Электромагнитные системы и средства преднамеренного воздействия на физические и биологические объекты Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

129

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ФИЗИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

1Быстров Р.П., Дмитриев В.Г., 1Потапов А.А., 2Перунов Ю.М., 1Черепенин В.А.

■Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова, Российская академия наук, http://www.cplire.ru 125009 Москва, Россииская Федерация

Институт динамики геосфер, Российская академия наук, www.idg.chph.ras.ru 119334 Москва, Российская Федерация

Поступила в редакцию 12.11.2014

В обзорной статье на основе теории и практики генерации наносекундных мощных электромагнитных излучений освещаются результаты зарубежных и отечественных исследований систем воздействия электромагнитного излучения на технические средства обнаружения и физические объекты, в том числе и на человека. Рассматриваются геофизические возмущения в ионосфере, создаваемые естественным и искусственным путем, как источники мощного направленного воздействия. Приводятся результаты теоретической оценки направлений радиомониторинга излучения нагревных стендов и вторичного излучения ионосферы. Формулируются возможные направления развития методов воздействия электромагнитного излучения на физические объекты и окружающую среду.

Ключевые слова: генераторы, электромагнитное излучение, ионосфера, геофизическое возмущение, системы электромагнитного подавления, физические объекты, радиомониторинг, нагревные стенды.

PACS: 78.70.GQ, 84.90.+A, 89.20.DD, 92.70.MN, 93.90.+Y, 94.20.TT

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ (130)

2. методы и способы генерации

наносекундных мощных

импульсов (130)

2.1. Теория и практика генерации наносекундных мощных импульсов (130)

211 Теоретическое обоснование применения метода генерации наносекундных мощных импульсов в силовой радиоэлектронной борьбе (131) 2111 Развитие систем силового поражения радиоэлектронных систем наоснове современных методов генерации мощного излучения (131) 2.1.1.2. Общие положения метода одноимпульсной локации (132)

2113. Характеристика параметров радио- и видеоимпульсов одноимпульсной локации (133)

2.1.1.4. Адаптация спектральных

характеристик лоцирующего импульса (134)

2.1.1.5. Максимальная дальность обнаружения оптимальным приемником на фоне шума (134)

2.1.1.6. Обнаружение и оценка параметров объекта по пачке лоцирующих импульсов (135)

2.1.1.7. Предельная точность оценки параметров отраженного сигнала (136)

2.1.1.8. Основные положения в создании генераторов большой мощности для силовых систем радиоэлектронной борьбы (137)

2.1.2. Генераторы СВЧ-импульсов микро- и

наносекундной длительности (137)

2.1.3. Генераторы сверхкоротких электромагнитных импульсов (139)

2.1.4. Электромагнитные излучатели с запиткой от взрывомагнитных генераторов тока (141)

2.1.5. СВЧ—оружие (по материалам открытой печати) (142)

2.2. Средства направленного электромагнитного воздействия на человека (146)

3. геофизические возмущения в ионосфере, создаваемые естественным и искусственным путем, как источник мощного воздействия в природе (147)

3.1. Физика и происхождение естественных магнитоизлучающих явлений в природе (147)

3.1.1. Ионосферное излучение и его основные характеристики (147)

3.1.2. Физические понятия о типовых изменениях в структуре магнитосферы (148)

3.2. Геофизические возмущения в ионосфере, создаваемые искусственным путем (151)

3.2.1. Природные катаклизмы (явления) и эффекты, методы и средства воздействий (151)

3.2.2. Преднамеренные методы и средства воздействия на окружающую среду (153)

3.3. Системы (оружие) на новых геофизических принципах (155)

3.3.1. Программа «HAARP» - путь к созданию плазменного оружия (156)

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

130 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

3.3.2.Возможныеприменениягеофизических систем в качестве оружия (157)

3.4. Направления радиомониторинга излучения нагревных стендов и вторичного излучения ионосферы (158)

3.5. Возможные концепции применения искусственных ионосферных образований в интересах создания принципиально новых видов вооружений и военной техники (161)

3.6. Выводы (163)

4. возможные направления развития методов воздействия электромагнитного излучения на физические объекты и окружающую среду (165)

4.1. Ориентировочные проблемы (165)

4.2. Пути (направления) решения проблем (165)

4.3. Возможные направления проведения нир на перспективу (165)

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ (166)

литература (166)

1. ВВЕДЕНИЕ

Современный уровень развития методов генерации мощных электромагнитных импульсов и способов формирования радиоизлучения определил возможность разработок широкого класса систем и средств направленной энергии. С учетом существующих тенденций развития фундаментальных и поисковых исследований в области разработок таких электромагнитных систем и средств воздействия на биологические объекты (человека) и окружающую среду, а также силовых систем в области радиоэлектронной борьбы (РЭБ) в настоящее время наиболее известны следующие средства.

Электромагнитные средства летального действия. В отечественной литературе часто используются термины: СВЧ-оружие, СВЧ-генераторы или

генераторы электромагнитного излучения

(ЭМИ), а в зарубежной — микроволновое оружие (включающее ЭМИ и супер-ЭМИ боеприпасы). Под электромагнитным средством (оружием) летального действия (объекты поражения: личный состав, вооружение и военная техника (ВВТ)) понимается оружие направленной энергии, основным поражающим фактором которого является электромагнитное излучение в диапазоне 100 МГц ... 300 ГГц (максимум спектральной плотности или средняя частота излучения) с энергией в импульсе не менее 100 Дж (или пиковая мощность более 100 МВт или средняя мощность свыше 1 МВт).

Средства генерации большой мощности для силовых систем РЭБ. Предполагается использование метода генерации наносекундных мощных импульсов для их практического использования при создании перспективных систем силовой радиоэлектронной борьбы поражения радиоэлектронных систем (РЭС). 2

Электромагнитные средства нелетального

действия. Под этим термином понимается оружие, воздействующее на личный состав противника энергией электромагнитного излучения для кратковременного (от секунд до нескольких часов) лишения его боеспособности (создания условий для невозможности выполнять поставленные задачи).

Средства направленного электромагнитного воздействия на окружающую среду. В рамках этих средств объединяются некоторые разновидности метеорологического и геофизического оружия, использующих в качестве основного воздействующего фактора энергию электромагнитного излучения.

2. МЕТОДЫ И СПОСОБЫ ГЕНЕРАЦИИ НАНОСЕКУНДНЫХ МОЩНЫХ ИМПУЛЬСОВ

В настоящее время сфера возможностей и влияния радиоэлектронной борьбы на борьбу противоборствующих сторон в значительной степени расширилась и становится основой информационного аспекта вооруженной борьбы, затрагивая практически все процессы обнаружения, сбора, передачи, обработки и использования информации. Появление комплексных многоуровневых систем радио—радиотехнической разведки (РРТР), боевого управления, РЭБ и высокоточного оружия определило резко возросшую зависимость хода и исхода боевых действий от готовности и эффективности функционирования этих систем. Целью РЭБ стало не только решение частных задач по нарушению функционирования систем управления оружием и войсками (силами) противника, но и достижение решительного превосходства над ним в оперативности, устойчивости и качестве управления.

Таким образом, радиоэлектронная борьба представляет собой комплекс мероприятий, проводимых для выявления (разведки) и последующего радиоэлектронного подавления (РЭП) радиоэлектронных систем различного назначения (радиолокационные системы и системы радиосвязи), а также в целях радиоэлектронной защиты (РЭЗ) своих РЭС.

Наряду с эволюционным развитием средств РЭБ в прогнозируемый период за рубежом возможно создание и развертывание нового класса техники — комплексов электромагнитного оружия, создаваемых на основе разработки генерирующих устройств со сверхмощным направленным излучением в СВЧ диапазоне, определяемых как силовая радиоэлектронная борьба поражения разнотипных РЭС [1, 2].

2.1. теория и практика генерации наносекундных мощных импульсов

Поэтому совершенствование методов генерации мощных электромагнитных импульсов для создания силовых систем радиоэлектронного подавления различного типа РЭС и, особенно, систем современного высокоточного оружия (ВТО) является актуальной и важной проблемой в развитии перспективного вооружения и военной техники (ВВТ).

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

В целом класс объектов РЭС может быть достаточно широк: входные цепи устройств ПВО, аппаратура летательных аппаратов, спутников и т.д. Однако, наиболее актуальное значение в настоящее время приобретает проблема эффективного применения силовой РЭБ для борьбы с высокоточным оружием.

Работа по решению данной проблемы (ввиду её крайней актуальности) ведется достаточно давно, но до настоящего времени неизвестны другие (не считая описанных в настоящей работе) способы и устройства генерирования пачек мощных СВЧ сверхкоротких импульсов (СКИ). Известные и применяемые способы и устройства обладают рядом недостатков. Например, в СВЧ радиолокационных станций (РЛС), действующих на основе эффекта параметрического поглощения (ЭПП), в США используются устройства задержки, которые за счет эквидистантных щелевых соединений обеспечивают разложение одиночного сверхмощного (от единиц до сотен мегаватт) СВЧ импульса на пачку мощных СКИ. Недостатки данного способа хорошо известны и описаны в научно-технической литературе, однако, до настоящего времени иного решения поставленных задач не было.

Известны не только способы использования пачек мощных СВЧ СКИ в целях радиолокационного обнаружения (РЛО) малозаметных летательных аппаратов, но и попытки использовать такие СКИ в целях создания стабилизированных энергетических образований или сгустков (СЭС). Однако до настоящего времени такие попытки приводили к положительным результатам только в США (создание СЭС со временем стабилизации порядка единиц микросекунд). Интерес к такому использованию СКИ, а также и к способам и устройствам генерирования пачек таких СКИ, связан с тем, что одиночный электромагнитный импульс (ЭМИ), излучаемый СЭС при дестабилизации, может достигать энергетических показателей, сравнимых с ЭМИ ядерного взрыва (ЯВ) средней мощности (что является весьма актуальным как в смысле поражающего фактора, так и в смысле имитации ЯВ).

2.1.1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА ГЕНЕРАЦИИ НАНОСЕКУНДНЫХ МОЩНЫХ ИМПУЛЬСОВ В СИЛОВОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ БОРЬБЕ

Целью настоящей работы является теоретическое обоснование возможностей метода генерации наносекундных мощных импульсов, их основных параметров для возможного практического их использования при создании перспективных систем силовой радиоэлектронной борьбы поражения РЭС.

2.1.1.1. РАЗВИТИЕ СИСТЕМ СИЛОВОГО ПОРАЖЕНИЯ РЭС НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ГЕНЕРАЦИИ МОЩНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

В области разработок как методов мощного излучения, так и самого электромагнитного оружия в настоящее время выделяется область создания

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 131 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

различного вида электромагнитного оружия, объектами поражения которого являются не только РЭС, но даже и личный состав.

В настоящее время за рубежом проводятся интенсивные исследования по созданию средств функционального поражения с использованием мощных СВЧ генераторов различного диапазона волн, что свидетельствует об актуальности воздействия мощных электромагнитных импульсов на РЭС как средства силовой радиоэлектронной борьбы [1-8].

Анализ имеющихся в наличии результатов работ по созданию СВЧ средств воздействия (оружия) показывает, что наиболее активные работы в данной области развернуты в США.

В последние годы исследования по данному направлению были развернуты также во Франции, Англии, Германии, Израиле, Японии, Китае и Швеции. Созданием СВЧ средств воздействия занимаются практически все заказывающие управления министерства обороны США. При этом для тактического СВЧ средства (СВЧ-генераторы, мощные усилительные модули и антенные системы, источники энергоснабжения и т.п.) характерно функциональное сближение или унификация с перспективной радиолокационной техникой и средствами радиоэлектронной борьбы.

В частности, в разработках тактического СВЧ-оружия рассматривается концепция комплекса, проводящего в режиме пониженной мощности радиолокационное обнаружение и сопровождение цели, а в режиме максимальной мощности — ее функциональное или силовое поражение. В качестве типовых объектов поражения мощным СВЧ излучением рассматриваются:

• цифровые специальные вычислители

систем управления межконтинентальных баллистических ракет, тактических и оперативнотактических ракет;

• системы предохранения и взведения боевого оснащения ракет;

• электрические устройства подрыва мин и фугасов;

• навигационные приемники системы

“ГЛОНАСС”;

• РЛС систем ПВО/ПРО;

• РЭС головок самонаведения зенитных управляемых ракет и ракет класса “воздух-воздух” и др.

Современный уровень развития методов генерации мощных электромагнитных импульсов полностью определяет возможность разработок широкого класса оружия направленной энергии.

Анализ существующих и разрабатываемых видов СВЧ-оружия, способов его боевого применения позволил сформировать общую схему их классификации и выявить общую динамику развития

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

132 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

таких систем в США на период до 2017 г., приведенную в таблице 1.

Таблица 1

Общая динамика развития существующих и

разрабатываемых видов СВЧ-силовых систем в США

Годы

2002 2003-09 2010-17

СВЧ-системы для защиты объектов ВВТ

Демонстрация: - малогабаритого широкополосного источника радиоизлучения высокой мощности - узкополосного источника радиоизлучения с высокой импульсной энергией Демонстрация: - возможностей малогабаритных систем СВЧ-оружия по поражению воздушных целей Демонстрация: - корабельных комплексов СВЧ-оружия для защиты от высокоточного оружия; - систем СВЧ-ору-жия для поражения боеприпасов, боевых частей ракет

СВЧ-системы для поражения средств управления, связи и освещения обстановки

Теоретические и экспериментальные исследования, технические разработки Наземные испытания Испытания в составе средств воздушного базирования

СВЧ-системы для поражения радиотехнических средств ПВО

Демонстрация малогабаритного узкополосного источника СВЧ-излучения большой мощности СВЧ-системы вооружения однократного действия взрывного типа Импульсные системы многократного действия

СВЧ-системы космического базирования для ПРО и ПКО

Теоретические и экспериментальны исследования, анализ эффектов Моделирование и имитация для развития концепции боевого применения Наземные испытания комплексов в интересах поражения оперативно-тактических, межконтинентальных баллистических ракет и космических аппаратов

Проведенный анализ имеющейся зарубежной печати и данных таблицы 1 дает возможность полагать, что общая динамика разработок в области создания электромагнитного оружия (СВЧ-оружия) за рубежом базируется, в основном, на базе создания следующих типов источников мощного СВЧ излучения:

• источники на основе СВЧ-генераторов различных диапазонов волн и фазированных антенных решеток, суммирующих мощности отдельных СВЧ-генераторов в узконаправленный пучок СВЧ излучения;

• СВЧ-генераторы на релятивистских электронных пучках;

• источники квазиизотропного, в том числе и широкополосного СВЧ излучения на основе взрывомагнитных генераторов;

• СВЧ-генераторы на основе специальных ядерных боеприпасов сверхмалой мощности. 2

В России также проводятся аналогичные работы по созданию средств генерации мощного излучения. К таким работам, прежде всего, относятся работы, проводимые по созданию импульсных источников мощного широкополосного микроволнового излучения.

Приведем результаты работ, проведенных в ИРЭ РАН в 2000-х годах под руководством члена-корреспондента РАН Черепенина В.А. по разработке новых методов обнаружения объектов на основе эффектов использования сверхкоротких импульсов [1, 2]. Это связано, прежде всего, с проводимыми работами по исследованию характеристик радиолокационных систем с широкополосными импульсами для обнаружения малозаметных объектов. Были проведены работы по моделированию и оценке параметров сверхширокополосного лоцирующего импульса при одноимпульсной локации малозаметных объектов. Проведены исследования пеленгации объекта сложной формы на фоне подстилающей поверхности моноимпульсными системами.

В итоге создано и испытано устройство, где в качестве источника напряжения используется мощный наносекундный генератор импульсных напряжений. Правомерным источником для указанного вывода предполагаются полученные результаты исследований нового метода радиолокации - обнаружения малоразмерных и слабоизлучающих объектов (типа «Стелс») на основе мощных наносекундных импульсов. Целесообразно более подробно остановиться на основных положениях данного интересного направления исследований, результаты которых с успехом могут быть положены в основу создания генераторов большой мощности для силовых радиоэлектронных средств РЭБ.

2.1.1.2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДА ОДНОИМПУЛЬСНОЙ ЛОКАЦИИ

Известно, что наиболее часто применяемый в современной радиолокации модуляционный метод формирования сигнала угловой ошибки определяет глубину модуляции, а фаза определяется направлением рассогласования оси антенны.

Существенным недостатком моноимпульсного метода радиолокации является одноканальный метод пеленгования с коническим и линейным сканированием луча, а также с последовательным переключением диаграммы направленности. Этот недостаток в одноимпульсной радиолокации отсутствует. При этом отраженный импульс содержит полную информацию об угловом положении цели с двумя независимыми приемными каналами. В этом случае пеленгование ведется по одному импульсу и одновременно по двум независимым каналам приема в координатной плоскости. При этом флуктуации отраженного сигнала практически не оказывают влияния на точность измерения угловых координат.

Существуют три основных способа определения координат одноимпульсной пеленгации в

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

системах — амплитудный, фазовый и комплексный. Модуляционный метод формирования сигнала угловой ошибки требует последовательности отраженных импульсов, что определяет его чувствительность к флуктуациям амплитуды

принимаемых сигналов. Это наиболее существенный недостаток одноканального метода пеленгования, использующего коническое, линейное и последовательное переключение диаграммы направленности. Этого недостатка лишена

одноимпульсная пеленгация. Таким образом, пеленгование осуществляется по одному импульсу, при этом два независимых канала приема в каждой координатной плоскости практически не влияют на точность измерения угловых координат.

Одноимпульная локация перспективна при

обнаружении объектов на земной поверхности, а также при обнаружении низко летящих объектов.

Сложная задача возникает при локации небольших объектов на земной и морской поверхности, а также при обнаружении низко летящих самолетов. С помощью длинных импульсов в РЛС разрешение по дальности улучшается с применением частотной модуляции, расширяющей его эффективный спектральный диапазон. Однако, при этом возникают паразитные боковые полосы, через которые могут подаваться мощные помехи, вследствие чего малая цель может маскировать большую цель. Такая проблема не существует для РЛС с короткими микроволновыми импульсами, так как нет вообще необходимости изменения схем сжатия импульсов.

Уменьшение длительности импульса сокращает дальность действия одноимпульсной локационной системы (обнаружения объекта и воздействия на него). Это подтверждает необходимость применять в радиолокационных системах сверхмощные микроволновые импульсы. В этом случае также необходимо при переходе к более коротким импульсам сохранять и общую мощность, что позволяет также получить более высокое разрешение объектов.

2.1.1.З. ХАРАКТЕРИСТИКА ПАРАМЕТРОВ РАДИО- И ВИДЕОИМПУЛЬСОВ ОДНОИМПУЛЬСНОЙ ЛОКАЦИИ

Какими же путями в настоящее время идут российские и зарубежные исследователи при создании средств генерации большой мощности?

1-е направление. С помощью релятивистской лампы обратной волны в начале 90-х годов в Институте прикладной физики (г. Нижний Новгород) и в Институте сильноточной электроники (г. Томск) были получены мощные наносекундные радиоимпульсы дециметрового диапазона [9, 10]. В результате были генерированы радиоимпульсы с частотой 10 Гц длительностью 5 нс и с частотой повторения 100 ГГц. Средняя мощность генератора составила 250 Вт. Наносекундный цифровой локатор состоял из приемной и передающей антенн. Развязка антенн составила 60 дБ.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 133 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

В настоящее время испытания аналогичной РЛС успешно прошли в Англии: на расстоянии порядка 100 км был отчетливо виден маленький самолет с эффективной площадью рассеяния (ЭПР)

1 м2. Разрешение по дальности обеспечивалось 1 м. Частота повторения РЛС была 150 Гц. Ширина диаграммы составила 3°. При цифровой обработке сигнала был снижен уровень помех на 30 дБ.

Оказалось, что метровое разрешение давало возможность на этой дальности идентифицировать различные цели, и в том числе, отчетливо наблюдалось вращательное движение лопастей вертолета на этом же расстоянии.

2-е направление. Другой режим генерации видеоимпульсов СВЧ существенно отличается из-за отсутствия заполнения высокочастотных колебаний, при этом обладает относительно большой шириной спектра. Фактически видеоимпульс представляет собой 1-2 колебания с выбранной несущей частотой. Волна напряжения генератора может быть эффективно преобразована в электромагнитную волну при прямом излучении специальной антенной, при этом высокочастотное заполнение отсутствует, видеоимпульс характеризуется относительно большой шириной спектра. Разработки наносекундных высоковольтных мощных генераторов основаны на вырезании короткого импульса из более длинного с помощью обостряющего и срезающего газового разрядника (слайсера). Разрядники работали в азотной атмосфере под давлением 60 атмосфер и запитывались от передающих высоковольтных наносекундных генераторов (драйверов) через 50-омную линию в качестве емкостного накопителя энергии.

С помощью такого устройства были получены импульсы 1-5 нс с выходной мощностью до 400 МВт с перспективой увеличения до 1 ГВт с частотой повторения 100 Гц со стабильностью не более 3%. Стабильность же длительности импульса оказалась менее 10%, что является недостаточной для обнаружения малой эффективной площадью рассеяния. Для излучения наносекундных мощных видеоимпульсов могут применяться ТЕМ-рупоры в виде неоднородных полосковых линий.

На рис. 1 представлена форма такого мощного видеоимпульса генератора.

1. Форма выходного видеоимпульса мощного наносекундного генератора.

Рис.

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

134 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

2.1.1.4. АДАПТАЦИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛОЦИРУЮЩЕГО ИМПУЛЬСА

Методы генерации мощных наносекундных электромагнитных импульсов в принципе допускают оперативную перестройку параметров излучаемых сигналов и, в частности, изменение спектра излучения, в том числе за счет использования блочно-модульного способа построения излучающей системы. Процедура адаптации параметров лоцирующего импульса может быть в этом случае построена по следующему принципу.

На первом этапе адаптивной процедуры производится облучение пространства мощным сверхширокополосным электромагнитным

импульсом и по отраженному сигналу принимается решение об обнаружении объекта. Параллельно с излучением зондирующего импульса проводится его спектральный анализ и результаты S0(w) записываются в блок хранения информации. В случае положительного решения об обнаружении производится анализ спектра отраженного сигнала S(w). Для нахождения максимума в спектральной характеристике отражающей поверхности цели о(ы) в вычислительной системе образуется отношение о(ы) = S(w)/Sg(w) и проводится анализ максимумов этой величины. Если один или несколько максимумов оказываются выше среднего значения эффективной отражающей поверхности, то производится подстройка спектра излучаемого импульса так, чтобы максимальные компоненты спектра лоцирующего импульса приходились на максимальное значение эффективной спектральной отражающей поверхности. При этом ширина спектра излучаемого импульса также должна согласовываться с зависимостью о(ы), чтобы энергия отраженного сигнала принимала максимально возможное значение. Конкретные законы изменения спектра излучаемого импульса в зависимости от измеренной величины о(ы) должны быть разработаны для конкретных экспериментальных параметров генерирующей системы, в частности, числа независимых каналов излучения, частотного перекрытия диапазона генерации, возможных характеристик предполагаемых целей, коэффициента возможного сужения спектра импульса генерации около несущей частоты и т.п. Отметим, что при наличии ошибок определения спектральных амплитуд эффективной отражающей поверхности цели адаптацию следует проводить, когда разность максимального значения о(ы) и среднего значения станет больше ошибки определения спектральных компонент о(ы).

В процессе сопровождения цели возможны медленные изменения спектральной характеристики эффективной отражающей поверхности, вызванные, например, поворотом цели и т.п. В этом случае для сохранения высокой точности определения динамических параметров цели необходимо

периодически проводить коррекцию спектра лоцирующего импульса, которая будет состоять в повторном измерении спектра отраженного сигнала, определении о(ы) и изменении в соответствии с этой новой зависимостью спектральных характеристик излучаемого импульса.

Отметим, что измерение спектральных характеристик эффективной отражающей поверхности цели позволяет также определять, какого класса объект находится в воздушном пространстве. В случае создания банка информации по спектральным портретам возможных целей периодическая коррекция параметров лоцирующего импульса может проводиться без обратной связи (без повторных измерений о(ы)) только по данным, хранящимся в банке информации, и динамическим характеристикам цели (дальность, скорость, угол наблюдения и т.п.).

2.1.1.5. МАКСИМАЛЬНАЯ ДАЛЬНОСТЬ ОБНАРУЖЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫМ ПРИЕМНИКОМ НА ФОНЕ ШУМА

При отсутствии активных помех шумовую составляющую сигнала можно считать белым гауссовым шумом со спектральной плотностью Ngg = kT, где k — постоянная Больцмана.

Отношение сигнал/шум оптимального приемника согласованного сигнала будет:

ц = — f 4(t)dn = -E, (1)

N N

где e = f %t)dn — представляет полную энергию %(t) за время длительности импульса т.

Сигнал считается обнаруженным, если отношение сигнал/шум оказывается больше некоторого порога ^((Д, а^, зависящего от параметров вероятности правильного обнаружения и вероятности ложной тревоги: р > q(ap «2).

Максимальная дальность обнаружения цели будет:

л <Gh.E.

“ (П Z N

По формуле (2) был произведен расчет для исходных данных: о = 0.1 м2, длительность импульса т = 5 нс, Т = —300К, параметр q(ap a2) = 5. Допускалось, что приемная и передающая антенны одинаковы, выходная апертура видеоимпульсов 50Х2, и ЭПР составляет 10 м2.

Результаты расчетов приведены в таблице 2.

Таблица 2

Максимальная дальность цели при разных мощностях и видах лоцирующих импульсов

Максимальная дальность обнаружения объекта, км

Мощность Мощность

импульса 0.5 ГВт импульса 1 ГВт

Радиоимпульсы 550 655

Видеоимпульсы 250 310

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 135 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

2.1.1.6. ОБНАРУЖЕНИЕ И ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТА ПО ПАЧКЕ ЛОЦИРУЮЩИХ ИМПУЛЬСОВ

Улучшить характеристики обнаружения и сопровождения цели при моноимпульсной локации малозаметных объектов оказывается возможным, используя для локации несколько одинаковых импульсов. В этом случае по-прежнему возможно определение всех параметров цели по каждому из импульсов, однако, оценка параметров по пачке оказывается тем лучше, чем больше импульсов в пачке. Кроме того, для эффективного использования адаптивной процедуры локации необходима сравнительно большая величина отношения сигнал/ шум, что также требует использования нескольких лоцирующих импульсов.

Оценка отношения сигнал/шум и дальности обнаружения для, пачки лоцирующих импульсов. Устройства, генерирующие сверхширокополосные мощные импульсы СВЧ, допускают работу в частотном режиме с частотой повторения порядка 100-200 Гц. Поэтому возможна моноимпульсная локация как одиночными импульсами, так и пачкой импульсов, включающей вплоть до нескольких тысяч импульсов.

В случае приема k импульсов на фоне стационарного случайного процесса характеристики качества обнаружения оказываются такими же, что и при приеме одного импульса, но имеющего в k раз большую энергию. Действительно, энергия лоцирующего сигнала пропорциональна мощности передатчика, умноженной на длительность импульса. В случае пачки импульсов общая длительность сигнала возрастает в k раз, что соответственно увеличивает в k раз отношение сигнал/шум. В таблице 3 показаны значения дальности обнаружения цели в случае локации радиоимпульсами и видеоимпульсами с разным количеством импульсов в пачке. Как нетрудно видеть, максимальная дальность локации видеоимпульсами при 100 импульсах в пачке может достигать 1000 км, а при локации радиоимпульсами даже оказывается больше 2000 км. Общая длительность лоцирующего сигнала в данном случае составит 1 секунду при частоте повторения импульсов 100 Гц.

Необходимо отметить, что указанный выигрыш в дальности обнаружения может быть достигнут только в случае когерентной фильтрации всех импульсов пачки (фазы всех импульсов должны совпадать). Такое возможно в случае одновременного обнаружения и оценки скорости цели. Тогда скорость цели является параметром, и оказывается возможным когерентно накапливать все импульсы пачки. "Платой" за увеличение чувствительности является существенное усложнение оптимального приемника, так как в этом случае требуется наличие как минимум трехмерной гребенки фильтров для оценки скоростей по дальности и двум углам.

Таблица 3

Максимальная дальность обнаружения цели при различных мощностях и видах лоцирующих импульсов и для разного количества импульсов в пачке

Характеристики сигнала Максимальная дальность обнаружения цели, км

Мощность импульса 0.5 ГВт Мощность импульса 1 ГВт

Лоцирующие радиоимпульсы

Один радиоимпульс 550 655

Пачка из 5 радиоимпульсов 7820 980

Пачка из 20 радиоимпульсов 1160 1385

Пачка из 100 радиоимпульсов 1740 2070

Лоцирующие видеоимпульсы

Один видеоимпульс 260 310

Пачка из 5 видеоимпульсов 390 460

Пачка из 20 видеоимпульсов 550 655

Пачка из 100 видеоимпульсов 820 980

В то же время имеется возможность параллельной обработки всей информации, необходимой для когерентного накопления, что в принципе допускает сохранение таких же временных характеристик (скорости обработки отраженного сигнала), как и для одного импульса в пачке.

Оценки параметров объекта для, локации пачкой импульсов. Увеличение отношения сигнал/шум при локации пачкой импульсов позволяет также существенно улучшить точность оценки параметров объекта — скорости, углового положения, угловых скоростей и др. Заметим, что улучшение точности оценки параметров пропорционально корню квадратному из энергии принимаемого сигнала, т.е. отношения сигнал/шум, и оказывается существенно более заметным, чем увеличение дальности обнаружения. Действительно, для 5 лоцирующих импульсов в пачке точность оценки параметров цели увеличивается в 2.2 раза, для 20 импульсов - в 4.5 раз, а для 100 импульсов - даже в 10 раз. Опять, как и в случае обнаружения, увеличение точности оценок связано с существенным усложнением оптимального приемного устройства, требующего наличия гребенки оптимальных фильтров для каждого параметра сигнала, так как в противном случае не удастся осуществить когерентное накопление импульсов.

Значительное увеличения отношения сигнал/ шум при локации пачкой импульсов повышает также эффективность использования адаптивной процедуры локации. Действительно, пусть при использовании только одного лоцирующего импульса объект может быть обнаружен (отношение сигнал/шум составляет несколько единиц). Этого оказывается явно недостаточно для эффективного использования адаптивной процедуры — относительная точность оценки частот, на которых

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

136 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

спектральные амплитуды эффективной отражающей поверхности цели достигают максимумов, составляет десятки процентов. В то же время применение пачки из 100 лоцирующих импульсов для той же цели обеспечивает отношение сигнал/шум уже несколько сотен, что вполне достаточно для адаптивной процедуры подстройки спектра лоцирующего импульса, так как относительная ошибка определения требуемых частот локации составляет не более пяти процентов.

Отметим, что измерение спектра с помощью пачки, содержащей k импульсов, оказывается полностью эквивалентным усреднению по ансамблю, состоящему из k реализаций. Уменьшение дисперсий оценок происходит в этом случае также в k раз.

Таким образом, применение пачки импульсов вместо одиночных лоцирующих импульсов при моноимпульсной локации малозаметных объектов позволяет существенно улучшить характеристики обнаружения и оценки параметров цели. Так, увеличение дальности обнаружения может составлять более 3 раз для 100 импульсов в пачке. Одновременно с этим значительно уменьшаются ошибки оценки параметров объекта и повышается эффективность адаптивной процедуры локации.

2.1.1.7. ПРЕДЕЛЬНАЯ ТОЧНОСТЬ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ ОТРАЖЕННОГО СИГНАЛА

Для оценки предельной точности параметров при моноимпульсной локации воспользуемся неравенством Крамера-Рао [11-14]. В этом случае дисперсия ошибок измерений определяется следующим выражением:

2 ( 1

^и

2 ГТ

где SK = N Jo s(t, l — сигнал; L- истинное

значение параметра L.

Получено для оценки ошибки следующее выражение:

4N )■ (3)

Проведенные расчеты по (3) показали, что при большом отношении сигнал/шум ошибка определения дальности может в принципе быть меньше длины импульса электромагнитного излучения в пространстве т.

Дисперсия определения угловых координат, исходя из неравенства Крамера-Рао, имеет следующий вид:

; > ft,.

N

где 01/2 — характерная ширина диаграммы направленности приемной антенны.

Анализ полученных результатов исследований метода одноимпульсной радиолокации по обнаружению малоразмерных и слабоизлучающих объектов (типа «Стелс») на основе мощных наносекундных импульсов показывает, что имеется целый ряд новых существенных преимуществ сверхкоротких мощных импульсов в локации,

которые можно сформулировать следующим образом.

1. Использование наносекундных коротких и мощных импульсов обеспечивает дальность в несколько сот километров, что позволяет сопровождать объекты с малой ЭПР на фоне больших стационарных помех.

2. При моноимпульсной локации мощными наносекундными импульсами при доплеровской модуляции проблема слепых скоростей полностью исчезает.

3. При длительности импульса ~5 нс и длительности интервала между импульсами около 0.01с проблема «мертвого времени» исчезает, когда блокируется приемник радиолокационной станции и получение сигналах об объекте в этом случае отсутствует.

4. Так как при одноимпульсной радиолокации определение всех параметров объекта происходит по одному импульсу, то при частоте повторения импульсов в 100 Гц не возникает неоднозначности по дальности до цели. Действительно за время

0.01с все эхо-импульсы успевают достигнуть приемной антенны, если максимальная дальность обнаружения не превышает 1500 км.

5. Высокое разрешение по дальности позволяет проводить идентификацию по единственному отраженному импульсу. Действительно все детали объекта с размерами порядка 1м2 (плоскости, винты) будут работать как независимые отражатели, создавая как бы пространственный портрет объекта.

6. Высокое разрешение по дальности может дать информацию о высоте низколетящих самолетов над относительно гладкой местностью объекта по временному разделению одиночного отклика и диффузного эхо-сигнала от подстилающей поверхности.

В целом, одноимпульсная локация мощными наносекундными импульсами представляет новое направление в радиолокации, представляющее несомненный интерес для гражданского и военного применения.

Использование наносекундных импульсов обеспечивает хорошее разрешение по дальности и позволяет обнаруживать и сопровождать движущиеся цели с малой эффективной площадью рассеяния на фоне больших стационарных помех.

Данные выводы позволяют получить и другие результаты, которые являются основной целью настоящей работы, т.е. дать предложения возможного использования метода генерации наносекундных мощных импульсов для их практического использования при создании перспективных систем силовой радиоэлектронной борьбы поражения РЭС.

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

2.1.1.8. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ В СОЗДАНИИ ГЕНЕРАТОРОВ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ СИЛОВЫХ СИСТЕМ РЭБ

На основе итоговых результатов и высказанного здравого смысла научных предположений в данной работе определяется прогноз следующих положений для реализации метода генерации наносекундных мощных импульсов в силовой борьбе поражения РЭС.

1. Для облегчения проникновения

электромагнитного излучения в поражаемую аппаратуру желательно использовать наиболее коротковолновое излучение СВЧ. Оптимальным для станций функционального поражения является миллиметровый диапазон радиоволн. Наиболее подходящим для использования в подвижных станциях является черенковский генератор, дающий в 8-мм диапазоне мощность более 1 ГВт, что более чем на порядок превышает мощность других генераторов СВЧ в этом диапазоне.

2. Для излучения СВЧ импульсов миллиметрового диапазона целесообразно использовать активные фазированные антенные решетки (ФАР). Это дает увеличение мощности излучаемого сигнала и, следовательно, дальности поражения. При этом происходит процесс сложения мощности в пространстве.

3. Из анализа схемно-конструктивных решений приёмных трактов современных радиоэлектронных средств показано, что среди полупроводниковых элементов наиболее подвержены воздействию точечно-контактные диоды с барьером Шоттки, при этом возможно как силовое воздействие в полосе пропускания, так и внеполосное поражение входных цепей РЭС.

4. Предполагается, что уровень поступающей к указанным элементам от внешних источников энергии СВЧ импульсов в значительной степени определяется избирательными и прочими характеристиками антенно-фидерных устройств и входных цепей (АФУ и ВЦ). В зависимости от взаимного расположения на оси частот полосы пропускания АФУ и спектра СВЧ импульса с его средней частотой критериальные уровни поражения РЭС определяются фильтрующими свойствами АФУ в целом, а также фильтрующими свойствами входной цепи приёмника.

5. В качестве критериальных уровней поражения СВЧ-диодов и транзисторов могут быть следующие:

• при облучении импульсами наносекундной длительности, следующими с частотой повторения F < 1000 Гц: до 12 Вт (в диапазонах частот до 10 ГГц), до 100 Вт (в диапазонах частот до 20 ГГц) и до 30 Вт (в диапазонах частот до 36 ГГц);

• при облучении импульсами длительностью 1 мкс, следующими с F = 25-50 Гц - менее 26 Вт (при воздействии на биполярные транзисторы сантиметрового диапазона);

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 137 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

• при облучении импульсами длительностью 1 нс - 1 мкс, следующими с F = 4 кГц — 8-20 Вт (при воздействии на малошумящие усилители);

• при облучении импульсами длительностью 1.510 нс, следующими с Fr = 10-100 Гц — 4-30 Вт (при воздействии на биполярные транзисторы см диапазона).

• Критериальный уровень поражения СВЧ-диодов уменьшается с увеличением длины его рабочей волны. Уменьшается он и с расширением рабочей полосы частот диода. В зависимости от места и условий размещения чувствительных приборов в аппаратуре, от вида связей с элементами монтажа, от возможности концентрации и канализации энергии внешних полей элементами и контурами внутри блока действительный критериальный уровень может изменяться на порядок и более.

6. Может рассматриваться не только как новый метод регистрации СВЧ колебаний, но и как механизм вывода из строя входных элементов РЭС и возможность трансформации мощного наносекундного электромагнитного импульса в акустический.

Под руководством профессора Перунова Ю.М. также проводятся теоретические и экспериментальные исследования по созданию мощных коротких СВЧ импульсов в целях радиолокационного обнаружения или поражения воздушных объектов. Делаются выводы, что применение мощных короткоимпульсных радиолокационных сигналов в РЭБ с радиотехническими системами является весьма перспективным.

2.1.2. ГЕНЕРАТОРЫ СВЧ-ИМПУЛЬСОВ МИКРО- И НАНОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

В качестве источников СВЧ-излучения гигаваттных уровней мощности могут рассматриваться релятивистские импульсно-периодические

генераторы, а для комплексов с меньшим уровнем импульсной мощности — традиционные нерелятивистские электровакуумные приборы. Многоканальные излучающие системы с нерелятивистскими приборами обеспечивают больший уровень средней мощности, управление параметрами излучения, электронное сканирование лучом. Однако, по сравнению с релятивистскими они сложнее и имеют большие массогабаритные характеристики.

В настоящее время наибольшая импульсная мощность достигнута в генераторах на сильноточных релятивистских электронных пучках, сформированных холодными катодами, работающими на принципе взрывной эмиссии.

Высокие частоты повторения (до 1 кГц) при выходной импульсной мощности более 1 ГВт могут быть получены на релятивистских лампах обратной волны (карсинотронах) и резонансных лампах бегущей волны с прямолинейными электронными пучками,

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

138 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

с черенковским механизмом генерации. Ресурс работы генератора определяется в большей степени долговечностью катода и газового разрядника. Для используемых в настоящее время графитовых катодов и для сменного двухканального газового разрядника он составляет порядка 108 импульсов. Характерная мощность работающего в 3-см диапазоне длин волн карсинотронного генератора, составляет около 1 ГВт при частоте повторения импульсов до 500 Гц.

В частности, максимальная мощность выведенного в атмосферу СВЧ-излучения достигнута на генераторе черенковского типа (установка И-3000-СВЧ, ВНИИЭФ (г. Саров), энергия пучка 3 МэВ) и составляет 3 ГВт в 3-см диапазоне при длительности импульса порядка 20 нс. Возможна генерация цуга из 2 импульсов. Дальнейшее повышение энергии пучка приводит к резкому сокращению длительности импульса вследствие развития пробоя на выходе электромагнитной структуры и на выходном окне.

Повышения мощности карсинотронного генератора можно добиться путем увеличения эффективности взаимодействия электронного пучка с электродинамической структурой. За счет увеличения параметра связи структуры с электронным пучком от входа к выходу структуры, оптимального фазирования рефлектора, использования электронной пушки с большой компрессией и применения многоканального разрядника, по мнению разработчиков прибора, удастся повысить КПД до 20-25%, выходную мощность до 2 ГВт, а частоту повторения до 1 кГц.

Высокий уровень мощности можно получить в генераторе с релятивистской резонансной лампой бегущей волны (ЛБВ). В резонансной ЛБВ электронная пушка, формирующая трубчатый пучок большого диаметра, и коллектор вынесены из пространства взаимодействия. Это определяет высокую мощность прибора. Обратная связь в электродинамической структуре для обеспечения адаптивных свойств генератора может осуществляться с помощью брэгговских рефлекторов на входе и выходе структуры. Прогнозируется весьма высокий КПД до 30-35%. Повышение КПД возможно позволит повысить мощность до 3 ГВт.

Для комплексов, работающих в дециметровом и в длинноволновой части сантиметрового диапазона длин волн, можно рассматривать применение релятивистских магнетронных генераторов. Эти приборы имеют достаточно высокий КПД (до 30%), хорошие массогабаритные характеристики, фазовую стабильность.

По сравнению с карсинотроном адаптивные свойства магнетрона ниже. За счет загрязнения замедляющей структуры в процессе эксплуатации прибора в импульсно-периодическом режиме может произойти снижение КПД. Магнетрону свойственны большие времена установления колебаний (5...10 нс), что ограничивает эффективность формирования коротких наносекундных импульсов.

Поскольку геометрические размеры анодного блока магнетрона пропорциональны длине волны, то это ограничивает энергетические параметры прибора и стабильность работы с уменьшением дины волны. При работе магнетрона с большой частотой повторения импульсов важной задачей является обеспечение отвода тепла от прибора.

Еще одним классом сверхмощных СВЧ-генераторов являются генераторы с виртуальным катодом — виркаторы, достаточно простые в изготовлении, способные работать без фокусирующего магнитного поля и в широких пределах изменять частоту колебаний. В частности, именно на магнитоизолированном виркаторе в США в начале 90-х годов была достигнута рекордная, недоступная пока для генераторов других типов, мощность 22 ГВт (без вывода излучения в атмосферу).

Достигнутые сегодня в России уровни мощности (с выводом излучения в атмосферу) составляют 1 ГВт при длительности импульса 10.30 нс. Длительность импульса излучения в виркаторах определяется скоростью движения анодной плазмы к катоду. Предложенный во ВНИИЭФ вариант виркатора с плазменным анодом позволил решить эту проблему. В результате было сформировано излучение, длительность которого (3 мкс) определяется только энергоемкостью конденсаторного источника питания.

В то же время, за счет многомодового, многочастотного характера поля КПД виркатора невысок, имеются сложности эффективного вывода излучения из пространства взаимодействия и формирования диаграммы направленности. В настоящее время не удалось добиться высокой стабильности работы мощных виркаторов. Так же следует отметить, что ресурс работы виркаторов может быть существенно ограничен возможностями анода (в большинстве случаев сеточного). Все это исключает возможность его работы в импульсно-периодическом режиме с большой частотой повторения импульсов. По всей видимости, виркатор следует рассматривать как источник мощного СВЧ-излучения однократного действия с взрывомагнитным генератором.

Перспективным направлением исследований является разработка СВЧ-генераторов на линиях с магнитной изоляцией (MILO). В частности, в МРТИ РАН (Москва) разрабатывается такого рода прибор с мощностью порядка 1 ГВт, длительностью импульса 50 нс и КПД на уровне 10%. Электродинамическая структура данного генератора представляет собой коаксиальный волновод с диафрагмами. В такой структуре электронный пучок создает собственное магнитное поле, способное удерживать его, благодаря чему не требуется внешнего магнитного поля и тонкой настройки прибора. Другим важным преимуществом генератора является большой размер катода, что обеспечивает возможность работы с низкоимпедансным импульсным источником питания, предпочтительным при генерации больших мощностей.

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Из зарубежных работ в этом направлении следует выделить исследования по радиальному акселетрону, относящемуся к группе пролетных генераторов, ведущиеся в лаборатории северо-американского филиала Филипс (США). Для акселетрона характерна простота коаксиальной конструкции, в которой анод коаксиального генераторного диода служит одновременно внешним проводником коаксиального резонатора. Достоинствами акселетрона являются компактность конструкции, исключение

необходимости в фокусирующей магнитной системе и отсутствие формирующих фольговых перегородок, склонных к эрозии, что позволяет повысить частоту повторения импульсов, ограничиваемую лишь поддержанием вакуума в генераторе. К тому же эффективная группировка электронов в радиальном акселетроне обеспечивает его высокий КПД, а коаксиальная конструкция благодаря малому импедансу допускает получение высокой выходной мощности.

По расчетам разработчиков, в радиальных акселетронах можно обеспечить генерацию в диапазоне 1...20 ГГц с выходной мощностью более 1 ГВт при запитке импульсами постоянного тока напряжением 350 кВ и длительностью 200 нс. Как показало моделирование, акселетрон, имеющий радиус и длину излучающей части катода соответственно 23.4 и 3.2 см, радиус анода 27 см и длину коаксиального резонатора 6.4 см при неоптимизированной конструкции, в том числе нагрузке, генерирует на частоте 3.1 ГГц, обеспечивая выходную мощность порядка 0.6 ГВт при запитке напряжением 300 кВ. При этом оптимизация конструкции позволит обеспечить КПД более 50% и достичь выходной мощности 2 ГВт при частоте повторения импульсов 1 кГц в 3-см акселетроне.

Российским достижением являются релятивистские пучково-плазменные СВЧ-генераторы разработки ИОФ им. А.М. Прохорова РАН (Москва), в которых электронный пучок взаимодействует с гладким волноводом, заполненным плазмой. Генерируемое при этом излучение является широкополосным (ширина спектра — до 4 ГГц). Пучково-плазменные генераторы обладают уникальной возможностью перестройки частоты излучения от импульса к импульсу путем изменения плотности заполняющей волновод плазмы. При этом диапазон перестройки частоты является беспрецедентно широким и может превышать до октавы. Недостатками данных генераторов является относительно низкий КПД и необходимость в сильном и однородном магнитном поле. Мощность существующих сегодня моноимпульсных пучковоплазменных генераторов достигает сотен МВт при длительности импульса до 300 нс.

Основными направлениями развития данной технологии на ближайшую перспективу является разработка импульсно-периодических систем (физически возможно построение таких генераторов с частотой следования импульсов до 5.10 кГц)

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 139 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

и переход к использованию более сильноточных электронных пучков, что сможет существенно поднять уровень генерируемой СВЧ-мощности практически без увеличения массогабаритных характеристик.

Наряду с релятивистскими генераторами в качестве источников мощного СВЧ-излучения могут рассматриваться традиционные нерелятивистские импульсные генераторы (магнетроны и усилительные клистроны).

Достоинства магнитного генератора — компактность конструкции, наибольшая удельная мощность на единицу массы, высокий КПД, низкая стоимость. Импульсная мощность магнетронов составляет порядка 1 МВт и 10 МВт на частотах 10 ГГц и 2 ГГц соответственно, скважность импульсов — порядка 1000, длительность импульсов 1.5 мкс. КПД мощных магнетронов достигает 30.50%. Магнетроны работают в автогенераторном режиме. Рабочая частота ряда магнетронов может перестраиваться в небольших пределах (~1%). Импульсный магнетрон может рассматриваться как задающий генератор для формирователей мощного короткоимпульсного излучения методом активной компрессии.

На клистронах можно получить более высокие уровни мощности. Клистроны могут работать в усиленном режиме с коэффициентом усиления более 40 дБ. Однако массогабаритные характеристики клистрона хуже, чем у магнетрона, особенно заметно это проявляется для клистронов мощностью более 0.5.1 МВт. Клистроны, предпочтительно использовать как элементы многоканальных передающих систем ФАР, и в системах с фазированием разночастотных генераторов.

2.1.3. ГЕНЕРАТОРЫ СВЕРХКОРОТКИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Данные устройства как правило излучают короткие сверхширокополосные импульсы с максимумом спектральной плотности, лежащим в длинноволновой части СВЧ-диапазона. В генераторах сверхкоротких импульсах энергия накапливается в электрическом или магнитном поле накопителя, затем с помощью ключа выбрасывается в нагрузку. Длительность импульса в нагрузке определяется или переходом ключа в исходное состояние или временем, необходимым для полного разряда накопителя. Фронт импульса определяется временем перехода ключа из одного состояния в другое. В мощных ключах времена прямого и обратного переходов могут отличаться на много порядков. В этом случае наименьшее время определяет фронт импульса, а наибольшее — предельную частоту их повторения.

В настоящее время используется большое количество различных типов быстрых ключей, основными из которых являются искровые разрядники и полупроводниковые приборы.

Генераторы на основе разрядников используются в случаях, когда требуется получить сверхбольшие мощности при низких частотах повторения

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

140 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

импульсов. В настоящее время генераторами на основе разрядников достигнуты следующие параметры, по всей видимости, близкие к предельно возможным при современном уровне техники: длительность фронта импульсов до 100 пс; амплитуда импульсов до 1 МВ; частота следования импульсов до 1 кГц. В частности, разрабатываемый в настоящее время в НПП «Эра» (С.-Петербург) генератор рассчитан на мощность до 20 ГВт при генерации пачек импульсов длительностью 1 с при частоте следования импульсов внутри пачки до 100 Гц. В США работы в этом направлении велись в рамках проекта «Гинденберг-3», в ходе которого был создан генератор с аналогичными параметрами.

Общим и наиболее существенным недостатком искровых разрядников является эрозия электродов, происходящая как в газе, так и в масле, и линейно зависящая от количества заряда, протекающего через зазор. Известно, что эрозия вызвана локальным расплавлением металла в зоне контакта искрового канала с электродом. Очевидно, что для борьбы с ней в качестве материала электродов следует использовать тугоплавкие и хорошо проводящие материалы. Кроме того, там, где это возможно (в первом обостряющем разряднике, генерирующем фронт порядка 1 нс), следует увеличивать рабочую поверхность электродов. Это позволяет, несмотря на эрозию, увеличить ресурс разрядника пропорционально рабочей площади электродов, обрабатываемой искровым разрядом. Благодаря большой поверхности электродов ресурс первого разрядника в 2...3 раза превышает ресурс выходного разрядника и составляет около 106 импульсов. Примерно такой же ресурс имеет трансформаторное масло.

Еще одним недостатком генераторов на основе разрядников являются большие размеры и масса приборов, а также сложность их эксплуатации. Этих недостатков лишены бурно развивающиеся сегодня полупроводниковые генераторы сверхкоротких импульсов. В частности, в США велась разработка излучающей системы GEM-2, в основе которой лежат фотопереключатели на арсениде галлия, синхронизируемые лазерным лучом с точностью 50 пс, что обеспечивает когерентную запитку элементов фазированной антенной решетки. Мощность устройства составила 1 ГВт, при наработке на отказ, составляющей 104 срабатывания. Нетрудно посчитать, при частоте следования порядка 100 Гц ресурс работы установки GEM-2 не превосходит двух минут.

В ФТИ им. А.Иоффе РАН (С.-Петербург) были разработаны не имеющие аналогов в мире кремниевые полупроводниковые ключи, в основе работы которых лежат два эффекта: эффект сверхбыстрого восстановления напряжения (дрейфовые приборы с резким восстановлением) и эффект сверхбыстрого обратимого пробоя в высоковольтных переходах (приборы на задержанной ионизации). В настоящее время разработана эффективная технология

повышения напряжения путем сборки приборов в «стопку». При этом в случае двухэлектродных приборов сборка выглядит для пользователя как один, также двухэлектродный прибор большей толщины.

Дрейфовые приборы являются ключами-размыкателями, используемыми с накопителями магнитного типа (индуктивностями). Накопление энергии в магнитном поле возможно при малом уровне напряжения. Высокое напряжение на нагрузке и на размыкателе возникает только на короткое время импульса. Как известно, стойкость всех материалов к пробою улучшается при сокращении времени, в течение которого прикладывается высокое напряжение. Тем самым появляется уникальная возможность формирования импульсов напряжения в десятки киловольт без погружения элементов в трансформаторное масло или другую изолирующую жидкость.

Максимальная импульсная мощность, достигнутая полупроводниковыми генераторами, составляет сотни МВт при частоте следования импульсов до 100 Гц. Существенная особенность этой технологии — практически неограниченный ресурс и высокая стабильность — малый джиттер (фазовые и/или частотные случайные отклонения передаваемого сигнала).

Кроме того, оказалось возможным создавать мощные нано- и субнаносекундные генераторы с пиковой мощностью в десятки и сотни киловатт при частотах повторения импульсов до 10 МГц.

Благодаря чрезвычайно малому джиттеру существует возможность «неограниченного» наращивания мощности путем суммирования импульсов большого числа генераторов, причем каждый генератор является простым и малогабаритным устройством.

Основным недостатком генераторов сверхкоротких электромагнитных импульсов с прикладной точки зрения является низкое значение средней мощности излучения. Однако в России (НПП «Исток», Фрязино, Московская область) в настоящее время создан научно-технический задел, позволяющий в ближайшей перспективе приступить к разработке макета генератора на основе электровакуумного прибора, в котором в качестве выходного резонатора используется многочастотный коаксиальный резонатор, возбуждаемый сгруппированным электронным потоком аналогично клистрону. Данный прибор будет сочетать в себе высокую среднюю мощность, срок службы и КПД традиционных электровакуумных приборов, а также сверхширокополосность, характерную для излучателей сверхкоротких электромагнитных импульсов. Генератор будет излучать импульсы длительностью сотни пс с частотой повторения порядка 1 ГГц. Спектр излучения будет лежать в диапазоне 1.8 ГГц, средняя мощность составит 1 кВт и более. Данная разработка НПП «Исток» в настоящее время не имеет аналогов в мире.

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

2.1.4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ С ЗАПИТКОЙ ОТ ВЗРЫВОМАГНИТНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ТОКА

Принципиально важное значение для облика и характеристик забрасываемых источников СВЧ-импульсов имеют параметры используемых источников питания. В основу этих источников положены пьезоэлектрические и магнитокумулятивные (взрывомагнитные) генераторы. В этой области Россия занимает лидирующее положение в мире.

Преобразование энергии взрывомагнитного генератора в СВЧ-излучение впервые было осуществлено физиками РФЯЦ-ВНИИЭФ и ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН, позже его эффективность была подтверждена в экспериментах под руководством В.Е. Фортова и А.Н. Диденко.

Ведущая роль в данной области, как в стране, так и в мире принадлежит ВНИИЭФ и ИТЭС ОИВТ РАН (Москва). В рамках программы по созданию базовых технологий разработан целый ряд компактных взрывомагнитных генераторов, удовлетворяющих требованиям к забрасываемому источнику СВЧ-излучения.

В частности, при использовании взрывомагнитного генератора ВМГ-100 (ВНИИЭФ) формируется электрический импульс с параметрами 600 кВ, 30 кА, фронт 50 нс, достаточными для формирования электронного пучка, используемого для генерации мощного импульса СВЧ-излучения. При испытании ВМГ-100 на макете СВЧ-генератора был получе н импульс излучения мощностью 350 МВт при длительности 50 нс. По имеющимся оценкам, основанным на модельных экспериментах, на лабораторной экспериментальной базе ВНИИЭФ с реализацией уровня излучения порядка 1 ГВт, в приемлемых для практики габаритах вполне реально получить излучение мощностью 2...3 ГВт.

При запитке черенковской электромагнитной структуры от ВМГ на диоде обеспечивались следующие параметры импульса: ток 12 кА,

длительность 100 нс, энергия электронов 450 кэВ. При этом был получен СВЧ-импульс 3-см диапазона с максимальной мощностью 350 МВт. В этом случае выходная мощность лимитировалась возможностями ВМГ. Используя современные ВМГ, это ограничение можно преодолеть и приблизиться к мощностям импульсов, лимитируемых электропрочностью электродинамических структур и выходных окон.

До некоторой степени эти ограничения можно преодолеть, используя генераторы с параллельными связанными только на входе электродинамическими системами. При работе с шестиканальной ЛБВ, исследованной на электронном ускорителе прямого действия «Ковчег» (Саров), удалось добиться

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 141 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

сложения излучений всех каналов. Процессы фазировки излучения и проблема эффективных антенн, предназначенных для вывода мощного СВЧ-импульса в этом случае требуют дополнительного исследования.

Что касается зарубежных разработок, то во Франции в настоящее время разрабатывается забрасываемый источник СВЧ-излучения

с мощностью порядка 1 ГВт на основе взрывомагнитных технологий и виркаторных систем.

О создании подобного источника и постановке его на вооружение в Великобритании сообщалось неоднократно. Однако, уровень открытых работ по технике взрывомагнитных генераторов заставляет относиться к этим сообщениям достаточно критически.

В США (работы по заказам ВВС) вплотную подошли к реализации ВМГ соответствующего по параметрам описанному выше ВМГ-100. Современное состояние американских исследований в области виркаторов, по-видимому, соответствует российскому.

Перспективными направлениями исследований в этой области представляется поиск путей создания ВМГ, генерирующих не один импульс тока, а последовательность нескольких импульсов. Кроме того, представляет большой интерес разработка запитываемых от ВМГ релятивистских пучковоплазменных генераторов (оценки показывают, что это вполне возможно). Объединение указанных разработок позволит при подрыве ВМГ генерировать мощные импульсы, спектр которых перекрывает диапазон 1.7 ГГц либо 5.30 ГГц. Этот результат был бы крайне интересен с прикладной точки зрения. Еще одним перспективным направлением является создание запитываемых от ВМГ генераторов сверхкоротких импульсов.

Прогнозируемые потенциально возможные характеристики генераторов излучения,

разрабатываемых в рамках неядерных систем СВЧ-систем, представлены в таблице 4.

К числу наиболее приоритетных направлений исследований в области разработки мощных электромагнитных излучателей на ближайшие 5-10 лет следует отнести:

• Разработка полупроводниковых генераторов, обеспечивающих формирование на расстояниях до десятков метров сверхкоротких импульсов электромагнитного излучения длительностью порядка 50 пс с амплитудой напряженности электрического поля до 50 кВ/м и импульсов длительностью 100...300 пс амплитудой напряженности электрического поля до 500 кВ/м с частотой повторения до 10 кГц.

• Разработка генераторов сверхкоротких импульсов на основе электровакуумных приборов, обеспечивающих среднюю мощность

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

142 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Таблица 4

Прогнозируемые характеристики ЭМ излучения для различных типов СВЧ-систем

Тип СВЧ-генератора Характеристики

Импульсная мощность Длительность импульса Средняя частота, ГГц Ширина спектра, % Частота повторения, кГц Расходимость, рад (тип антенны)

м о б и л ь н ы е Традиционные (клистрон, магнетрон и др.)1 до 1 ГВт 1...10 мкс 1...10 0.1 до 1 0.01 (ФАР)

Твердотельные2 до 10 ГВт единицы нс 0.1...10 50...100 до 10 нет данных (ФАР)

Релятивистские

ЛОВ, магнетроны, клистроны и др. 1...5 ГВт десятки нс 1...10 1 до 1 0.01 (зеркальная)

Пучково-плазменные до 1 ГВт 10 нс...1 мкс 1...50 100 до 0.1 0.1 (рупорная)

Виркаторы 1...5 ГВт 10...500 нс 1...I0 10...100 единицы 0.1...0.01(зеркальная, рупорная)

Лазеры на свободных электронах до 10 ГВт десятки нс 35...100 1 до 10 0.01...0.001 (зеркальная)

з а б р а с ы в а е м ы е Виркаторы с запиткой от ВМГ до 1 ГВт 10...500 нс 1...10 10...100 моно- импульс3 0.2...0.05 (рупорная)

ЛОВ, магнетроны, клистроны и др. с запиткой от ВМГ до 1 ГВт десятки нс 5...35 1 моно- импульс 0.1...0.01 (рупор)

ВМГ прямого преобразования 0.1...100 МВт 10 нс...1 мкс 0.1... 100 100 моно- импульс 4п

Пучково-плазменные усилители десятки кВт непрерыв. 1...8 30...40 непрерыв. 0.1...0.2 (зеркальная, рупорная)

Твердотельные до 1 ГВт единицы нс 0.1...10 50... 100 до 10 нет данных (ФАР)

с т а ц и о н а р н ы е Традиционные (клистрон, магнетрон и др.) до 1 ГВт 100 нс...5 мс 0.3...300 0.1 до 1 0.001 (ФАР)

Традиционные с временной компрессией до 10 ГВт 1...10 нс 1...10 0.1 ...1 до 1 0.001 (зеркальная, ФАР)

Релятивистские 1...5 ГВт десятки нс 1...10 1 до 1 0.001 (зеркальная)

1 Для традиционных генераторов приводится выходная мощность всей системы, а не одного генератора

2 На выходе генераторов данного класса формируется видеоимпульс, который далее подается на специальную антенну

3 Возможно формирование пачки импульсов длительностью десятки икс с частотой следования импульсов в пачке десятки-сотни Гц

излучения до единиц МВт при длительности импульса порядка 1 нс и частоте их следования свыше 1 ГГц.

• Создание релятивистских пучково-плазменных СВЧ-генераторов с импульсной мощностью свыше 1 ГВт, обеспечивающих перестройку несущей частоты излучения в диапазоне 1...10 ГГц и работающих в импульсно-периодическом режиме с частотой следования импульсов до 1 кГц.

• Увеличение длительности импульсов

сверхмощных релятивистских генераторов

до единиц мкс с сохранением импульсной мощности на уровне 1 ГВт и реализацией импульсно-периодического режима работы с частотой следования импульсов до 1 кГц.

• Разработка взрывомагнитных генераторов,

обеспечивающих при подрыве взрывчатого

вещества генерацию последовательности нескольких импульсов.

• Разработка пучково-плазменных излучателей, запитываемых от взрывомагнитных генераторов.

• Разработка излучателей сверхкоротких электромагнитных импульсов, запитываемых от взрывомагнитных генераторов.

• Разработка фазированных антенных решеток, излучающих импульсы длительностью до 10 мкс гигаваттного уровня мощности.

2.1.5. СВЧ-ОРУЖИЕ

Исследование механизмов уязвимости ВВТ находится на этапе проработки возможности использования ЭМИ и микроволнового излучения для поражения ВВТ с уровнями энергии гораздо меньшими, чем требуется для реализации разрушающих механизмов

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 143 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

воздействия. Выявлено наличие разнообразных проявлений воздействия ЭМИ и микроволнового

излучения на радиоэлектронные и электрические системы, обусловленные сложностью конструктивного

Рис. 2. Концепции боевого применения различных типов СВЧ-оружия.

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

144 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

решения, элементной базой, различиями в предназначении, широким диапазоном используемых в работе электромагнитных частот и т.д.

Ожидалось, что уже в 2005 году должны быть завершены теоретические и экспериментальные работы по созданию базы данных механизмов и пороговых уровней поражения основных видов ВВТ.

Общая характеристика механизмов поражения ВВТ неядерными системами электромагнитного оружия и прогнозируемые варианты его боевого применения представлены на рис. 2.

Наиболее активно работы по созданию СВЧ-оружия проводятся в США и России. В последние годы исследования по данному направлению были развернуты во Франции, Англии, Германии, Израиле, Японии, Китае и Швеции. Все НИОКР по созданию СВЧ-оружия нацелены на создание образцов оружия для решения следующих задач: дезорганизации

боевого управления, разведки и связи в стратегическом и тактическом масштабах; защиты объектов от высокоточного оружия с любыми системами наведения; подавления систем ПВО и ПРО; вывода из строя космических объектов; противоминной

борьбы. Уже в ходе войны в Персидском заливе США были проведены испытания опытных образцов СКР “Томагавк” (Block IV) с экспериментальной СВЧ-боевой частью и авиабомб BLU-109, BLU-113 с СВЧ-боевым оснащением. Динамика финансирования исследований и технологических разработок по созданию СВЧ-оружия (по заказчикам министерства обороны США) представлена на рис. 3.

Американские исследования в области СВЧ-оружия ведутся в двух основных, взаимосвязанных направлениях:

• разработка комплексов СВЧ-оружия

стратегического назначения (относятся наземный СВЧ-комплекс противокосмической обороны, ядерное СВЧ-оружие и крылатые ракеты “Томагавк” морского базирования);

• создание комплексов СВЧ-оружия тактического назначения.

Созданием тактического СВЧ-оружия занимаются практически все заказывающие управления министерства обороны США. При этом для тактического СВЧ-оружия ввиду общей развиваемой технологической базы (СВЧ-генераторы, мощные усилительные модули и антенные системы, источники энергоснабжения и т.п.) характерно функциональное сближение или унификация с перспективной радиолокационной техникой и средствами радиоэлектронной борьбы. В частности, в разработках тактического СВЧ-оружия рассматривается концепция комплекса, производящего в режиме пониженной мощности радиолокационное обнаружение и сопровождение цели, а в режиме максимальной мощности — ее функциональное или силовое поражение. В качестве типовых целей поражения

Рис. 4. Классификация существующих и разрабатываемых видов СВЧ-оружия.

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

мощным СВЧ излучением рассматриваются цифровые спецвычислители систем управления МБР, ТР, ОТР, системы предохранения и взведения боевого оснащения ракет, электрические устройства подрыва мин и фугасов, навигационные приемники системы “ГЛОНАСС”, РЛС систем ПВО/ПРО, РЭА ГСН ЗУР и ракет класса “воздух-воздух” и др.

Анализ существующих и разрабатываемых видов СВЧ-оружия, способов боевого применения позволил сформировать общую схему их классификации (рис. 4) и выявить общие перспективы развития таких систем в США на период до 2017 г. (таблица 1).

В области создания электромагнитного оружия (СВЧ-оружия) интенсивно разрабатываются следующие типы источников мощного СВЧ излучения:

• источники на основе СВЧ-генераторов и

фазированных антенных решеток, суммирующих мощности отдельных СВЧ-генераторов в

узконаправленный пучок СВЧ излучения;

• СВЧ-генераторы на релятивистских электронных пучках;

• источники квазиизотропного, в том числе и широкополосного СВЧ излучения на основе взрывомагнитных генераторов;

• СВЧ-генераторы на основе специальных ядерных боеприпасов сверхмалой мощности.

Источники на основе СВЧ-генераторов и

фазированных антенных решеток — это СВЧ-устройства, суммирующие мощности маломощных СВЧ-генераторов или усилителей, возбуждаемых одним задающим генератором. В качестве задающего генератора используются магнетроны и клистроны. В настоящее время наиболее проработанными являются вопросы создания СВЧ-источников на основе магнетронов, компрессионных формирователей импульсов (основанных на длительном накоплении СВЧ энергии в объемных резонаторах и быстром выводе ее в нагрузку) и ФАР.

Импульсные генераторы на релятивистских электронных пучках представляют собой совокупность малогабаритного сильноточного ускорителя, работающего в импульсном режиме, и специальной электродинамической системы, в которой энергия электронного пучка трансформируется в энергию СВЧ излучения.

Источники квазиизотропного, в том числе и широкополосного СВЧ излучения на базе взрывомагнитных генераторов представляют собой устройства однократного применения, основанные на преобразовании химической энергии конденсированных взрывчатых веществ в электромагнитную энергию СВЧ диапазона. Различают два класса взрывомагнитных генераторов: с релятивистскими СВЧ-источниками и прямого преобразования (ВМГ частоты и ударно-волновые излучатели).

Взрывомагнитный генератор выступает в качестве источника питания для релятивистского генератора однократного действия. Принцип работы состоит

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 145 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

в преобразовании импульса тока, формируемого ВМГ, с помощью специальных трансформаторов и обострителей напряжения в высоковольтный импульс напряжения, подаваемый на вакуумный диод релятивистского генератора (виркатора, гиротрона, черенковского генератора и т.п.). На выходе таких устройств получаются однократные относительно узкополосные импульсы. Принцип действия взрывомагнитного генератора частоты основан на усилении первоначального магнитного поля, образованного системой постоянных магнитов за счет работы, совершаемой продуктами взрыва над перемещающимся сердечником ВМГ, последовательно замыкающим витки контура и уменьшающим его индуктивность. Часть энергии высвечивается в виде СВЧ излучения витками контура, выступающего в роли эффективно излучающей спиральной антенны (для низкочастотных гармоник тока контура).

Принцип действия ударно-волнового излучателя (УВИ) основан на реализации процессов компрессии магнитного поля с помощью ударной волны в твердом теле (в исходном состоянии — диэлектрика) мощной сходящейся ударной волной. На фронте ударной волны реализуется переход вещества монокристалла в состояние металлической проводимости и создается режим излучательной магнитной кумуляции, происходит сверхбыстрая релаксация энергии, запасенной в монокристалле за счет быстрого изменения магнитного поля.

Среди источников излучения на базе специальных ядерных боеприпасов сверхмалой мощности, трансформирующихся при термоядерных или ядерных реакциях в источники энергии направленного потока СВЧ излучения, различают два класса: генераторы квазикогерентных СВЧ-импульсов, использующие для генерации электродинамические системы, аналогичные применяемым в источниках на релятивистских электронных пучках, и генераторы коротких двухполупериодных электромагнитных импульсов широкого спектра. В настоящем прогнозе перспективы ядерных генераторов не рассматриваются.

Особое место среди уже созданных прототипов электромагнитного оружия занимает “ВЧ-бомба” (E-bomb). Предполагается, что “ВЧ-бомба” будет запитываться от ВМГ, пьезоэлектрических генераторов, либо специализированных ядерных боеприпасов. Рассматриваются варианты, в которых в качестве антенной системы “ВЧ-бомбы” будут использованы специальные (металлизированные) парашютные стропы.

Весьма перспективными в рамках этого направления являются исследования по изучению новых особенностей (эффектов) взаимодействия сверхмощного излучения с веществом. В частности, интенсивно разворачиваются работы по изучению особенностей релятивистского режима

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

146 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

взаимодействия с помощью лазеров петаваттной мощности. Уже доказано, что взаимное притяжение токов, образуемых “быстрыми” заряженными частицами внутри самофокусирующихся

филаментов излучения, приводит к их слиянию в один канал с многократно увеличенной плотностью энергии излучения.

Таким образом, в области создания мощных электромагнитных генераторов можно выделить следующие основные направления исследований и разработки:

• разработка устройств традиционной и релятивистской СВЧ-электроники, генерирующих импульсы длительностью десять и более периодов несущей частоты;

• разработка генераторов сверхкоротких электромагнитных импульсов, длительность которых не превышает 2...3 полупериодов колебаний;

• создание электромагнитных излучателей с запиткой от взрывомагнитных генераторов тока.

2.2. СРЕДСТВА НАПРАВЛЕННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЧЕЛОВЕКА

Исходя из реально существующих, потенциальных и гипотетических возможностей реализации оружия нелетального действия, принято выделять один из возможных его видов — электромагнитое оружие нелетального действия (ЭОНД).

В исследованиях по изучению механизмов воздействия ЭМИ на организм человека обычно выделяют энергетические и информационные процессы. Наиболее полно к настоящему времени изучено энергетическое воздействие СВЧ излучения относительно высокой интенсивности.

В зависимости от частоты и мощности воздействия радиочастотных излучений на человека наблюдаются следующие эффекты: нарушение работы головного мозга и центральной нервной системы, ощущение шумов, свиста, временный вывод из строя, поражение внутренних органов с определенной вероятностью смертельного исхода. Современные оценки характера

биологического действия электромагнитного поля (ЭМП) в интересах создания оружия нелетального действия представлены на рис. 5.

Наиболее ускоренными темпами ведутся разработкималомощныхэлектромагнитныхустройств для кратковременного подавления психоволевой устойчивости (управления деятельностью нервной системы) человека. С точки зрения воздействия на биологические объекты электромагнитные излучения таких устройств характеризуются, в основном, несколькими биотропными параметрами. Наиболее важными из них являются интенсивность и частота воздействующего ЭМП.

Как показывает анализ, механизмы информационного воздействия на человека сравнительно малых мощностей СВЧ излучения изучены крайне слабо. В 70-х годах сообщалось об открытии в США так называемого эффекта радиослышимости (радиозвука). Эффект якобы заключался в том, что люди, находившиеся в мощном поле вещательных станций, начинали слышать “внутренние голоса”, музыку и тому подобное. Наличие эффекта объяснялось возможностью детектирования модулированных несущих колебаний радиостанции во внутренних нелинейных средах организма человека с последующим преобразованием в сигналы, воспринимаемые слуховым нервом. В ходе проведённых в первой половине 70-х годов исследований были выявлены пороговые мощности возникновения эффекта в СВЧ диапазоне в импульсном режиме. Ощущение слышимого звука возникает у человека при облучении импульсно-модулированным электромагнитным излучением СВЧ диапазона. В том случае, если частота повторения импульсов СВЧ излучения лежит в звуковом диапазоне частот, ощущаемый звук обычно напоминает высокочастотный свист, похожий на звон в ушах, возникающий при резком изменении давления или различных ушных заболеваниях. Наиболее чувствительной к облучению является теменная область головы. При облучении затылочной и височной областей данный эффект проявляется несколько слабее.

Максимальная чувствительность жиг ттани, регуляция биоритмов (частота ЭМП 6-20 Гц; уровень 1U Вт/ем1) ОБОЙ

Нагрев глубинных отделов мозга, наг сочньи долой, гемодннамнчеежне пар в периферическом кровообращении (частота ЭМП 1МТ ] 200 МГц; уровень 100 мк Вт/ем2) рев. эн* Г ГЕПСННЯ L * ^ ^ и

Неустойчивость пульса, иткеншиа сн веского объема крови,артериального ння. спазм периферических сосудов ! (ч&сгйта. ЭМП 460 МГц; уровень 50 ыкВт/см2) стояк- || давле- i Щ

Наибольшее рМденСчвне на ЦНС, при ном воздействии нарушение регулярна пни высших вегетативных органов (частотаЭМП КМООГТи; уровень LD мВт.'см1} 'UlHTtillb- 1 гйфунв- [ * III

Рис. 5. Характеристика биоэффектов, возникающих при энергетическом воздействии ЭМП на человека.

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

К настоящему времени установлено, что при частоте 3 Гц с длительностью импульса ~ 20 мкс энергетический порог радиослышимости составляет 10 мкДж/см2.

Как показал проведенный анализ, для объяснения эффекта радиозвука наибольшее распространение получила научная гипотеза теплового механизма воздействия. Согласно этой гипотезе, СВЧ воздействие сопровождается крайне незначительным повышением температуры головного мозга, что может приводить к эффектам вибрации, связанным с расширением ткани. Однако полная физическая картина является достаточно сложной и для ее объяснения прогнозируется рост числа исследований в направлении изучения временной синхронизации потоков нервных импульсов в восходящих нейронных структурах слухового аппарата. Можно ожидать, что в перспективе возможно создание ЭОНД на эффекте радиозвука, способного обеспечивать как психологическую обработку небольших групп военнослужащих (подразделений противника, террористических формирований и т.д.), так и больших масс населения.

В США работы по ЭОНД проводятся в рамках комплексной целевой программы “Joint Non-Lethal Weapons Program” (JNWLP). В начале 2000-х годов по заказам министерства обороны США были проведены фундаментальные и прикладные исследования по разработке технологии применения импульсного электромагнитного излучения (миллиметрового диапазона волн) для нелетального воздействия на биологические объекты. Разработанная технология получила название “Active Denial Technology” (ADT). На ее основе в рамках проектов прикладных исследований и технологических разработок министерства обороны США ведутся работы по созданию макетных образцов оружия нелетального действия - “Систем активного СВЧ-воздействия” (Active Denial System - ADS)1. Надо отметить, что базовые технические характеристики нового оружия типа ADS к настоящему времени неизвестны.

Имеющиеся сведения позволяют выделить следующие особенности технологии ADT. В основе технологии лежит свойство непереносимости термически индуцированной боли, создаваемой путем нагревания кожи направленным интенсивным ЭМИ в 3-х мм диапазоне волн (в разных источниках приводятся частоты от 94 до 96 ГГц). В этом диапазоне ЭМИ проникает в ткани кожи на глубину до 0.3 мм, где расположены болевые рецепторы. Параметры

'в 2003 году исследования и разработки по созданию ADS предусмотрены проектами № 7757 программный элемент PE 0602202F (прикладные исследования с объемом финансирования 4.6 млн. долл.), № 3552 программный элемент PE 0603605F (технологические разработки с объемом финансирования в размере 2.012 млн. долл.). В перспективных планах НИОКР министерства обороны США (JWSTP-2002, DTO-2002)

определено, что работы по созданию мобильного вариант ADS (на базе автомобиля HMMWW) должны быть завершены до 2006 года, а на авиационном носителе - в период 2010-2012 годов.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 147 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

ЭМИ выбраны таким образом, что его действие не вызывает ожогов и стойких повреждений, а происходящие болевые эффекты имели небольшую продолжительность. Возможности частотно-модулированных сигналов в системе ADS неизвестны. Однако, если предположить, что модуляция обеспечена должным образом, то ADS может оказаться не только тепловым оружием, но и средством, вызывающим помрачение сознания.

Следует также отметить, что к настоящему времени наметилась устойчивая тенденция роста исследований разнообразных биологически значимых эффектов действия электромагнитных излучений на важнейшие функциональные системы организма, такие как нервная, эндокринная и гуморальная. Прогнозировать их результаты на долгосрочную перспективу не представляется возможным в силу большой засекреченности работ и существенных расхождений в экспериментальных результатах. Однако можно ожидать, что до 2015 г. будут разработаны генераторы слабого ЭМИ, способные эффективно влиять на биохимический и клеточный гомеостаз, модифицировать центральную нервную систему, изменять клеточную морфологию, т.е. потенциально способные оказывать на человека нелетальное воздействие.

В целом, направления исследований в области создания электромагнитного оружия нелетального действия можно рассматривать как крайне перспективное (особенно в интересах борьбы с терроризмом), однако требующее решения целого ряда медико-биологических и радиофизических проблем.

3. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ВОЗМУЩЕНИЯ В ИОНОСФЕРЕ, СОЗДАВАЕМЫЕ ЕСТЕСТВЕННЫМ И ИСКУССТВЕННЫМ ПУТЕМ, КАК ИСТОЧНИК МОЩНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В ПРИРОДЕ Естественные магнитообразующие явления в природе начинаются и происходят в околоземной атмосфере, верхних ее слоях — ионосфере и магнитосфере, поэтому целесообразно коротко остановиться на основных характеристиках ионосферы, процессах образования ионосферного излучения, а также на роли магнитосферы в околоземных процессах и что представляют собой появляющиеся при этом управляемые плазмоиды.

3.1. ФИЗИКА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ МАГНИТОИЗЛУЧАЮЩИХ ЕСТЕСТВЕННЫХ ЯВЛЕНИЙ В ПРИРОДЕ

3.1.1. ИОНОСФЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Ионосфера(от ионы и греч. sphaira - шар) — ионизированная часть верхней атмосферы; расположена выше 50 км.

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

148 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Верхней границей ионосферы является внешняя часть магнитосферы Земли. Ионосфера представляет собой природное образование разреженной слабоионизованной плазмы, находящейся в магнитном поле Земли и обладающей благодаря своей высокой электропроводности специфическими свойствами, определяющими характер распространений в ней радиоволн и различных возмущений. Только благодаря ионосфере возможен такой простой и удобный вид связи на дальние расстояния, как радиосвязь [15].

Известно, что концентрация ионов и электронов в ионосфере распределена по высоте неравномерно: имеются области или слои, где она достигает максимума [15, 16, 17] (рис. 6).

Таких слоев в ионосфере несколько, они не имеют резко выраженных границ, их положение и интенсивность регулярно изменяются в течение дня, сезона и 11-летнего солнечного цикла. Верхний слой F соответствует главному максимуму ионизации ионосферы. Ночью он поднимается до высот 300-400 км, а днём (преимущественно летом) раздваивается на слои F и F с максимумами на высотах 160-200 км и 220320 км. На высотах 90-150 км находится область Е, а ниже 90 км область D. Слоистость ионосферы обусловлена резким изменением по высоте условий её образования.

Образование ионосферы. Наблюдаемые в ионосфере концентрации ионов и электронов есть результат баланса между скоростью ионизации и скоростью рекомбинации электронов и ионов (вплоть до их уничтожения) и др. процессов. Источники ионизации и процессы рекомбинации разные в различных областях ионосферы [18-20]. Основным источником ионизации ионосферы днём является коротковолновое излучение Солнца с длиной волны короче 1038А, однако важны также и корпускулярные потоки, галактические и солнечные космические лучи и др. Каждый тип ионизующего излучения оказывает наибольшее действие на атмосферу лишь в определённой области высот, соответствующих его проникающей способности.

Состав ионосферы. Под воздействием ионизующих излучений в ионосфере происходят сложные физикохимические процессы, которые можно подразделить на три типа: ионизацию, ионно-молекулярные

реакции и рекомбинацию, соответствующие также трём стадиям жизни ионов: их образованию, превращениям и уничтожению. 2

Изменения ионосферы. Ионосфера непрерывно изменяется. Различают регулярные изменения и возмущённые состояния. Поскольку основным источником ионизации является коротковолновое излучение Солнца, многие регулярные изменения ионосферы обязаны изменению либо высоты Солнца над горизонтом (суточные, сезонные, широтные изменения), либо уровня солнечной активности (11-летние и 27-дневные вариации).

После солнечных вспышек, когда резко усиливается ионизующее излучение, возникают так называемые внезапные ионосферные возмущения. Часто возмущённые состояния ионосфера связаны с магнитными бурями. Многие явления, которые происходят в верхней атмосфере и магнитосфере Земли, тесно связаны.

Характеристики ионосферных слоев. Закономерности изменения параметров ионосферы - степень ионизации или ионный состав и эффективный коэффициент рекомбинации различны в разных областях ионосферы; это обусловлено в первую очередь значительным изменением по высоте концентрации и состава нейтральных частиц верхней атмосферы.

В настоящее время изучение ионосферы продолжает развиваться в двух направлениях - с точки зрения её влияния нараспространениерадиоволн и исследования физикохимических процессов, происходящих в ней, что привело к рождению новой науки - аэрономии. Современная теория позволила объяснить и распределение ионов с высотой, и эффективный коэффициент рекомбинации. Ставится последующая задача, заключающаяся в построении единой глобальной динамической модели ионосферы. Выполнение такой задачи требует сочетания теоретических и лабораторных исследований с методами непосредственных измерений на ракетах и спутниках и систематических наблюдений ионосферы на сети наземных станций.

3.1.2. ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ О ТИПОВЫХ ИЗМЕНЕНИЯХ В СТРУКТУРЕ МАГНИТОСФЕРЫ

Магнитосфера — область околоземного пространства от 10 до 25 радиусов Земли, занятая её геомагнитным полем. Ее границы и конфигурация определяются обтекающим Землю солнечным ветром — постоянным потоком гелиево-водородной плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. Процессы перестройки магнитосферы, локальные или крупномасштабные, являются существенными, если не основными факторами возмущенной магнитосферы, создавая в ионосфере авроральные радиации, полярные сияния и магнитосферные суббури,. В работе [21] отмечается, что магнитосфера редко бывает спокойной. Возмущения разделяются на три типа: полярные перманентные возмущения, суббуревая активность, магнитные бури.

Авроральные радиации. Чаще термин "авроральная область" переводят как "северные сияния". Это связано с

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

тем, что в полярных районах Земли на больших высотах в ионосфере существуют неоднородности, названные авроральными [21-23]. Это возбужденные ионы газов, соединившиеся в так называемые плазменные канаты, протянутые вдоль силовых линий магнитного поля Земли. Они имеют длину в несколько десятков метров, а толщину всего около 10 сантиметров. Причины возникновения этих структур и их физическая сущность пока почти не изучены. В периоды солнечных бурь количество разогретых до степени свечения авроральных структур стремительно возрастает, и тогда они в виде северных сияний видны даже днем вплоть до экватора. В [21] выделяют две области - авроральную магнитосферу, главную область обитания авроральной радиации, расположенную в пределах области квазизахвата (ОКЗ) и магнитосферный хвост, где потоки энергичных частиц появляются эпизодически, на короткое время (рис. 7). ОКЗ—область неустойчивой радиации находится между радиационным поясом и хвостом магнитосферы.

Авроральная радиация появляется во время магнитосферных суббурь, причем на разных стадиях, фазах суббури действуют несколько механизмов ускорения частиц, поэтому авроральную радиацию следует разделять на несколько типов по происхождению, характеру временных вариаций и энергетическому спектру.

Область, в которой возникает и сохраняется на некоторое время поток свежеускоренных частиц (авроральная магнитосфера), находится внутри ОКЗ. Ее мгновенные и среднестатистические границы не совпадают с границами ОКЗ, так как определяются не только конфигурацией магнитного поля, но и величиной и глубиной проникновения крупномасштабного электрического поля конвекции и динамикой суббуревого процесса в целом.

Энергетические спектры авроральных протонов находятся в диапазоне от 100 эВ до 500 кэВ на подготовительной фазе суббури. Три энергетических области, три популяции протонов можно здесь выделить: низкоэнергичные 0.1-5

Рис. 7. Зависимость положения границ овала полярных сияний от уровня магнитной активности: область квазизахвата — авроральная магнитосфера.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 149 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

кэВ, большая изменчивость которых указывает на ионосферное происхождение, энергичные, выше 50-70 кэВ и промежуточные, единицы и первые десятки кэВ.

Таким образом, общим источником

ионосферных, магнитных возмущений и полярных сияний на активной фазе суббури является высыпание в атмосферу авроральных электронов.

Полярные сияния. Согласно принятой

классификации, формы полярных сияний делятся на три группы: лентообразные, диффузные и лучи [24-27].

К лентообразным формам относятся дуги и полосы, которые характеризуются непрерывной нижней границей. Дуги имеют вид арки, протянутой с запада на восток с правильным, обычно резко очерченным нижним краем. Часто встречаются мультиплетные дуги с интервалом 30-40 км. Если нижний край сияний неправильный и содержит изгиб или складку, форма сияния называется полосой. Полоса обычно более подвижна, чем дуга.

Диффузные формы сияния могут иметь вид пятен с нечеткими границами, напоминающих облака, освещенные луной, и вид вуали, которая представляет собой протяженное однородное свечение, покрывающее большую часть неба. Пятна возникают обычно в зоне полярных сияний на последней стадии развития явления.

Так называемые лучи представляют собой узкие пучки света, расположенные в пространстве вдоль силовых линий магнитного поля Земли, которые подразделяются на три группы (в зависимости от их длины): короткие (яркие у нижнего края и бледнеющие с высотой), средние (одинаковая яркость по всей высоте) и длинные (обычно однородные по яркости, но довольно слабые). Могут также наблюдаться пучки лучей, расположенных тесно друг около друга либо разбросанных. Часто лучи наблюдаются одновременно с другими формами.

По международной классификации существует три типа структур элементов сияний: однородная,

волокнистая (бороздчатая) и лучистая. Однородным сияние считается в случае, когда в нем отсутствует внутренняя структура свечения, без видимых лучей. Волокнистая структура состоит из довольно беспорядочных полосок или волокон, полоски направлены, в основном, по параллели и могут представлять собой достаточно регулярные структуры свечения, разделенные темными промежутками. Лучистая структура свечения как бы соткана из массы отдельных, часто мерцающих лучей.

Магнитосферные суббури.. Термин суббуря (substorm) был введен в 1961 году С-И. Акасофу (Syun-Ichi Akasofu) для обозначения авроральных возмущений в зоне сияний длительностью порядка часа. Со временем термин "магнитосферная суббуря" объединил совокупность многих процессов в ионосфере и магнитосфере.

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

150 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Мощность суббурь можно оценить по максимальной величине составляющей магнитного поля (от —100 до 1000 нТ) и по площади охваченного возмущением пространства, по протяженности экспансии суббури к полюсу. Суммарная разность потенциалов оценивается в 40-100 кВ. По поводу физического механизма возникновения электрического поля до сих пор не существует единого общепринятого мнения.

Наибольшее распространение получила идея связи электрического поля с вихревой крупномасштабной конвекцией плазмы в хвосте магнитосферы, поэтому его часто называют полем конвекции. Конвективное поле усиливает и сдвигает к Земле дрейфовый ток в зоне квазизахвата, что меняет конфигурацию магнитосферы, вытягивая силовые линии в хвост. Магнитное поле в долях хвоста растет за счет переноса магнитного потока с дневной стороны, и толщина плазменного слоя в хвосте уменьшается. Вместе с тем, конвективная гипотеза столкнулась с рядом трудностей:

• во-первых, идея ламинарных течений плазмы в хвосте не подтверждается экспериментом, скорости хаотического движения на порядок превышают направленную компоненту;

• во-вторых, регистрируемые быстрые изменения

электрического поля не обеспечиваются медленным процессом раскручивания

конвективного вихря.

По наблюдениям полярных сияний они характеризуются фазами экспансии и затухания.

Фаза экспансии прослеживается время от времени по наблюдениям полярных сияний, которые возникают на севере и движутся к югу (диффузные дуги) и является наиболее ярко выраженным процессом активной фазы. При этом до сих пор остается неясным, почему некоторые возмущения приводят к экспансии, а другие — нет. Возможно, существенное подавление экспансии может вызываться электрическим полем солнечного ветра. Если начало суббури было спонтанным и межпланетное магнитное поле остается отрицательным, тогда экспансия подавляется и ее пространственный пробег ограничивается несколькими градусами. С другой стороны, часто суббури начинаются тогда, когда меняется знак с отрицательного на положительный; при этом электрическое поле уменьшается и не препятствует экспансии.

Активные формы сияний, могут быть не очень яркие, как вначале, которые продолжают возникать и двигаться по небу. Экваториальнее аврорального выступа развиваются пульсирующие сияния, в основном в виде пятен, таким способом магнитная ловушка освобождается от избытка авроральных частиц. На западном фланге активного сияния, в области резкой границы его выпуклости, течет мощная струя продольного тока, разделяются популяции

частиц, и готовится новая интенсификация суббури с расширением скачком к западу.

Фаза затухания. Граница между активной фазой и фазой затухания довольно условна. Так же условно и время окончания фазы затухания. Магнитосфера возвращается к спокойной структуре границ за 1-2 часа, если не происходит нового возмущения. Внешний радиационный пояс освобождается от избытка частиц, ускоренных во время суббури, довольно долго, отдельные типы микровсплесков рентгеновского излучения, свидетельствующие о сбросе частиц, наблюдаются и через сутки после сильной суббури.

В итоге рассмотренных вопросов в [24-27] сделаны следующие заключения. За полувековой период исследований магнитосферных возмущений достигнут значительный прогресс, и может даже сложиться впечатление, что структура, динамика, основные процессы магнитосферных возмущений понятны и идет процесс детализации, углубления в отдельные частные вопросы. Однако это впечатление ложное, так как до сих пор знание динамики и структуры электрических полей является недостаточным.

Электрические поля измеряются с большими трудностями и ограничениями, теоретики не могут прийти к общему мнению по ключевым вопросам возникновения электрического поля, его проникновения в магнитосферу и взаимосвязи с перестройкой конфигурации магнитного поля и потоков частиц.

Для полного прояснения физических понятий о типовых изменениях в структуре магнитосферы требуется также изучение многих вопросов в решении проблемы ускорения энергичных ионов. Ещё очень приблизительны представления о структуре и тонкой временной истории авроральных активизаций, о взаимосвязи суббурь и мировых магнитных бурь. Этого достаточно, чтобы убедиться в том, что в исследовании магнитосферных возмущений еще многое впереди.

Что такое плазмоид. Вообще в настоящее время предполагаются два принципиальных способа воздействия на ионосферу — распыление в ней химических реагентов и "накачка" избранных участков сфокусированными пучками радиоволн, "возбуждение" атомов. Таким образом можно воздействовать на авроральные потоки заряженных частиц в районе Северного полюса, которые потом распределяются вдоль магнитных силовых линий Земли на огромные расстояния, или создавать локальные высокоионизированные области ионосферы — плазмоиды (размером обычно в несколько десятков километров).

В принципе плазмоиды не являются чем-то особенным. Ежедневно в атмосфере регистрируется несколько таких естественных образований, возникающих под действием "солнечного ветра" и быстро рассасывающихся. Но искусственные плазмоиды обладают одной отличительной

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

особенностью: пока действует "накачка" они стабильны и обладают заданными извне характеристиками.

Искусственные плазмоиды могут быть использованы, например, для улучшения радиосвязи, когда при определенных параметрах излучения накачки они превращается в гигантское зеркало, отражающее радиоволны. Но это лишь одна сторона медали. Стоит изменить параметры накачки и перед нами гигантская "глушилка" или, если заставить "возбуждённые" атомы синхронно сбросить энергию накачки, множество атомных лазеров, поражающих, в первую очередь, электронные системы потенциального врага.

Согласно [15] плазмоид — это плазменный сгусток, ограниченная конфигурация магнитных полей и плазмы. Натуральный плазмоид образуется при взаимодействии магнитного поля земли и солнечного ветра (см. рис. 7).

В свое время Никола Тесла получал шарообразные плазмоиды на резонансном трансформаторе при помощи высоковольтных разрядов [16-17]. Возможно использование генерируемых СВЧ-излучением плазмоидов в промышленности [15].

В настоящее время в литературе дается понятие автономным плазмоидам, когда магнитное поле плазмоида поддерживается собственными токами плазмы, и чем меньше при этом утечка энергии, тем дольше он может существовать [15]. Считается, что в изучении физики и происхождения естественных магнитоизлучающих явлений в природе исследование плазмоидов — возможный путь к получению, например, шаровой молнии в лабораторных условиях [15]. Это еще поясняется доказательствами, что образование плазмоидов происходит по модели шаровой молнии, согласно которой плазменную фазу удерживает тонкая молекулярно-кристаллическая оболочка, состоящая из электрически заряженных кластеров «скрытой» фазы воды [15]. И тогда можно приблизиться к более полному осмыслению решаемой проблемы в получении результатов, поясняющих более точное объяснение по образованию плазмоидов и по их управлению.

Правда, многое о форме плазмоидов было прояснено уже при жизни еще Циолковского, когда он высказывал гипотезу о существовании жизни на Солнце в плазменной форме, и о плазмоиде как источнике жизни на Земле. Было получено экспериментальное подтверждение того, что в определённых условиях плазмоиды могут размножаться, что иллюстрирует их потенциальную возможность быть основой для жизни [15]. Но этого недостаточно.

Плазмоидные образования в приземной тропосфере вблизи поверхности Земли образуются преимущественно над газовыделяющими

структурами и тектоническими разломами. Размеры плазмоидов колеблются от 3-5 см до 100 и более метров. Некоторые из них могут фиксироваться фотоаппаратом (инфракрасный и ультрафиолетовый диапазоны частот электромагнитных волн), в

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 151 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

редких случаях могут быть зафиксированы даже невооружённым глазом.

К плазменным образованиям в природе или так называемым плазмоидам сегодня принято относить не только неопознанные летающие объекты (НЛО), шаровые молнии (ШМ), но и все, что локализовано в свободном пространстве и светится какое-либо время без видимого потребления энергии [28-29].

Такимобразом,чтобыпонятьприроду плазмоидов, ученые и сочувствующие им любопытствующие люди не ограничиваются природными наблюдениями и описаниями очевидцев, пытаются все же получить плазмоиды хотя бы в лабораторных условиях.

3.2. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ВОЗМУЩЕНИЯ В ИОНОСФЕРЕ, СОЗДАВАЕМЫЕ ИСКУССТВЕННЫМ ПУТЕМ

Возможность влиять на окружающую атмосферу и возникновение геофизических возмущений искусственным путем, и прежде всего электромагнитными средствами воздействия, стала на рубеже XX-XXI веков предметом активных научных исследований. В силу непосредственной связи результатов таких исследований с условиями жизни на Земле, они стали также предметом широкого обсуждения в средствах массовой информации, прежде всего, электронных — в Интернете [см., напр., 30-42], основном ресурсе информационной инфраструктуры общества.

Для полного представления о таких воздействиях вначале остановимся на природных эффектах и их последствиях при других активных воздействиях на различные геосферы.

3.2.1. ПРИРОДНЫЕ ЯВЛЕНИЯ КАК РЕЗУЛЬТАТ АКТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА РАЗЛИЧНЫЕ ГЕОСФЕРЫ

Важной проблемой является оценка критериев воздействий на ту или иную геосферу, которые могут привести к планируемому эффекту. Примерный перечень геофизических эффектов и последствий от активных воздействий на различные геосферы, составленный на основании весьма ограниченных материалов, а также исходя из общих физических соображений, представлен в таблице 5. Здесь даются также возможные методы и средства воздействий. Очевидный подход к оценке таких критериев заключается в том, чтобы для начала сравнить общую энергию какого-либо естественного процесса с энергией активного воздействия.

Совершенно ясно, что за редким исключением (ядерные взрывы, астероидно-метеорное оружие) энергетика любых активных воздействий несопоставимо мала по сравнению с энергетикой их геофизических последствий.

Здесь будет целесообразным привести по материалам Интернета ряд примеров природных катастрофических явлений, которые пока по не совсем понятным, но предполагаемым причинам

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

152 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Таблица 5

Перечень эфф эектов и последствий при активных воздействиях на различные геосферы

Геосферы Методы и средства воздействия Эффекты и последствия

1 Литосфера, включая земную кору и почву - подземные и подводные ядерные взрывы или взрывы химических ВВ; - взрывы на шельфе или в прибрежных водах; - сейсмовибраторы или вибраторы в подземных выработках или скважинах, заполненных водой; - искусственное изменение траекторий падения астероидов и метеоров - инициирование землетрясений; - возможно усиление вулканических извержений и возникновение эффектов “цунами”; - изменение химического и вещественного состава почвы, в том числе радиоактивное и химическое загрязнения

2 Гидросфера (океаны, моря) - выброс в приземные слои атмосферы различных химически активных веществ или пылевых компонентов, влияющих на солнечное излучение; - создание регионального парникового эффекта, способного привести к образованию атмосферных явлений, возникающих, например, при развитии процесса Эль-Ниньо; - искусственное изменение траектории падения астероидов и метеоров - уничтожение планктона и других видов живых организмов; - развитие тайфунов, ураганов и штормов; - возникновение волн цунами и нагонных волн; - изменение погоды и возможно кратковременные изменения климата

3 Приземные слои атмосферы - выброс в атмосферу различных химически активных и аэрозольных (пылевых) компонентов; - воздействие электромагнитным СВЧ-излучением и тепловым потоком - увеличение осадков, приводящих к наводнениям; - ускорение таяния снегов и ледников; уменьшение осадков, приводящих к засухам; - возникновение разрушительных ураганов на различных широтах; - изменения прозрачности атмосферы и, как следствие, погоды в локальном или региональном масштабах

4 Озоносфера - выброс в озоносферу различных химических и выше веществ; - создание на высотах озоносферы искусственных образований, влияющих на распространение солнечного излучения; - воздействие УФ и СВЧ-излучений - создание новых и расширение существующих озоновых дыр и соответствующее увеличение интенсивности жесткого ультрафиолетового излучения, падающего на землю; - рост концентрации озона; изменение радиационного баланса атмосферы

5 Ионосфера - инжекция различных химических веществ (газообразных, дисперсных); - инжекция электронов, ионов; воздействие мощного ОНЧ, КВ и СВЧ-излучений, а также источников УФ-излучения; - взрывы химических ВВ - изменения в ионном и нейтральном составе среды с последующим значительным влиянием на функционирование различных радиотехнических и оптических средств; - инициирование высыпания заряженных частиц из различных слоев ионосферы; - вариации геомагнитного и электрического полей Земли локального и другого масштабов; - возникновение искусственных молний

6 Магнитосфера и околоземное космическое пространство - инжекция электронов и плазмы; - воздействие мощным ОНЧ-излучением; - выброс мелкодисперсных веществ (типа “иголок”); - взрывы химических ВВ - изменение магнитного поля Земли; - изменение электрического поля приземных слоев атмосферы; - возникновение искусственных или изменение параметров естественных радиационных поясов Земли; - возможность увеличения “космического мусора”

происходили на протяжении последних десятилетий на Земле.

Вскоре после окончания Второй мировой войны в США стали проводиться исследования по изучению процессов в атмосфере под влиянием внешних воздействий: "Skyfire" (образование молний), "Prime Argus" (вызов землетрясений), "Stormfury" (управление ураганами и цунами). О результатах этих работ нигде ничего не сообщалось. Однако известно, что в 1961 г. именно в США был проведен эксперимент по забрасыванию в верхние слои атмосферы более 350

«Шпинат» против партизан [31] Во время войны во Вьетнаме (1965-73 гг.) США использовали рассеивание йодистого серебра в дождевых облаках. Операция проходила под кодовым названием «Проект Шпинат» (Project Popeye). За пять лет было израсходовано 12 млн. фунтов на «засев» облаков для искусственного стимулирования проливных дождей для уничтожения посевов противника. Была размыта и так называемая тропа Хо Ши Мина — путь снабжения южновьетнамских партизан оружием и снаряжением. Во время операции «Шпинат» уровень

тыс. двухсантиметровых медных игл, которые резко изменили тепловой баланс атмосферы. В результате произошло землетрясение на Аляске, а часть побережья Чили обрушилась в Тихий океан.

осадков в пораженной зоне увеличился на треть: климатическое оружие успешно сработало!

Очень странные цунами. В начале 2003 г. американцы открыто объявили об испытаниях некоей «лучевой

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 153 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

Рис. 8. Вид волновых образований, вызванный с помощью плазмоида.

пушки» на Аляске [32], генерирующей управляемый плазмоид. Из указанного источника приводится снимок (рис. 8): огромная волна, образованная с использованием управляемого плазмоида, может обрушиться на любой прибрежный участок, нанося громадный ущерб.

В прессе через Интернет (темы: цунами,

климатическое оружие, природа, катаклизмы, катастрофы) за 2007 год отмечалось: «Прошло более двух лет после удара гигантских волн о побережье Индонезии, Таиланда, Сомали, Шри-Ланки и острова Суматра (декабрь 2004 г.). Предполагается, что испытание секретного геофизического оружия на Аляске вызвало цунами, которое унесло жизни более 400 тыс. человек в Индонезии, над штатом Теннесси пронесся торнадо, последствия - рис. 9 [33].

Загадочные погодные явления в России. В нашей стране частота загадочных природных явлений за последние 15 лет возросла в два раза. Даже в Сибирь пришли ураганные ветры, тропические ливни и смерчи — явление, которое раньше считалось абсолютно невозможным в нашем климате, не говоря уже о зимних оттепелях и заморозках в июле. К таким необычайным природным примерам можно отнести следующие:

• 29 мая 2002 г. в Кемеровской области смерч разрушил село Калиновка. Два человека погибли, 20 были ранены. До этого подобных природных явлений ни в Новосибирской, ни в Кемеровской областях не наблюдалось.

• Огромный, с голубиное яйцо град выпал в 2006 г. в населенном местечке Гагино на Нижегородчине. 400 домов начисто лишились крыши.

И вообще — только за июнь 2006 г. на Россию налетело 13 смерчей и ураганов. Они прошлись по Азову, Челябинску, Нижнему Новгороду (задели 68 населенных пунктов области), потом переместились в Башкирию и Дагестан. Разрушения были огромные.

Рис. 9. Удар гигантских волн о побережье Индонезии (слева), справа - последствия торнадо, пронесшегося над штатом Теннесси (апр. 2006).

Выскажем гипотезу: возможно, что сегодняшняя жара в центральных областях России — также результат действия такого оружия.

С действиями РЛС, с мощными электромагнитными излучениями связывают череду техногенных катастроф и странных климатических явлений, отмечавшихся в последние годы в Европе, Азии и Америке. Проект воздействия на ионосферу функционирует с 1960 г., когда США взорвали в ионосфере ядерную бомбу. Тогда стало очевидно, что ионосфера на такие воздействия реагирует: нарушения радиосвязи после взрыва

фиксировались почти целый месяц. С этого времени стали проводиться электромагнитные трансляции различной интенсивности и сопутствующие эксперименты в США (Колорадо), Пуэрто-Рико (Аресибо) и в Австралии (Армидейль). Примерно с этого же времени на планете начинаются частые катаклизмы и изменения климата. Теперь имеется возможное объяснение, почему погода стала менее предсказуемой.

В 2002 г. первый заместитель командующего Космическими войсками России, генерал Владимир Поповкин [41] в своем письме в ГД указал, что «при неаккуратном обращении с верхним слоем атмосферы могут быть катастрофические последствия планетарного характера». Его поддержал специалист по активным воздействиям в атмосфере Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Валерий Стасенко: «Возмущения в

ионосфере и магнитосфере влияют на климат. Воздействуя на них искусственно с помощью мощных установок, можно изменять погоду, в том числе глобально».

3.2.2. ПРЕДНАМЕРЕННЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

К настоящему времени в США сформирован мощный комплекс научных исследований и разработок, посвященных изучению и практическому применению новых эффектов распространения и взаимодействия электромагнитного излучения в радиочастотном диапазоне c искусственными (или естественными) ионосферными неоднородностями. Основная часть запланированных фундаментальных и прикладных исследований МО США связана с результатами реализации программы HAARP (High Frequency Active Auroral Research Program), программы высокочастотных активных авроральных

исследований, инициированной в 1990 году исследовательскими лабораториями ВВС, ВМС и крупнейшими университетами США. В рамках этой программы развернуто строительство научно-исследовательской станции Gakona (шт. Аляска) с мощной радиопередающей аппаратурой и новейшим комплексом измерительного оборудования. Данный проект тесно “увязан” с

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

154 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Рис. 10. Динамика технических возможностей радиопередающих комплексов.

исследованиями, проводимыми по программе HIPAS (исследовательская станция Fairbanks шт. Аляска).

В 2002 году строительство передающей станции Gakona (программа HAARP) было завершено, при этом ее технические возможности в настоящее время не имеют аналогов (рис. 10). Огромные энергетические возможности излучательной аппаратуры позволят проводить уникальные экспериментальные исследования в интересах всестороннего изучения радиофизических свойств ионосферы, отработки механизмов воздействия на нее и исследованию возникающих при этом различных вторичных эффектов.

Радиолокационный комплекс (РЛК) HAARP находится в 320 км северо-восточнее г. Анкориджа (широта 62°23' N, долгота 145°8' W). Выработка сигналов сверхнизкой частоты — это сегодня главная задача программы HAARP. В 1995 г. объект насчитывал 48 антенн и передатчики мощностью 960 киловатт. На сегодня компании BAE Systems удалось существенно повысить тактико-технические характеристики системы: на объекте «колосятся» уже 180 антенн высотой 24 метра каждая, совокупная мощность 360 ионосферных радиоизлучателей достигла 3.6 мегаватт [41]. Вся эта конструкция

занимает 15 гектаров земли у подножия гор (рис. 11). На ее создание ушло почти 20 лет и $250 млн [30-40]. Развертыванием комплекса и исследованиями на нем занимается "лаборатория Филипс", расположенная на базе ВВС США в Кэртлэнде, штат Нью-Мексико. Ей подчинены лаборатории астрофизики, геофизики и средств поражения Центра космических технологий военно-воздушных сил США.

Официально комплекс ионосферных

исследованийHAARPпостроендляизученияприродьI ионосферы и развития систем противовоздушной и противоракетной обороны. Предполагается использование HAARP для обнаружения подводных лодок и подземной томографии недр планеты. Однако многие исследователи утверждают, что, на самом деле, монстр на Аляске предназначен для воздействия на глобальные и локальные механизмы природы в районах расположения противников США. Ведь сегодня, используя оборудование HAARP, можно формировать плазмоиды и целенаправленно перемещать их почти в любую точку Северного полушария. Для России это означает практически полное накрытие с запада на восток, от Калининграда до Камчатки, и с севера на юг примерно до сорок пятой параллели. То есть до уровня Краснодара и Ставрополя.

Рис. 11. Радиолокационный комплекс HAARP.

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Если американцы построят установку типа HAARP и в Южном полушарии, то будут накрыты все страны, расположенные с южной стороны экватора. HAARP — отнюдь не столь безобидный проект, как это пытаются представить американцы. Результатом рискованных экспериментов могут стать глобальное похолодание, разрушение озонового слоя атмосферы Земли и непредсказуемое изменение климата на целых континентах.

3.3. СИСТЕМЫ (ОРУЖИЕ) НА НОВЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПРИНЦИПАХ

Содержание термина «геофизическое оружие» пока точно не определено. Однако подразумевается, что объектом воздействия такого оружия является окружающая природная (геофизическая) среда — литосфера, гидросфера, приземные слои атмосферы, озоносфера, ионосфера, магнитосфера, околоземное космическое пространство, которые объединены общим понятием — геосферы.

На современном этапе проблема создания и использования геофизического оружия серьезно возникла в конце 70-х — начале 80-х годов прошлого столетия. С 1987 года в СССР развернулись широкие теоретические и экспериментальные исследования по поведению различных геофизических сред (твердая земля, приземные слои атмосферы, озоносфера, ионосфера, магнитосфера, околоземное космическое пространство) при самых разнообразных активных воздействиях на них. Так, в одной из тем разрабатывались методы дистанционного влияния на очаг землетрясения слабыми сейсмическими колебаниями, которые, как известно, возникают при подземных взрывах ядерных или обычных химических ВВ даже относительно небольшой мощности. Это направление исследований в дальнейшем получило название «тектоническое оружие». Но после распада СССР от него отказались. Окончательные результаты не были обобщены и оформлены в какие-либо конкретные рекомендации. Подчеркнем, что такие же работы интенсивно проводились и в США.

Основные принципы оружия на новых геофизических принципах. Для оружия на геофизических принципах или как называется в [15] гипотетическое оружие, объектом воздействия является окружающая природная (геофизическая) среда. Доказательства существования такого оружия в настоящее время, в принципе, отсутствуют.

Идея геофизического оружия заключается в том, чтобы создать механизм искусственного вызывания и нацеливания на определённые районы природных явлений, приводящих к значительным разрушениям и жертвам. Среди таких природных явлений, прежде всего, называются следующие:

• землетрясения, тектонические разломы,

извержения вулканов и вызванные ими вторичные

катастрофы, к примеру, цунами;

• атмосферные катастрофы (торнадо, тайфуны,

смерчи, ливни), а также общее состояние климата

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 155 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

на определённой территории (засухи, заморозки, эрозия);

• разрушение озонового слоя над отдельными территориями, с целью «выжигания» и облучения естественной радиацией Солнца;

• воздействие на водные ресурсы (наводнения, цунами, штормы, сели).

Считается, что возможность скрытного применения геофизического оружия невелика, так как ряд стран, в том числе США, Россия, Германия, Франция, Великобритания и Япония имеют разнообразные системы мониторинга окружающей среды [15-17].

Тем не менее, под геофизическим оружием понимается оружие, поражающее действие которого основано на использовании в военных целях природных явлений и процессов, вызываемых искусственным путем. В зависимости от среды, в которой происходят эти процессы, оно подразделяется на атмосферное, литосферное, гидросферное, биосферное и озонное. Средства, с помощью которых стимулируются геофизические факторы, могут быть различными, но энергия, затрачиваемая этими средствами, всегда значительно меньше энергии, выделяемой силами природы в результате вызванного геофизического процесса.

Атмосферное (погодное) оружие — наиболее исследованный на сегодня вид геофизического оружия. Применительно к атмосферному оружию его поражающими факторами являются различного рода атмосферные процессы и связанные с ними погодные и климатические условия, от которых может зависеть жизнь, как в отдельных регионах, так и на всей планете.

На сегодня установлено, что многие активные реагенты, например, йодистое серебро, твердая углекислота и другие вещества, будучи рассеяны в облаках, способны вызывать проливные дожди на больших площадях. С другой стороны, такие реагенты, как пропан, углекислота, йодистый свинец, обеспечивают рассеяние туманов. Распыление этих веществ может осуществляться с помощью наземных генераторов и бортовых устройств, устанавливаемых на самолетах и ракетах.

В районах, где влагосодержание воздуха велико, указанным выше методом можно вызывать ливневые дожди и тем самым изменять водный режим рек, озер, болот, значительно ухудшить проходимость дорог и местности, а в низменных районах вызывать наводнения. С другой стороны, если обеспечить искусственное выпадение осадков на подступах к районам с большим дефицитом влаги, можно добиться удаления значительного количества последней из атмосферы и вызвать в этих районах засуху.

Литосферное оружие основано на использовании энергии литосферы, то есть внешней сферы «твердой» Земли, включающей земную кору и верхний слой мантии. При этом поражающее действие проявляется в виде таких катастрофических явлений, как землетрясение, извержение вулканов, перемещение геологических образований.

Источником выделяющейся при этом энергии является напряженность в тектонически опасных зонах.

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

156 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Проведение рядом исследователей опытов показали, что в некоторых сейсмоопасных районах Земли с помощью наземных или подземных ядерных взрывов относительно малой мощности можно инициировать землетрясения, которые могут привести к катастрофическим последствиям.

Гидросферное оружие основано на использовании в военных целях энергии гидросферы. Гидросфера — это прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и твердой земной корой (литосферой). Она представляет собой совокупность океанов, морей и поверхностных вод.

Использование энергии гидросферы в военных целях возможно при воздействии на гидроресурсы (океаны, моря, реки, озера) и гидросооружения не только ядерных взрывов, но и крупных зарядов обычного взрывчатого вещества. Поражающими факторами гидросферного оружия будут сильные волны и затопления.

Биосферное оружие (экологическое) основано на катастрофическом изменении биосферы. Биосфера охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, которые взаимосвязаны сложными биохимическими циклами миграции веществ и энергии. В настоящее время имеются химические и биологические средства, применение которых на обширных территориях может уничтожить растительный покров, поверхностный плодородный слой почвы, запасы продовольствия и др.

Искусственно вызванные эрозия почвы, гибель растительности, непоправимый ущерб флоре и фауне вследствие применения различного рода химических средств, зажигательного оружия может привести к катастрофическому изменению биосферы и, как следствие, массовому поражению людей.

Озонное оружие основывается на базе использования энергии ультрафиолетового излучения, испускаемого Солнцем. Экранирующий озонный слой простирается на высоте от 10 до 50 км с максимумом концентрации на высоте 20—25 км и резким убыванием вверх и вниз. В нормальных условиях поверхности Земли достигает незначительная часть УФИ с X = 0.01-0.2 мкм. Основная ее часть, проходя через атмосферу, поглощается озоном, рассеивается молекулами воздуха и частицами пыли. Озон — один из наиболее сильных окислителей, убивает микроорганизмы, ядовит. Его разрушение ускоряется в присутствии ряда газообразных примесей, в особенности брома, хлора, фтора и их соединений, которые могут быть доставлены в озонный слой с помощью ракет, самолетов и других средств.

Частичное разрушение озонного слоя над территорией противника, искусственное создание временных «окон» в защитном озонном слое может привести к поражению населения, животного и растительного мира в запланированном районе Земного шара за счет воздействия больших доз жесткого УФИ и других излучений космического происхождения.

Несмотря на подписание большинством стран — членов ООН Конвенции 1978 года «О запрещении военного и любого иного враждебного использования средств воздействия на природную среду» и наличие возможности ведущих индустриальных государств осуществлять глобальный мониторинг физических параметров окружающей среды, ряд крупных корпораций и фирм промышленно развитых стран (в первую очередь США, Японии и Великобритании) в последние годы значительно расширили тематику исследований по активному воздействию на среду обитания человека, а также на процессы, способные оказывать существенное влияние на обеспечивающие космические системы (разведка, связь, навигация) [36].

Таким образом, анализ проводимых в последние годы исследований в области геофизического воздействия на окружающую среду свидетельствует о вероятности появления в XXI веке принципиально новых подходов к технологии создания некоторых видов геофизического оружия.

3.3.1. ПРОГРАММА «HAARP» - ПУТЬ К СОЗДАНИЮ ПЛАЗМЕННОГО ОРУЖИЯ

Суть военной технологии заключается в следующем: выше озонового слоя находится ионосфера -газовый слой, обогащенный электрическими частицами (ионами). Когда этот слой разогревается сконцентрированным пучком высокочастотных радиоволн мощными антеннами HAARP, создаются искусственные ионные облака, по форме близкие к оптическим линзам. Эти линзы могут использоваться для отражения низкочастотных волн и для образования энергетических «лучей смерти», фокусируемых в заданной географической точке.

В США одним из ключевых звеньев проекта создания глобальной противоракетной обороны стала разработка плазменного оружия - одного из разновидностей геофизического оружия. Его действие заключается в фокусировке в ионосфере высокоэнергетического СВЧ электромагнитного импульса, в результате чего рождается плазмоид - локализованная область высокоионизированного газа, или шаровая молния. Разогревая газ ионосферы, плазмоид приводит к образованию на Земле искусственных магнитных бурь, последствия которых сказываются также на навигационных системах, погоде и психическом состоянии людей. Действие системы заключается в том, что движущийся в атмосфере плазмоид оставляет за собою след нагретого воздуха с пониженным давлением — непреодолимое препятствие для летательных аппаратов. Летательный аппарат попадает буквально в жерло смерча и разрушается.

Новая мобильная «плазменная пушка MIRAGE», открыто разрабатываемая сейчас в США, будет выводить из строя системы связи и навигации противника в радиусе десятков километров. Прибор способен изменять состояние ионосферы - верхнего слоя земной атмосферы, который используется

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

как «отражатель» для передачи радиосигналов на большие расстояния. Плазмоид, сгенерированный в специальной микроволновой печи, будет выводиться ракетой на высоту 60—100 км и нарушать естественное распределение заряженных частиц. По мнению военных специалистов, таким способом можно избавиться сразу от нескольких проблем:

• во-первых, «лишняя» плазма будет создавать барьер для вражеских радаров, которые в обычных условиях благодаря ионосфере могут видеть летательные аппараты из-за горизонта;

• во-вторых, «плазменный щит» будет предотвращать контакт со спутниками, сигнал которых проходит сквозь атмосферу.

Это создаст сложности с ориентацией на местности, если для нее применяются GPS-приемники. Конструкция представляет собой небольшой фургон, который легко доставить к месту военных действий.

Невозможность контроля со стороны других стран над применением плазменного оружия делает его опасным не только для страны, на которую непосредственно направляется воздействие, но и для всего мира. США презентуют проект HAARP как исследовательский, но все же реализуется он, главным образом, в интересах Военно-воздушных и Военно-морских сил США. Как отмечалось в СМИ, специалисты в области ПРО считают, что именно программа HAARP в итоге «перерастет в ключевой компонент глобальной противоракетной обороны США».

3.3.2. ВОЗМОЖНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ В КАЧЕСТВЕ ОРУЖИЯ

В Интернете обсуждаются различные области

возможного военного применения системы HAARP, основные из которых следующие (здесь мы не рассматриваем самые экзотические) [36]:

• связь с подводными лодками на низких частотах;

• система предупреждения о ракетном и воздушном нападении;

• воздействие на радиоэлектронную аппаратуру, в частности — на связные и навигационные системы кораблей, космических аппаратов, самолетов, ракет противника, а также на наземные радиоэлектронные средства противника;

• геофизическое оружие - можно контролировать и изменять погоду над территорией другой страны или географического региона;

• оружие для организации масштабных аварий в электросетях, на атомных станциях, нефте- и газопроводах;

• противоракетная и противовоздушная (воздушнокосмическая) оборона — управляемый плазмоид может деформировать высокоскоростной поток перед летательным аппаратом или боевым блоком баллистической ракеты, приводя к отклонению их траектории от расчетных и даже к разрушению конструкции;

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 157 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

• воздействие на психическое и соматическое состояние людей;

• стимулирование землетрясений или цунами.

Насчет военных возможностей системы HAARP,

конечно, создается много мифов. В частности, о том, что она способна вызывать разрушение наземной инфраструктуры, включая трубопроводы и линии электропередач на больших площадях, а также уничтожать самолеты на аэродромах и ракеты в шахтах.

Российские эксперты считают, что при помощи направленного воздействия антенн типа HAARP вполне возможен такой "разряд" энергии плазмоидов и ионосферных токов, возникающих в приполярных областях, который способен вызывать серьезные эффекты "боевого" применения. Так, они утверждают, что вполне реальны следующие "боевые" эффекты:

• полный выход из строя электроники и систем управления самолетов и крылатых ракет;

• блокирование или полный выход из строя электронных систем баллистических ракет на разгонном (до отделения ступеней двигателей) и баллистическом (до отделения разделяющихся головных частей) участках траектории. В частности, при пусках ракет через приполярную зону, а также с подводных лодок в акватории Северного Ледовитого океана.

Однако, здесь еще раз следует напомнить, что речь идет о воздействиях именно в полярной зоне. Только там, где очень высоки плотность авроральных токов и энергия ионосферных плазменных образований, оказываются в полной мере реализуемы описанные выше "военные" эффекты. Определенные понятия о военном применении дает также взятый из Интернета поясняющий рис. 12 в виде карты-схемы.

На рис. 12 можно видеть, что именно в полярной зоне проходят, согласно российским доктринам стратегических ядерных сил (СЯС), основные баллистические траектории наших ракет, нацеленных на США.

Причем проходят они в ионосфере на высотах до 400600 км, где и можно "разряжать" накопившуюся энергию плазменных образований и ионосферных токов. Здесь же проходят основные боевые курсы наших стратегических бомбардировщиков с крылатыми ракетами, нацеленными

Рис. 12. Карта-схема основных траекторий ракет военного применения.

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

158 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

на США. Отсюда же предполагаются запуски (в том числе, "подледные" запуски) части ракет с российских атомных подводных крейсеров.

И именно в этой зоне:

• располагаются ("висят") американские спутники системы раннего предупреждения о ракетном нападении;

• здесь же размещены наиболее мощные наземные радарные станции НАТО, объединенные в "их" систему СПРН, - в Великобритании, Норвегии, Гренландии, на Аляске, на Алеутских островах;

• здесь же располагаются антенные поля первой активной системы HAARP на Аляске под Анкориджем, а также второй, спешно расширяемой аналогичной системы, - в Тромсё в Норвегии.

Однако, военное применение описанных эффектов — дело не простое. А если полярная зона в результате станет фактически непроницаемой для российских стратегических бомбардировщиков и ракет, то по каким траекториям они должны лететь на США? Безусловно, минуя полярную зону. То есть, тогда придется запускать их из "неудобных" районов" и по "неудобным", в том числе более длинным, баллистическим траекториям.

Тогда они должны будут лететь, прежде всего, через север Тихого океана, где их будут перехватывать системы ПРО и ПВО на кораблях США, на Аляске, а также сооружаемая база противоракет в Калифорнии.

И они должны будут лететь через Европу, где их будут перехватывать противоракеты в Польше и других странах, в том числе, в Скандинавии (которых к тому моменту будет не 10, а 50 или более), а также противоракеты с кораблей в Северной Атлантике и баз на Северо-Востоке США.

Считается, что все это может очень резко усложнять российским СЯС решение задачи эффективного ответного или, тем более, ответновстречного удара по целям в США.

И как мы, все-таки, должны в описанной ситуации относиться к такой "мелочи", как создание у наших границ, в Чехии и Польше (а далее, видимо, везде), системы ПРО? И что нам делать, если на первом этапе эта европейская ПРО окажется "маломерной", рассчитанной в основном на перехват крылатых ракет и их носителей, а далее - почему бы и нет? -"дополнится" эшелоном перехвата стратегических ракет на высоком баллистическом участке траектории?

Проанализировав статистику за последние десятилетие [40-45], можно найти убедительные доказательства о появлении страшного оружия, о котором никто не может предполагать, что может произойти с планетой в случае включения этой гигантской "лучевой пушки" на полную мощность. Согласно мнениям специалистов, мощность этого оружия в тысячи раз превышает мощность атомной 2

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

бомбы. Направив луч этой "лучевой пушки", например, на Англию, ее можно уничтожить в считанные секунды. Можно уничтожить всю ионосферу.

Пример успешных исследований в области вторичного излучения ионосферы, проведенных коллективом ученых Института динамики геосфер РАН с использованием специальных нагревных стендов, приводится ниже.

3.4. НАПРАВЛЕНИЯ РАДИОМОНИТОРИНГА ИЗЛУЧЕНИЯ НАГРЕВНЫХ СТЕНДОВ И ВТОРИЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИОНОСФЕРЫ

Нагревные стенды представляют собой новую технологию активных воздействий на ионосферу, в процессе которых проявляется комплекс разнообразных эффектов. Поэтому исследования этих воздействий требуют использования широкого класса как уже имеющихся, так и специально разработанных измерительных методов [43-46].

Целью данной работы является проведение теоретических оценок условий и характеристик системы радиомониторинга обнаружения и анализа сигналов излучения нагревных стендов и вторичного излучения возбужденной ионосферы.

Были установлены приблизительные значения уровней мощности сигналов на входе приемной аппаратуры систем радиомониторинга. Показана возможность приема слабых сигналов излучений на больших расстояниях до нагревных стендов.

На рис. 13 представлена схема [45] возможного определения координаты дальности до источника излучения в зависимости от значений угла места прихода волны при скачках распространения ионосфера-земля для случаев вторичного излучения ионосферы в точке А1 (схема 1) и стенда в точке А (схема 2).

Как видно из рис. 13 при пеленговании источника вторичного излучения ионосферы (точка А1) возможно определение дальности до пеленгатора системы радиомониторинга (точка С), в том числе в условиях скачков сигналов земля-ионосфера. Значение дальности определяется формулой:

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 159 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

где в — угол места пеленгуемого сигнала вторичного излучения ионосферы; Д2—расстояние по поверхности Земли между передающими и приёмными системами; R — радиус Земли; N — количество скачков на трассе распространения радиосигналов; H — высота F слоя над поверхностью Земли.

Аналогично при определении угла места при пеленгации излучения стенда или любого другого наземного источника в условиях переотражения сигналов от ионосферы возможно определение дальности от стенда (точка А) до приёмного устройства системы мониторинга (точка В), в том числе при многоскачковых режимах распространения радиоволн. Значение дальности от стенда до пеленгатора определяется как:

L =

arccos Rcos ^ -в!

R+H

К У

(5)

= arctg

ctg

Li

2NR

R

(R+h) si

sm-

L

(6)

Представленные зависимости позволяют с достаточной степенью достоверности определять дальность до места размещения нагревных стендов при условии определения приемной аппаратурой систем радиомониторинга углов прихода в источника радиоизлучения.

Уровень мощности сигналов на входе приемной аппаратуры систем радиомониторинга определяется как:

P = pg'kk';:k;y

4nD

(7)

где в — угол места пеленгуемого сигнала излучения стенда.

Одним из параметров идентификации излучения нагревного стенда при известных расстояниях между стендом (точка А) и приёмными устройствами системы мониторинга (точка В) является угол визирования прихода сигналов излучения стендов в, значение которого определяется формулой:

2NR.

Возможность приёма сигналов нагревных стендов аппаратурой системы радиомониторинга определяется характеристиками диаграмм направленности антенн этих стендов — уровнем и угловым распределением боковых лепестков.

На рис. 14 для диаграммы направленности антенны стенда HAARP, являющейся результатом расчета синтеза 180-элементной фазированной активной антенной решетки с А = 128000 м2, представлены графики зависимости дальности возможного обнаружения сигналов излучения стенда от высоты F слоя ионосферы.

где P — интегральная мощность передающих модулей нагревных стендов, G — коэффициент усиления бокового лепестка излучения ФАР в направлении системы радиомониторинга, К — интегральный коэффициент потерь при распространении радиосигнала на трассе, составляет в среднем в КВ диапазоне 0.9 на 1000 км; Kn — коэффициент потерь радиоволны при отражении от F слоя ионосферы; n — число отражений от F слоя ионосферы радиоволны на трассе нагревный стенд-приёмная аппаратура; К — коэффициент потерь радиоволн при отражении от поверхности Земли, среднее значение которого в КВ диапазоне длин волн при углах скольжения 5.. .30 градусов составляет 0.95; m — число отражений от поверхности Земли на трассе распространения; D — суммарная дальность распространения сигналов излучения; у — коэффициент потерь несовпадения поляризации сигналов излучения стендов и характеристик антенн приемной аппаратуры.

Оценки ориентировочных средних значений коэффициентов потерь, рассчитанных с использованием модели ионосферы IRI, равны при отражении от ионосферы в летнее время днём 0.01 и зимнее ночью 0.1. Уровень мощности в месте расположения приемной аппаратуры системы радиомониторинга будет равен в летнее время днём 5П0-11 Вт/м2 (напряженность электрического поля 7 мкВ/м, напряженность магнитного поля 2.1 рТ) и в зимнее время ночью 5П0-10 Вт/м2 (напряженность электрического поля 22 мкВ/м, напряженность магнитного поля 6.6 рТ) при значениях коэффициента поляризационных потерь 0.5 и дальности прохождения радиоволны порядка 4000 км (рис. 14), что обеспечивается при однократном отражении сигнала от ионосферы в условиях обнаружения излучения стенда HAARP, имеющего интегральную мощность 360 МВт и уровень боковых лепестков минус 0.1 относительно главного лепестка.

Важнейшей задачей эффективности системы мониторинга сигналов излучения нагревных стендов в условиях большого количества мешающих сигналов излучений радиостанций являются критерии идентификации сигналов этих излучений, определяющиеся:

• стабильностью и высокоточной информацией о местах размещения нагревных стендов;

• в большинстве случаев отличием сигналов излучения стендов от сигналов радиостанций по спектральным характеристикам;

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

160 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

• высокой корреляцией сигналов излучении стендов и сигналов вторичного излучения возбужденной ионосферы.

Реализация алгоритмов применения указанных критериевидентификации,атакжеалгоритмовадаптации к радиосигнальной обстановке в месте расположения приемной аппаратуры системы мониторинга путём исключения анализа предварительно обнаруженных сигналов мешающих радиостанций обеспечивает в реальном масштабе времени с высокой вероятностью обнаружение и проведение анализа сигналов излучения нагревных стендов [19-20].

Во время работы нагревного стенда имеет место генерация гармоник вторичного излучения ионосферы несущей частоты стенда до уровня 53.. .57 значения, т.е. практически до 180 МГц, а также возникают излучения на частотах модуляции от единиц герц до килогерц.

Высота вторичного излучения ионосферы в зависимости от частоты излучения нагревного стенда составляет примерно 90.300 км, т.е. как показано на рис. 13 этот источник условно может находится в точке А и трасса распространения сигналов вторичного излучения ионосферы будет отличаться от трассы распространения сигналов нагревного стенда, имея ввиду, что идет отражение от земной поверхности, а затем от ионосферы и т.д. Данный эффект распространения радиосигналов применим для КВ диапазона длин волн.

В низкочастотных диапазонах, и особенно единиц герц, радиоволны распространяются в естественном волноводе ионосфера-Земля, что определяет необходимость учета этих особенностей при создании аппаратуры радиомониторинга вторичного излучения возбужденной ионосферы.

Угол визирования сигналов в вторичного излучения ионосферы для КВ диапазона длин волн в месте расположения приёмной аппаратуры системы радиомониторинга (точка С, рис. 13) определяется формулой:

*• м п, ч-; . НОГМь.ч. Н-1 M-JlH'k**. 4-г

И-|0*ь

:т+* ]#*** |. км

Рис. 15. Зависимость углов прихода сигнала вторичного излучения ионосферы в2 от расстояния L при формировании сигнала в ионосфере на высотах Н = 30(0 км и Н = 100 км при N=1 и N=2.

в2=arctg

ctg—L---

(2N-1)R

R

(R+H) sin_L____

' ; (2 N-1) R

(8)

На рис. 15 представлены рассчитанные зависимости углов визирования вторичного излучения ионосферы для различных условий трассы распространения.

В общем случае уровень мощности на входе приемной аппаратуры системы мониторинга сигналов вторичного излучения ионосферы определяется, как:

P

PGKKnPKmKty 4nD 2

(9)

где G - коэффициент усиления главного лепестка ФАР нагревного стенда, К - коэффициент потерь трансформации мощности излучения нагревного стенда в мощность сигнала вторичного излучения ионосферы, величина которого в зависимости от состояния ионосферы и характеристик излучения нагревного стенда составляет 0.001-0.1%.

Значения мощности сигналов вторичного излучения, рассчитанные по формуле (9) на входе приёмных устройств системы радиомониторинга при дальностях 4000 км и при минимальном значении коэффициента трансформации 0.001% в КВ диапазоне длин волн для летнего времени днём, ориентировочно составят 5.8Н0-14 Вт/м2 (напряженность электрического поля 0.24 мкВ/м, напряженность магнитного поля 0.07 pT) и в зимнее время ночью 5.8Н0-13 Вт/м2 (напряженность электрического поля 0.78 мкВ/м2 напряженность магнитного поля 0.23 pT).

Отсутствие достаточно достоверных значений коэффициентов потерь, входящих в выражение (9) для низкочастотного диапазона длин, не позволяет оценить значения уровней сигналов вторичного излучения ионосферы в этом диапазоне. Однако с учетом имеющихся данных исследований распространения волн Шумана уровни сигналов в низкочастотном диапазоне длин волн будут иметь примерно такие же значения, что и для КВ диапазона.

Полученные значения уровней сигналов вторичного излучения являются оценочными и практически могут изменяться плюс-минус на порядок и более. Тем более, если эти уровни будут иметь тенденцию изменения в меньшую сторону, требуют разработки и внедрения новейших технологий создания высокой чувствительности и разрешающей способности приемной аппаратуры системы радиомониторинга, обеспечивающей необходимую вероятность обнаружения и анализа сигналов излучения ионосферы.

Решение задач создания с высокими характеристиками системы радиомониторинга, обеспечивающей большие площади пространства

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

обнаружения, анализ и идентификации сигналов источников радиоизлучения, возможно созданием пространственно распределённых систем радиоинтерферометров, построенных на основе приёмных унифицированных модулей, объединённых системами обработки и анализа обнаруженных источников радиоизлучения.

Пространственно-корреляционная обработка принятых каждым приёмным модулем сигналов обеспечиваетвозможность повышения эквивалентной чувствительности радиоинтерферометра и точности определения угловых координат источника радиоизлучения за счет формирования приемной фазированной антенной решетки.

Многофункциональность системы

радиомониторинга определяется её

возможностями обнаружения, анализа,

определения координат и идентификации принципиально всех источников радиоизлучения наземного, воздушного и космического базирования, излучающих в рабочем диапазоне частот радиоинтерферометров, а также проведения фундаментальных и прикладных исследований по распространению радиоволн и геофизических процессов в условиях воздействия на ионосферу мощного электромагнитного излучения. Частотный диапазон системы радиомониторинга целесообразно разбить на три поддиапазона: < 10 кГц, 10...100 кГц и 2...20 МГц.

Таким образом, при современных технологиях разработки радиоэлектронных систем практически реально создание систем радиомониторинга, обеспечивающих приём сигналов нагревных стендов и вторичного излучения ионосферы практически на всей территории России.

3.5. ВОЗМОЖНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ПРИМЕНЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ИОНОСФЕРНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ В ИНТЕРЕСАХ СОЗДАНИЯ ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВЫХ ВИДОВ ВООРУЖЕНИЙ И ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ.

В области создания средств направленного электромагнитного воздействия на окружающую среду важное место занимают исследования по формированию и военному применению искусственных ионосферных неоднородностей. Наибольший интерес здесь представляют разработки, связанные с формированием искусственных ионосферных неоднородностей (пробоя ионосферы), создаваемых в скрещенных пучках радиоизлучений. При этом в атмосфере создается искусственно ионизованная область, в которой концентрация заряженных частиц может значительно (на 3-4 порядка) превышать концентрацию окружающей плазмы. Такую область можно использовать для радиосвязи, отражая от нее

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 161 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

радиоволны. Пробой целесообразно осуществлять отдельными короткими импульсами, период повторения которых выбирается из условия слабого изменения концентрации плазмы между импульсами из-за процессов релаксации. При этом требуется весьма умеренная средняя мощность излучения, причем она быстро возрастает с уменьшением высоты пересечения пучков, места пробоя. На высотах свыше 70-80 км возрастают омические потери. Поэтому для создания искусственной ионизованной области наиболее благоприятным является диапазон высот от 30 до 70 км.

В зависимости от выбора диапазона радиоизлучающих средств, формирующих скрещиваемые пучки, формируются и размеры области повышенной ионизации. Так что в зависимости от конкретной решаемой задачи в качестве источников, формирующих пробой, могут быть использованы радиосредства диапазонов ВЧ .

СВЧ, а также открытые лазерные системы.

Перспективность использования таких

ионосферных искусственно создаваемых зеркал связывают не только с областью радиосвязи, но и с постановкой помех за счет отражения помехового сигнала от области ионосферы с повышенной концентрацией, а также с маскировкой наземных объектов (территорий) от радиолокационного наблюдения из космоса. Кроме того, здесь представляется весьма примечательной возможность создания “преднамеренной” помеховой обстановки над заданной территорией земной поверхности на основе использования нелинейных свойств ионосферной плазмы как в слоях E и F, так и в нижних слоях искусственно созданных областей с повышенной ионизацией, в частности, бигармоническом облучении их границы раздела с воздухом.

Проявление нелинейных свойств ионосферы было установлено с открытием эффекта Гетманцева (1980, г. Горький, СССР): при воздействии на нижнюю ионосферу мощным модулированным радиоизлучением естественные токовые системы ионосферы генерируют низкочастотное излучение на частоте модуляции сигнала облучения.

Бигармоническое облучение таких

поверхностей с повышенной концентрацией активных частиц существенно снижает энергетические затраты на излучаемые мощности ВЧ диапазона, а управление параметрами разностной частоты и способами ее манипуляции резко повышает оперативность реакции средств постановки помех радиолиниям противника на удалениях. Стремительно развиваются методы целенаправленного усиления произвольных составляющих спектра комбинированных частот, образующихся при смешении колебаний двух частот на нелинейностях ионосферы и, следовательно, повышения уровня генерируемого ионосферой необходимого помехового

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

162 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

(сигнального) излучения. Ориентация направления излучения может быть установлена либо на основе фазовых соотношений облучающих ионосферу колебаний, либо соответствующим размещением на местности их источников. Этот подход дает возможность управлять напряжением движения ионосферного тока с учетом магнитного поля Земли, следовательно, и направлением постановки помех в КНЧ ... НЧ на расстояниях 1500-2000 км при использовании в качестве постановщиков помех средств КВ диапазона со средней мощностью радиопередающих устройств.

Можно также предполагать, что к 2015 г. развитие исследований в области использования свойств искусственных

ионосферных образований (неоднородностей) позволит решать широкий спектр военных задач (рис. 16), таких как:

• поражение электронного оборудования ВВТ, систем энергетики, связи и телекоммуникаций, в том числе в укрытиях, за счет генерации мощного электромагнитного импульса неядерным способом;

• создание локальных изменений геомагнитного поля, а также магнитных и электромагнитных аномалий (бурь) в целях оказания влияния на погодные условия, объекты ВВТ и личный состав;

• скрытое “информационное” воздействие (облучение электромагнитным излучением НЧ,

Рис. 16. Концепции применения искусственных ионосферных образований в интересах создания принципиально новых видов ВВТ.

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

КНЧ, ОНЧ диапазонов) на личный состав в местах их дислокации;

• функциональное поражение узлов системы автоматики и самонаведения головных частей баллистических ракет, постановки мощных помех, а также защиты космических систем навигации и связи навигационной системы от воздействия средств РЭП;

• обнаружение и идентификация подземных объектов военного назначения (заглубленных командных пунктов, складов с химическим, биологическим и ядерным оружием, подземных коммуникаций и других вероятных целей);

• сверхдальнее обнаружение малозаметных воздушных и морских целей (загоризонтная локация);

• создание принципиально новых систем радиосвязи (боевого управления) с подводными лодками и заглубленными объектами в традиционных диапазонах 30-300 Гц и 3-30 кГц.

Надо отметить, что в рамках работ по проекту HAARP также рассматриваются вопросы, связанные с использованием крайне слабых переменных магнитных полей (КС ПеМП) в качестве фактора, воздействующего на психофизические характеристики человека, а также на организм человека в целом. Воздействие КС ПеМП, как правило, осуществляется на фоне постоянного магнитного поля Земли. Поэтому следует рассматривать биоэффекты модулированных или комбинированных магнитных полей (КМП) с крайне слабой переменной компонентой B (термин “биоэффекты КС ПеМП” используется для краткости, а также для того, чтобы подчеркнуть отличие механизма воздействия полей этого типа на биосистемы от воздействия КМП в других режимах).

1. Микротесловые поля. Со гласнооценкам экспертов, имеющиеся теоретические и экспериментальные данные свидетельствуют о том, что переменные МП могут индуцировать биоэффекты при величинах магнитной индукции, превышающих 10 мкТл, в то время как возможность биологического действия переменных МП при величинах B < 10 мкТл практически исключается. Такого рода заключения делаются на основании противоречивых данных относительно биоэффектов “микротесловых” полей, проводившихся во многих лабораториях мира начиная с первого сообщения испанских авторов (1982 год) о возникновении аномалий в развитии эмбрионов (тератогенные эффекты) при воздействии таких полей (работы финансировались ВМФ США). Можно предположить, однако, что противоречивость результатов, полученных при изучении влияния “микротесловых” полей на развитие эмбрионов обусловлена, в первую очередь, резкими различиями в параметрах (частота,

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 163 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

амплитуда, форма импульса) использовавшихся переменных магнитных полей и относительной сложностью регистрации и количественного описания аномалий в развитии эмбрионов. Очевидно, что для решения принципиального вопроса о “биологической эффективности” “микротесловых” полей более целесообразно использовать не импульсные, а синусоидальные магнитные поля и относительно простые тестсистемы. Действительно, результаты, полученные за последние 10 лет при использовании однотипного (синусоидального) КС ПеМП в работах четырех лабораторий США на биосистеме одного и того же типа, позволили сделать однозначный вывод о биологической эффективности “микротеслового” синусоидального магнитного поля (B = 1.2И0-6 Тл, fAC = 60 Гц). К настоящему времени биологическая эффективность “микротесловых” полей была показана для принципиально различных тестсистем и с использованием ряда различных комбинаций частоты и амплитуды. Однако вопрос

0 механизме действия “микротесловых” полей остается открытым.

2. “Нанотесловые” поля. Появляется все больше экспериментальных данных относительно влияния “нанотесловых” полей на свойства биологических и физико-химических систем. В частности, канадские ученые получили результаты исследований, свидетельствующие о возможности влияния таких полей на психофизические и другие характеристики физиологического состояния человека. Результаты ряда работ российских ученых свидетельствуют о том, что в основе биоэффектов “нанотесловых” и “микротесловых” полей может лежать их взаимодействие с водной компонентой биосистем.

3. “Пикотесловые” поля. Имеются лишь

единичные сообщения относительно лабораторных исследований возможной биологической

эффективности КС ПеМП “пикотеслового” диапазона. В одной из них сообщается о воздействии переменных электрических полей с параметрами, имитирующими шумановские резонансы (амплитуда

1 мВ/м, частота 10 Гц) на психофизические показатели человека, в другой была показана возможная роль шумановских резонансов в качестве суточного синхронизатора времени у человека.

Тем не менее, гипотеза о возможности воздействия магнитной компоненты шумановских резонансов на биосистемы до сих пор не подвергалась комплексной экспериментальной оценке. По-видимому, основная причина отсутствия открытых исследований по этому направлению заключается в априорном отрицании возможной биологической эффективности сверхслабых магнитных полей, характерных для резонансов Шумана. Следует особо отметить, что амплитуда магнитной компоненты шумановских резонансов на частоте 8 Гц составляет 1.3-3 пТл

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

164 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

(пикоТесла), т.е. близка к величинам магнитного поля на поверхности Земли, создаваемых в рамках программы HAARP.

3.6. ВЫВОДЫ

В результате проведенного анализа представленных материалов можно сделать следующие заключения. При этом прежде всего необходимо отметить, что все выводы, представленные по тексту и в заключении, не могут претендовать на исключительную достоверность, так как все освещаемые в настоящей работе проблемы, особенно в области создания особого климатического оружия, требуют ещё очень большого объема исследований как теоретического, так и прикладного характера. Тем не менее предварительные выводы могут быть следующие:

а) в области физики и происхождении магнитоизлучающих явлений в природе естественным путем

1. Физика происхождения магнитообразующих явлений начинается и происходит в окружающей атмосфере Земли:

• в ионосфере, в виде ионосферных излучений, величина которых зависит от концентрации ионов и электронов;

• в случае изменений в структуре магнитосферы

с образованием плазмоидов в процессе воздействия естественных природных

явлений (коротковолновое излучение Солнца, корпускулярные потоки, галактические и солнечные космические лучи и др.).

Каждый тип ионизирующего излучения оказывает наибольшее действие на атмосферу лишь в определённой области высот, соответствующих его проникающей способности.

2. Изучение ионосферы и её основных характеристик продолжает развиваться в двух направлениях — её влияние на распространение радиоволн и исследования физико-химических процессов, происходящих в ней, что привело к рождению новой науки — аэрономии.

3. Процесс перестройки магнитосферы, локальный или крупномасштабный, является существенным, если не основным фактором возмущенной магнитосферы, создавая в ионосфере авроральные радиации, полярные сияния и магнитосферные суббури. Общим источником ионосферных, магнитных возмущений и полярных сияний на активной фазе суббури является высыпание в атмосферу авроральных электронов.

4. Для полного прояснения физических понятий о типовых изменениях в структуре магнитосферы требуется также изучение многих вопросов в решении проблемы ускорения энергичных ионов. Ещё очень приблизительны представления о структуре и тонкой временной истории авроральных активизаций, о взаимосвязи суббурь и мировых магнитных бурь. Т.е. в исследовании магнитосферных возмущений еще многое впереди.

б) в области геофизических возмущений в ионосфере, создаваемых искусственным путем

1. Важной проблемой является оценка критериев воздействий на ту или иную геосферу, которая может привести к планируемому эффекту. Становится ясно, что за редким исключением (ядерные взрывы, астероидно-метеорное оружие) по общим энергетическим возможностям любое активное воздействие не может конкурировать с гораздо более мощной энергетикой естественных явлений и процессов.

Вывод отсюда может быть только один, что пора человечеству здраво подумать и позаботиться о нашем прекрасном земном существовании и исключительно богатой природной сфере. Грубое вмешательство в состояние природы приведет к катастрофам.

2. Примеры происходящих природных катастрофических явлений, которые пока по не совсем понятным, но предполагаемым причинам происходили на протяжении последних десятилетий на Земле, напоминают, что может возникнуть необратимая обстановка, когда включается целая система управления климатом, которая убивает и своего создателя.

3. Проект HAARP отнюдь не столь безобиден, как это пытаются представить США. Результатом рискованных экспериментов могут стать глобальное похолодание, разрушение озонового слоя атмосферы Земли и непредсказуемое изменение климата на целых континентах. За рубежом до сих пор не ограничиваются проведением экспериментов над погодой, которые проводятся на этих комплексах, в арсенале которых уже имеются конкретные типы апокалиптического оружия, которое активно применяется.

в) в области оружия на новых геофизических принципах

1. Содержание термина «геофизическое оружие» пока точно не определено, но подразумевается, что объектом воздействия такого оружия является окружающая природная (геофизическая) среда — литосфера, гидросфера, приземные слои атмосферы, озоносфера, ионосфера, магнитосфера, околоземное космическое пространство, которые объединены общим понятием геосферы. Идея заключается в том, чтобы создать механизм искусственного вызывания и нацеливания на определённые районы природных явлений, приводящих к значительным разрушениям и жертвам. Среди таких природных явлений, прежде всего, называются следующие:

• землетрясения, тектонические разломы, извержения вулканов и вызванные ими вторичные катастрофы, к примеру, цунами;

• атмосферные катастрофы (торнадо, тайфуны, смерчи, ливни), а также общее состояние климата на определённой территории (засухи, заморозки, эрозия);

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

• разрушение озонового слоя над отдельными территориями с целью «выжигания» и облучения естественной радиацией Солнца;

• воздействие на водные ресурсы (наводнения, цунами, штормы, сели).

2. Направления возможного военного применения системы HAARP могут быть следующие:

• связь с подводными лодками на низких частотах;

• система предупреждения о ракетном и воздушном нападении;

• воздействие на радиоэлектронную аппаратуру,

в частности — на связные и навигационные системы кораблей, космических аппаратов, самолетов, ракет противника, а также на наземные радиоэлектронные средства

противника;

• геофизическое оружие: можно контролировать и изменять погоду над территорией другой страны или географического региона;

• оружие для организации масштабных аварий в электросетях, на атомных станциях, нефте- и газопроводах;

• противоракетная и противовоздушная (воздушнокосмическая) оборона — управляемый плазмоид может деформировать высокоскоростной поток перед летательным аппаратом или боевым блоком баллистической ракеты, приводя к отклонению их траектории от расчетных и даже к разрушению конструкции;

• воздействие на психическое и соматическое состояние людей;

• стимулирование землетрясений или цунами.

3. Российские эксперты считают, что при помощи направленного воздействия антенн типа HAARP вполне возможен такой "разряд" энергии плазмоидов и ионосферных токов, возникающих в приполярных областях, который способен вызывать серьезные эффекты "боевого" применения:

• полный выход из строя электроники и систем управления самолетов и крылатых ракет;

• блокирование или полный выход из строя электронных систем баллистических ракет на разгонном (до отделения ступеней двигателей) и баллистическом (до отделения разделяющихся головных частей) участках траектории.

В частности, речь идет о воздействиях именно в полярной зоне, где очень высоки плотность авроральных токов и энергия ионосферных плазменных образований, способствующих работе системы:

• здесь располагаются ("висят") американские спутники системы раннего предупреждения о ракетном нападении;

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 165 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

• здесь же размещены наиболее мощные наземные радарные станции НАТО, объединенные в "их" систему СПРН, - в Великобритании, Норвегии, Гренландии, на Аляске, на Алеутских островах;

• здесь же располагаются антенные поля первой активной системы HAARP на Аляске под Анкориджем, а также второй, спешно расширяемой аналогичной системы, - в Тромсё в Норвегии.

г) при современных технологиях разработки радиоэлектронных систем

практически реально создание систем радиомониторинга, обеспечивающих приём сигналов и вторичного излучения ионосферы с использованием нагревных стендов практически на всей территории России.

4.1. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ:

Разработка методологии исследований взаимодействия электромагнитного излучения с биологическими и радиотехническими объектами военного назначения.

Развитие положений разработки основных принципов построения передающей и приемной аппаратуры, измерительной техники военного применения, в том числе для изучения теоретических и практических основ создания средств излучения сверхкоротких и мощных импульсов.

4.2. ПУТИ (НАПРАВЛЕНИЯ) РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ

Для практического использования СВЧ излучения в дистанционном воздействии его на радиотехнические и биологические объекты требуется разработка:

• генераторов СВЧ излучений большой мощности, способных излучать короткие и мощные импульсы излучения в широком диапазоне частот;

• высоко чувствительных приемников с пороговой чувствительностью не хуже 10-20 Вт/Гц, одновременно, обеспечивающих как прием достаточно слабых сигналов в диапазоне излучения передающих устройств, так и защиту биологических объектов, а также определяющих допустимые потоки СВЧ излучения, безопасные для функционирования и защиты радиотехнических систем.

Разработка широкодиапазонных спектрометров с разрешением не хуже 0.01 см-1 для исследования зон квазирезонансного взаимодействия излучения с биообъектами.

4. ВОЗМОЖНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ФИЗИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ И ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

166 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

Разработка новых принципов генерации сверхкоротких и мощных импульсов излучения, а также разработка необходимой элементной базы и измерительной аппаратуры для создания и исследований аппаратуры мощных генераторов излучения.

4.3. ВОЗМОЖНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРОВЕДЕНИЯ НИР НА ПЕРСПЕКТИВУ

Проведение поисковых исследований по изучению характеристик распространения сверхкоротких и мощных импульсов излучения в поглощающих средах, а также по разработке методов и способов моделирования взаимодействия таких излучений с радиотехническими и биологическими объектами (оценка результатов).

Целесообразно сосредоточить усилия физиков, занимающихся проблемой взаимодействия СВЧ излучения с радиотехническими и биообъектами, на следующих важнейших исследованиях в области:

• разработки и теоретических исследований моделей входных цепей приемных устройств радиолокаторов, систем радиосвязи и навигационных бортовых приемников, а также чувствительных элементов ЭВМ;

• выбора диапазонов волн для теоретического моделирования СВЧ воздействия на входные цепи в сосредоточенном и интегральном исполнении;

• анализа принципов генерации при оптимальном выборе характеристик СВЧ устройства, пригодного для проведения экспериментальных исследований;

• разработки мощного релятивистского генератора сверхкоротких импульсов с переменной мощностью в импульсе;

• создания рабочего макета мощного широко диапазонного релятивистского СВЧ-генератора и проведение его испытаний;

• экспериментальной проверкирезультатов теоретических расчетов воздействия и, в частности, анализа деградации параметров входных СВЧ цепей в зависимости от уровня падающей мощности, частоты и длительности воздействий;

• исследований ослабления пучков излучения СВЧ мощных и коротких СВЧ-импульсов в земной атмосфере;

• экспериментов по воздействию СВ Ч коротких и мощных импульсов на входные цепи приемных устройств и ЭВМ;

• создания полупромышленного образца мощного излучателя для электронного воздействия на отдельные радиотехнические системы (связь, локация, вычислительная техника);

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

• экспериментальных исследований воздействия СВЧ мощных сверхкоротких импульсов на биологические объекты растительного и животного происхождения.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современный уровень развития методов генерации мощных электромагнитных импульсов и способов формирования радиоизлучения определил возможность разработок широкого класса систем и средств направленной энергии. В области разработок электромагнитных систем и средств воздействия на биологические объекты (человека) и окружающую среду и для силовых систем в области радиоэлектронной борьбы (РЭБ) наиболее известны следующие: электромагнитные средства летального действия, средства генерации большой мощности для силовых систем РЭБ, электромагнитные средства нелетального действия и средства направленного электромагнитного воздействия на окружающую среду.

В первой части статьи освещаются вопросы совершенствования методов генерации мощных электромагнитных импульсов для создания силовых систем радиоэлектронного подавления различного типа радиоэлектронных систем (РЭС) и, особенно, систем современного высокоточного оружия. Это является чрезвычайно актуальной проблемой в развитии перспективного вооружения и военной техники. Рассматриваются методы и способы генерации наносекундных мощных импульсов, в том числе:

• сделано теоретическое обоснование

возможностей метода генерации наносекундных мощных импульсов и их основных параметров для возможного практического их использования при создании перспективных систем силовой радиоэлектронной борьбы поражения РЭС;

• приведены результаты зарубежных и отечественных исследований создания генераторов СВЧ-импульсов микро- и наносекундной длительности и сверхкоротких электромагнитных импульсов, а также электромагнитных излучателей с запиткой их от взрывомагнитных генераторов тока;

• представлены варианты СВЧ-оружия, используемые в практике за рубежом, а также приведены примеры создания средства направленного электромагнитного воздействия на человека в интересах борьбы с терроризмом.

Во второй части статьи по материалам Интернета освещаются вопросы геофизических

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

возмущений в ионосфере, создаваемые естественным и искусственным путем как источников мощного воздействия в природе. Дается соответствующее описание преднамеренных методов и средств воздействия на окружающую среду (РЛС типа HAARP) и направления радиомониторинга излучения нагревных стендов и вторичного излучения ионосферы.

В заключительной третьей части статьи ориентировочно формулируются проблемы и пути решения возможных (ожидаемых) направлений развития методов воздействия электромагнитного излучения на физические объекты и окружающую среду.

ЛИТЕРАТУРА

1. Быстров РП, Черепенин ВА. Теоретическое обоснование возможностей применения метода генерации мощных наносекундных импульсов электромагнитного излучения при создании радиолокационных систем борьбы для поражения объектов. Вестник Академии военных наук, 2010, 3(32):126-130.

2. Быстров РП, Черепенин ВА. Теоретическое обоснование возможностей применения метода генерации мощных наносекундных импульсов электромагнитного излучения при создании радиолокационных систем. Электронный «Журнал радиоэлектроники» ИРЭ им. ВА. Котельникова РАН, 2010, 4:1-22, (0421000114\0012), http://jre.cplire. m/jre/apr10/5/text.pdf.

3. Осипов МЛ. Сверхширокополосная

радиолокация. Радиотехника, 1995, 3:3-6 (а.с. СССР №:1080246, 862800, 1979, патент России № 2107384, 1998).

4. Бункин БВ, Реутов АП. Направления развития радиолокационных систем. Наукоемкие технологии, 2002, 4:8-12.

5. Дикарев ВИ, Замарин АИ, Рахматуллин АМ, Косырев ДФ, Родин ДФ. Фазовый пеленгатор. Патент 2165628 Россия, МПК 7 G 01 S 3/00, 3/46/ Воен. Инж.-косм. Ун-т № 2000102155/09; Заявл. 26.01.2000; Опубл. 20.04.2001.

6. Иностранная печать об экономическом, научнотехническом и военном потенциале государств — участников СНГ и технических средствах его выявления. Сер. Технические средства разведывательных служб капиталистических государств. ЕИБ ВИНИТИ, 1998, 9:25-32.

7. О программе модернизации радаров системы ПВО Словакии. IHS Jane's International Defense Review, 2007, 1:25.

8. О роли средств наведения и контроля за

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВА 167 ПРЕДНАМЕРЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ...

воздушным пространством при управлении боевыми действиями авиации. Millittary Technology,

2007, 5:74-82.

9. Осипов МЛ. Сверхширокополосная

радиолокация. Радиотехника, 1995, 3:3-6.

10. Бункин БВ, Гапонов-Грехов АВ, Ельчанинов АС, Загулов ФЯ, Коровин СД, Месяц ГА, Осипов МЛ, Отливанчик ЕА, Петелин МИ, Прохоров АМ, Ростов ВВ, Сараев АП, Сисакян ИП, Сморгонский АВ, Суворов ВА. Радиолокатор на основе СВЧ-генератора с релятивистским электронным пучком. Письма вЖТФ, 1992, 18(9):61-64.

11. Clunie D. et al. In: Strong Microwaves in Plasma, ed by A.G. Litvak (Institute of Applied Physics, Nizhny Novgorod), 1996, v. 2, p. 886.

12. Губанов ВП, Коровин СД, Пегель ИВ, Ростов ВВ, Степченко АС, Ульмаскулов МВ, Шпак ВГ, Шунайлов СА, Яландин МИ. Генерация мощных наносекундных импульсов электромагнитного излучения. Письма в ЖТФ, 1994, 20(14):89-93.

13. Ван Трис Г. Теория обнаружения оценок и модуляции.

Т.1. М., Сов. радио, 1974.

14. Тихонов ВИ. Оптимальный прием сигналов. М.,

Радио и связь, 1983.

15. Иванов-Холодный ГС., Никольский ГМ. Солнце и ионосфера. М., Наука, 1969, с. 456.

16. Данилов АД. Химия, атмосфера и космос. Л., Гидрометеоиздат, 1968, с. 130.

17. Ратклиф ДжА, Уикс К. Ионосфера, гл. 9, с. 339418. В сб.: Физика верхней атмосферы. М., Физматгиз,

1963, с. 504.

18. Грингауз КИ. (ред.) Распределение электронной концентрации в ионосфере и экзосфере. Сб. докладов межд. курсов НАТО. М., Мир, 1964, с. 501.

19. Грингауз КИ. (ред.) Электронная концентрация в ионосфере и экзосфере. Сб. статей. М., Мир,

1966, с. 428.

20. Бауэр ЗИ, Рид Дж и др. Распределение электронов в верхней атмосфере. М., Мир, 1969, с. 520.

21. Лазутин ЛЛ. Авроральная магнитосфера. В кн. Модель космоса. Под ред. Панасюка МИ, Новикова ЛС., Т.1, гл. 3.5, с. 547-578. М., Книжный дом университета, 2007.

22. Военное обозрение, http://topwar.ru.

23. Ермакова НО. Немаксвелловский

характер функций распределения частиц в высокоширотной магнитосфере и проблемы образования авроральных структур. Дисс. на соиск. уч. ст. к. ф.-м.н. М., НИИЯФ МГУ, 20077.

24. Исаев С.И. Морфология полярных сияний. Л., Наука,

1968,с .168.

25. Исаев СИ, Пудовкин МИ. Полярные сияния и процессы в земной магнитосфере. Л., Наука, 1972, с. 244.

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2

168 БЫСТРОВ Р.П., ДМИТРИЕВ В.Г., ПОТАПОВ А.А., ПЕРУНОВ Ю.М., ЧЕРЕПЕНИН В.А.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

26. Корнилова ТА, Корнилов ИА, Корнилов ОИ. Структура и динамика авроральных интенсификаций в двойном овале: суббуря 26 декабря 2000. Геомагнетизм и аэрономия, 2006, 46(4):477-484.

27. Лазутин ЛЛ, Козелова ТВ. Структура суббуревых активаций в области квазизахвата. Космические исследования, 2004, 42(4):309-311.

28. Николе М. Аэрономия. М., Мир, 1964, с. 300.

29. Иванов-Холодный ГС. (ред.) Исследования верхней атмосферы с помощью ракет и спутников. М., Мир, 1961, с. 472.

30. Кисляков А. Генералы озоновых дыр. Военнопромышленный курьер, 2014, 31(549). http://vpk-news.ru/articles/21561.

31. Погодное и психотропное оружие HAARP,

2010: http://www.ecology.md/section.php?id=

4132&section=media#.VGkB6p-imeI; http://www. galactic.org.ua/SLOVARI/n91.htm.

32. Принять смерть «из рук матушки природы»: www. inomir.ru/future/others/58179.html.

33. Испытание секретного геофизического оружия на Аляске. Хроники и комментарии. http://operkor. wordpress.com/2010/03/23.

34. Бородин СА. HAARP, гл. 9. В кн. Секретные технологии, новый мировой порядок и НЛО. 2010, http://rawiki.trexlebov.ru/index.php/категория: совершенно секретно.

35. Бородин СА. Электромагнитные штыки американского гегемонизма. В кн. Манифестация античеловечности. М., Шемшук и К, 2011, с. 176.

36. Адушкин ВВ, Козлов СИ. Это — миф... Или все-таки реальность? Критический взгляд на геофизическое оружие. Независимая газета, 21.04.2006. Военное обозрение. http://nvo.ng.ru/ armament/2006-04-21/6_weapontheyfear.html.

37. Николаев АИ. Вашингтон готовит глобальное оружие. Газета "Правда” № 99 за 6-9.09.2002, http://www.gazeta-pravda.ru/.

38. Астраханкина ТА. Остановить ХАРП! Газета «Правда» №100 за 10-11.09.2002, www.gazeta-pravda.ru.

39. Перунов ЮМ. Ангелы и плазмоиды. Газета «Правда» № 109 за 1-2.10.2002, www.gazeta-pravda. ru — за 1-2.10.2002.

40. Волоков А. Темный лик горящей плазмы. Советник Президента, 2002, № 4.

41. Поповкин ВА, Мясников В. Эксперимент с разогревом атмосферы и непредсказуемыми последствиями. Газета "Время МН", 22.02.2002.

42. Волопасов М. На Аляске создается геофизическое оружие. Военно-промышленный курьер, 2007.

43. Дмитриев ВГ, Земский ЮА, Перунов ЮМ. Направления радиомониторинга излучения нагревных стендов и вторичного излучения ионосферы. Груды IV Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь», 2010, ИРЭ РАН, с. 156-160.

44. Лаверов НП, Зецер ЮИ. Активные эксперименты в ионосфере с использованием энергии радиоволн ВЧ диапазона. Изменение окружающей феды, том 7. М., ИФЗ РАН, 2008, с. 276. 2008, 7:11-30.

45. Дмитриев ВГ, Перунов ЮМ. Методы обнаружения и определения параметров сигналов нагревных стендов и вторичного излучения возбужденной ионосферы. Проблемы взаимодействующих геосфер. Сб. научных трудов. Москва, ГЕОС, 2009, с. 338-348.

46. Кукес ИС., Старик МЕ. Основы радиопеленгации. М., Советское радио, 1964, 640 с.

Быстров Рудольф Петрович

д.т.н, проф, вед. неуч, сотрудник, акад. РАЕН Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

11/7, ул. Моховая, 125009 Москва, Россия +7 495 629-3406, [email protected] Дмитриев Владимир Григорьевич

к.т.н., ст. науч. сотрудник

Институт динамики геосфер РАН

38/1, Ленинский просп., 119334 Москва, Россия

+7 495 939-7989, [email protected]

Потапов Александр Алексеевич

д.ф-м.н, гл. неуч. сотрудник, акад. РАЕН

Институт радиотехники и электроники им. В.А.

Котельникова РАН

11/7, ул. Моховая, 125009 Москва, Россия +7 495 629-3406, [email protected] Перунов Юрий Митрофанович

д.т.н, проф., гл. неуч. сотрудник

Институт динамики геосфер РАН

38/1, Ленинский просп., 119334 Москва, Россия

+7 495 939-7989, [email protected]

Черепенин Владимир Алексеевич

д.ф.-м.н, проф, чл.-корр. РАН, акад. РАЕН, зам. директора

Институт радиотехники и электроники им. В.А.

Котельникова РАН

11/7, ул. Моховая, 125009 Москва, Россия +7 495 629-3406, [email protected]

2 НОМЕР | ТОМ 6 | 2014 | РЭНСИТ

RADIOELECTRONICS

169

ELECTROMAGNETIC SYSTEMS AND MEANS OF DELIBERATE INTERFERENCE TO PHYSICAL AND BIOLOGICAL OBJECTS

Bystrov Rudolf P., Potapov Alexander A., Cherepenin Vladimir A.

Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics, Russian Academy of Sciences, http://www.cplire.ru

11/7, Mokhovaya str., 125009 Moscow, Russian Federation

+7 495 629-3406, [email protected], [email protected], [email protected]

Dmitriev Vladimir G., Perunov Yury M.

Institute of Geosphere Dynamics, Russian Academy of Sciences, http://idg.chph.ras.ru 38/1, Leninsky prosp., 119334 Moscow, Russian Federation +7 495 939-7989, [email protected]

Modern development level of generation methods of powerfull electromagnetic impulses and radiation forming ways defines development possibility of wide class of directed energy systems and means. In electromagnetic systems and means impacted on biological objects (human) and environment development area and for force systems in electronic warfare (EW) area the following in most known: electromagnetic means of lethal effect, large power generation means for force systems of EW, electronic means of non-lethal effect and means of directed electromagnetic effect on environment.

In the first part of the paper questions of powerful electromagnetic impulses generation improvement for force systems creation of radio-electronic suppression of different kinds of radio-electronic systems (RES) and especially systems of modern high-precision weapon are highlighted. It is exceedingly important problem in perspective armament and military equipment development. Methods and ways of powerfull nanosecond impulses generation are discussed. It contains the following works:

- theoretic justification of powerful nanosecond impulses generation method abilities and they’s main parameters for possible practical use in perspective systems of force electronic warfare of RES termination development is made;

- results of foreign and domestic researches of creation of nano- and microsecond duration UHF-pulses and ultra-thin electromagnetic pulses and also electromagnetic radiators with magnetoimplosive current generators supply are given;

- the variants of UHF weapon used abroad are presented and also examples are given for creation of means of directed electromagnetic impact to human for the fight against terrorism.

In the second part of the paper basing on interactive materials, issues of geophysical perturbations in ionosphere made naturally and artificially are highlighted as powerfull impact sources in nature. Corresponding description of deliberate methods and means of impact to environment (HAARP type of RLS) and directing of radiation heating stands and secondary ionosphere radiation radiomonitoring is given.

In the final third part of the paper problems of possible (expected) development directions of electromagnetic radiation impact on physical objects and environment methods and they’s ways of solving are approximately formulated.

Keywords: generators, electromagnetic radiation, electromagnetic suppression systems, physical objects, ionosphere, radiomonitoring, geophysical perturbation, heating stands.

PACS: 78.70.Gq, 84.90.+a, 89.20.Dd, 92.70.Mn, 93.90.+y, 94.20.Tt DOI: 10.17725/RENSITe.0006.201412a.0129

Bibliography — 46 references Received 12.11.2014

RENSIT, 2014, 6(2):129-169________________________________________________________________________

РЭНСИТ | 2014 | ТОМ 6 | НОМЕР 2