— определения объема и условий исходных данных для последующей калибровки математических моделей с учетом значительной зависимости ТТХ от геофизических условий;
— обоснование принципов переноса экспериментальных оценок, полученных для РЛС в г. Николаеве, на боевые трассы;
— обоснование принципов моделирования массового старта БР с территории США;
— оценка достоверности результатов моделирования по определению ТТХ ЗГРЛС.
Создание теоретической модели помеховой и радиофизической обстановки для ЗГРЛС КВ-диапазона представляется весьма сложной задачей. Поэтому был использован КИМС, реализуемый на вычислительных средствах самих боевых объектов, который давал реальный помеховый и радиофизический фон. В конечном счете, были разработаны два вида моделей: автономная математическая модель, использование которой проводилось в вычислительном центре Специального НИИ Минобороны; КИМС, внедренный на узлах в городах Чернобыль и Комсомольск-на-Амуре. Достоверность результатов моделирования определялась с учетом трех факторов: адекватность созданных математических моделей описываемым физическим явлениям и процессам; точность исходных данных, включая самые разнообразные экспериментальные результаты, формируемые до начала испытаний; количеством реализаций на моделях.
Создание всего комплекса моделей потребовало использование последних достижений науки того времени в различных областях знаний. В этом отношении необходимо отметить коллективы ученых ИЗМИРАН (директор академик РАН Мигулин В.В.), НИРФИ (директор доктор физико-математических наук, профессор Гетманцев Г.Г.), НИИДАР (директор и главный конструктор ЗГРЛС Кузьминский Ф.А.), ИПГ (директор академик Федоров Е.К.). Среди ученых различной ведомственной принадлежности, внесших заметный вклад в решение проблемы в целом, следует упомянуть Шустова Э.И., Евстратова Ф.Ф., Козлова СИ., Васенева В.Н., Дубровского Н.Ф., Карлова М.Н., Лидлейна Г.А., Калинина Ю.К., Стрелкина В.Н., Ручкина А.Н., Алебастрова В.А., Акимова В.Ф., Заморина И.М., Богданова О.М., Когана В.А., Ватолло В.В.
Поученные результаты по натурным экспериментам, а также при проведении моделирования позволили, в конечном счете, с достаточной достоверностью оценить ТТХ созданных узлов ЗГРЛС по обнаружению запусков БР с территории США. Не останавливаясь на деталях и частностях, здесь мы отметим лишь несколько, на наш взгляд, наиболее важных результатов:
1. Оба боевых узла трудно использовать в СПРН с целью обнаружения одиночных и групповых стартов БР.
2. По своим ГФУ и РФУ чернобыльский узел хуже восточной РАС, так как часть трассы распространения радиоволн проходит через субполярную ионосферу.
3. Боевой узел в г. Комсомольске-на-Амуре может быть достаточно надежно использован в СПРН в качестве независимого от всех остальных средств системы источника информации о массовом налете БР. В этом плане физические и технические принципы, положенные в основу разработки ЗГРЛС, следует признать оправдавшими себя. В ряде случаев будет наблюдаться ухудшение некоторых ТТХ узла из-за состояния ионосферы по трассе распространения КВ-радиоволн, которая в целом характеризуется как среднеширотная».
«Исследования искусственно модифицированной ионосферы на комплексе загоризонтной радиолокации в г. Николаеве».
В. А. Алебастров, д.ф.-м.н., директор Украинскогорадиофизического института
A.M. Куликов, руководитель группы Украинского
радиофизического института
Ю.А. Романовский, к.ф.-м.н., старший научный сотрудник,
зав. отд. Института прикладной геофизики
имени академика Е.К. Федорова
«В настоящее время для исследований и мониторинга ионосферы используется широкий круг радиофизических методов, основанных на взаимодействии КВ-УКВ излучений с ионосферной плазмой. К наиболее распространенным методам относятся методы вертикального и наклонного КВ-зондирования, реализованные в аппаратурных комплексах ионосферных станций, с помощью которых получен основной объем имеющихся данных о состоянии и регулярных вариациях ионосферы. Возможности этих исследований существенно ограничиваются невысокими техническими характеристиками этих средств.
В то же время, в последние годы возникла необходимость изучения нестационарных процессов в ионосфере, тонкой структуры ионосферной плазмы, локальных неоднородных образований и других явлений и процессов, которые не могут быть исследованы в полной мере с помощью указанных комплексов. Это, в частности, относится к исследованиям искусственно модифицированной ионосферы, свойства и характеристики которой могут существенно изменяться при воздействии мощного радиоизлучения, запусков изделий ракетно-космической техники, при проведении в ионосфере экспериментов активного типа и др.
Эффективным средством для осуществления исследований нестационарных локальных явлений и образований в естественной и искусственно модифицированной ионосфере могут быть станции загоризонтной радиолокации (ЗГРЛС), обладающие мощным потенциалом и высокими характеристиками системы приема и обработки сигнала. Это, в частности, было убедительно продемонстрировано при проведении с помощью ЗГРЛС в г. Николаеве исследований ионосферы в естественных условиях, а также при воздействии мощного КВ-радиоизлучения и мощных наземных взрывов.
Авторами и их коллегами в период 1987-90 г.г. с использованием указанной ЗГРЛС была выполнена программа исследований модифицированной ионосферы при создании искусственных плазменных образований (ИПО). Метод ИПО широко используется для изучения динамических и плазменных процессов в ионосфере. В основном ИПО применяются в качестве трассеров процессов в ионосфере при наблюдениях оптическими методами. При этом теряется значительная часть информации об особенностях изменений ионосферы, вызванных созданием ИПО, и процессах в ионосфере и в самом ИПО, не наблюдаемых оптическими методами. Зондирование ионосферы и ИПО с помощью ЗГРЛС позволяло получать дополнительную информацию о модификации ионосферы.
Основные задачи программы исследований состояли в следующем:
— анализ спектрально-энергетических характеристик сигналов обратного рассеяния (СОР) и сигналов возвратно-наклонного зондирования (ВНЗ);
— изучение по измерениям СОР и ВНЗ структуры и динамики ИПО на разных высотах и при различных способах их создания;
— исследования взаимодействия ИПО с ионосферой;
— изучение особенностей взаимодействия мощного КВ-излучения с «сильными» плазменными неоднородностями;
— анализ эффективности диагностики и контроля методами КВ-зондирования искусственной модификации ионосферы.
В программе экспериментов осуществлялись комплексные исследования ИПО, которые проводились с использованием бортовых измерительных средств, обеспечивающих прямые измерения параметров ИПО, а также с привлечением наземных оптических и радиофизических измерительных комплексов. В экспериментах ИПО создавались с помощью пиротехнических генераторов и плазменных ускорителей стационарного и импульсного типа, которые устанавливались на метеорологических ракетах MP-12 и МР-20, запускавшихся с полигона Капустин Яр и с борта научно-исследовательского судна в Норвежском море.
В активных экспериментах, образование ИПО производилось на высотах 130–180 км. При применении пиротехнических генераторов создавались крупномасштабные ИПО — т. н. искусственные ионные облака — с размерами от сотен метров на начальной стадии до десятка километров на заключительной фазе их образования. При использовании стационарных плазменных ускорителей при инжекции плазмы с борта ракеты образовывалось протяженное ИПО вдоль траектории ракеты. В ряде экспериментов для изучения особенностей взаимодействия мощного КВ-радиоизлучения с ИПО на ракете устанавливалось радиоприемное устройство, которое регистрировало излучение станции. В этом случае предусматривалось непрерывное излучение станции на одной из частот.
Особенности характеристик СОР при зондировании искусственных облаков на расстоянии — 1100 км от РЛС в зоне прямой видимости иллюстрируются данными эксперимента с созданием с помощью пиротехнического генератора одного ионного облака, в котором было создано 5 облаков вдоль траектории ракеты. Как следует из этих данных, о возникновении ИПО свидетельствует значительное на 40–50 дб возрастание амплитуды сигнала СОР, причем увеличенные значения СОР регистрируются в течение более 30 минут. Верхнюю временную границу регистрации ИПО определить не удалось из-за преждевременного прекращения зондирования на станции. Амплитудные вариации СОР характеризуются регулярными периодическими замираниями на 10–20 дб, свидетельствующими об изменениях структуры ИПО. Распад облака на множество мелких неоднородностей и его расслоение, обычно хорошо наблюдаемое по данным оптических наблюдений при локации ИПО, на ЗГРЛС проявляется в возникновении квазишумового характера СОР. При образовании в эксперименте нескольких ионных облаков создание каждого облака сопровождается возрастанием амплитуды СОР. Затем происходит уменьшение СОР на ~ 20 дб и этот уровень сигнала поддерживается в течение нескольких десятков минут.
