрыва — такое было не по силам ни ударной волне, ни световому импульсу.

Понятно, были оптимизированы и параметры вызывающих ЭМИ взрывов (в основном это — высота подрыва заряда данной мощности). Разрабатывались и меры защиты: аппаратура снабжалась дополнительными экранами, охранными разрядниками. Ни один образец боевой техники не принимался на вооружение, пока не была доказана испытаниями — натурными или на специально созданных имитаторах — его стойкость к ЭМИ ЯВ — по крайней мере такой интенсивности, которая характерна для не слишком уж больших дистанций от взрыва…

…Не помогли ни уверения, что характеристики излучения ЦУВИ совершенно не похожи на ЭМИ ЯВ, ни ссылки на то, что работа — важнейшая из числа проводимых министерством. Нельзя не признать наличие логики в отказе: упреки от малокомпетентных чиновников и в самом деле вполне вероятны. Позиция разработчиков электронной техники: ничего не давать для испытаний, а уж если к такому принудили — всемерно скрывать последствия облучения, в дальнейшем считалась «первым постоянно действующим фактором» (заимствование из статьи Сталина о войне).

Оставался другой путь: попытаться получить современные изделия от военных. Начало 1986 года прошло в консультациях с управлением ракетно-артиллерийского вооружения (УРАВ) ВМФ, которое было заинтересовано в проводимых работах, но, к сожалению, не было влиятельным в вопросах, касавшихся боеприпасов — это была вотчина могущественного Главного ракетно-артиллерийского управления (ГРАУ) министерства обороны. Была подписана программа работ на 1986 год, в соответствии с которой моряки обязались предоставить для испытаний современные радиолокационные взрыватели, а после испытаний — обеспечить их проверку на предприятии-изготовителе.

Оглавление книги

Оглавление статьи/книги
Реклама

Генерация: 0.249. Запросов К БД/Cache: 3 / 1