4. «…ГЛАЗИК ВЫКОЛЮ»!

Из частушки к кинофильму по роману Н. Булгакова «Собачье сердце»

…Говорят, ничего не боятся только пьяные да сумасшедшие. Знавала новейшая история и президента, часто пребывавшего в первом из упомянутых состояний и министра обороны, сиганувшего из окна с «поехавшей крыши». Но не была нажата кнопочка — может, мелковата оказалась для трясущегося пальца, а может, даже и плотно задрапированное сознание противилось, чтобы впечатления от земной жизни завершились ощущениями крепкой встряски от близкого взрыва заглубленного ядерного заряда и легких покалываний по всему телу — вялой и последней реакции организма на очень большую дозу проникающей радиации.

Но грохотать-то вокруг продолжало и без ядерного оружия, а обходились без него потому, что начала постепенно сбываться мечта о волшебной шпаге. Не жалкую сотню ядерно-рентгеновских килоджоулей несла волшебница на острие, а в тысячи раз больше — в обычной взрывчатке, и входила она с таким подарком прямо в дверь того же бункера (рис. 4.1). В море образцов высокоточных боеприпасов можно купаться (рис. 4.2), но я помню об обещании читателю не перегружать книгу перечислением типов и характеристик.

…И алкали многие славы офтальмологов (рис. 4.3): «Патриот может видеть! РЭНТЭК (компания, производящая электронику) сделала его зрячим!» и, под снимком ракеты, устремившейся на перехват — фото большой интегральной схемы, той, что посылает команды на рули, задающие курс, крен и рысканье…

…И забивали баки офтальмологам энтомологи, сооружавшие совсем уж ничтожных нанотехнологических роботов-инсектов (рис. 4.4) — чтобы те, подобно неприличным папарацци, нагло высматривали своими миниатюрными камерами сокровенное, не для чужих глаз предназначенное…

…В популярных изданиях принято приводить бросающиеся в глаза сравнения — чтобы оживить изложение, сделать его более запоминающимся. Не без зависти, цитирую: «Современная электроника в состоянии зарегистрировать электромагнитные волны мощностью еще меньшей той, что развивает муха, поднимаясь в течение ста лет на один сантиметр».

Сложно удержаться от восхищения столь ярким, удачным образом, хотя из него следует и некомплиментарный вывод: всякое устройство имеет пределы работоспособности и, если регистрируемая им в нормальном режиме мощность очень и очень мала, то мощность сигнала, который оно «не вынесет» и выйдет из строя — тоже не слишком велика. Образно говоря — достаточно бросить горстку песка, чтобы крайне патриотически настроенная, но ничего не «видящая» дура, весом более тонны, с обиженным ревом пронеслась мимо, оставив, как напоминание о себе, лишь зловоние сгоревшего топлива. Ну, а механической мухе — не песка, а ничтожной песчинки хватит, чтобы, забыв о постыдных порнографических экзерсисах, хлопнулась неслышно она на спинку и, посучив конвульсивно крылышками из полиэтилентерефталата, затихла навсегда…

В главе 3 уже были упомянуты эффекты воздействия на электронику электромагнитного импульса, генерируемого образованным ядерным взрывом плазмоидом. Но такие экстремальные режимы не являются единственно возможными…

…Обретение радиочастотным электромагнитным излучением (РЧЭМИ) свойств поражающего фактора произошло как в результате создания мощных его источников, так и того, что в электронике на смену лампам, которые невозможно «сжечь», пришла полупроводниковая элементная база с высокой степенью интеграции. Платой за колоссально возросшие при этом функциональные возможности электронной техники стала повышенная уязвимость важнейших полупроводниковых элементов субмикронных размеров к токовым перегрузкам, вызываемым облучением. В результате при действии по целям, в состав которых входят современные электронные средства, радиочастотное электромагнитное излучение (РЧЭМИ) значительно превосходит по энергетической эффективности традиционные ударную волну и осколки. Например, стойкий функциональный отказ крылатой ракеты происходит при воздействии одного из поражающих факторов со следующими значениями плотности энергии (Дж/м²):

— осколки весом не менее одного грамма каждый — 100000;

— воздушная ударная волна — 50000;

— поток РЧЭМИ микросекундной длительности — 1—10.

Повышение степени интеграции, дальнейшая миниатюризация полупроводниковых элементов означают, что такие элементы будут становиться все менее стойкими к токовым перегрузкам. Так что РЧЭМИ — весьма эффективный поражающий фактор, во всяком случае, когда речь идет о целях, в состав которых функционально входит электроника: сама угроза его боевого применения встает на пути миниатюризации — основной тенденции развития электронных средств.

Однако есть у РЧЭМИ и недостатки: его пока не научились накапливать, да и вообще — с хранением не только излучения, а и электромагнитной энергии других видов дело обстоит неблагополучно. Так, например, в заряженном высоковольтном конденсаторе максимальная плотность электрической энергии не превышает десятых долей джоуля на кубический сантиметр, и хранится она недолго; в аккумуляторе плотность энергии повыше, но ее нельзя «извлечь» быстро, скажем — за миллионные доли секунды. Так что энергию надо «доставать» из других «хранилищ» и уж затем преобразовывать ее в электромагнитную; при этом не избежать очень существенных потерь и потому итоговые эффективности электромагнитного и традиционного оружия отличаются не так разительно, как эффективности отдельно взятых поражающих факторов.

«Хорошие» хранилища энергии существуют: это те же взрывчатые вещества. Но если появление электроники привело к качественному скачку в боевых возможностях оружия, то взрывчатые вещества такого скачка за то же время не сделали: «на арену» вышел лишь октоген, превосходящий «сверхвзрывчатку Второй мировой» — гексоген — всего-то на несколько процентов по энергосодержанию. Дело в том, что, в соответствии со вторым началом термодинамики, любая реакция с выделением энергии самопроизвольно протекает всегда (правда, «начало» ничего не сообщает о скорости такой реакции) и ВВ не могут не разлагаться. Иногда продукты разложения ускоряют распад и все заканчивается самовоспламенением и взрывом. Требование стабильности является существенным ограничением и плотность химической энергии в самых мощных современных ВВ не превышает 10000 Дж/куб. см[35]. Может быть, и можно синтезировать более мощное вещество, но чувствительность и стойкость его будут такими, что к нему небезопасно станет приближаться.

Современная технология химического производства позволила получить и из ограниченного набора разрешенных к применению ВВ весьма разнообразные взрывчатые материалы. В годы «холодной войны» многие стратегически важные мосты в Западной Европе имели в составе своих «быков» блоки, наполнителем бетона которых служил октоген: марш численно превосходящих советских танковых соединений рассчитывали остановить, не тратя драгоценное время на заложение зарядов, а только устанавливая детонаторы в известные саперам участки опор. Из композиций на основе октогена горячим прессованием получают заряды ВВ с хорошими механическими свойствами (в такой детали можно нарезать метчиком резьбу и она будет «держать» винт). Правда, изготовление пресс-форм сложно и иногда применяют менее энергоемкие литьевые составы. Используя вязкие присадки, можно получить и эластичные (с консистенцией латекса — мягкой резины) и пластические взрывчатые материалы (с консистенцией детского пластилина) — еще менее мощные. К тому же, скорость детонации большинства их не очень стабильна, потому что технологически сложно добиться идеально-однородного перемешивания связки и наполнителя. Создать эластичный состав с высокостабильной скоростью детонации удалось не потому, что компоненты тупо перемешивали часами, а — подбирая характеристики ударного сжатия наполнителя и связки. Если подобрать связку так, что скорость звука в ее веществе будет близка к скорости звука в продуктах детонации наполнителя, то и скорость звука в их смеси не будет зависеть от отклонений в соотношении компонент, а значит, скорость детонации будет постоянна[36]. Такая пара была подобрана: нитрат многоатомного спирта и один из видов синтетического каучука. Скорость детонации этого состава меньше 8 км/сек, (у октогена — более 9 км/сек), но создан он не ради получения рекордных параметров взрыва, а для детонационной автоматики, где главное — максимальная стабильность характеристик. Именно такой состав и используется в детонационных разводках ядерных зарядов, описанных в главе 3 и именно использование таких разводок позволило уменьшить диаметр заряда более чем на порядок, в чем можно убедиться, сравнив снимки: «Толстяка», (рис 3.22) и артиллерийского снаряда (рис. 3.18).

Гарантированный срок хранения ВВ — чуть более десятилетия, но фактически взрывчатые свойства сохраняются значительно дольше: даже снаряжение пролежавших более чем полвека в земле боеприпасов (рис. 4.5) демонстрирует образцовое дробление корпуса.

Чтобы понять, как из надежно хранимой в ВВ химической энергии получают электромагнитную, необходимо познакомиться с важнейшей физической величиной — магнитным потоком.

Магнитным потоком Ф через данную поверхность называется число линий вектора В (индукции магнитного поля), пересекающих эту поверхность. Если вектор В всюду нормален к поверхности (площадью S) и имеет постоянное значение во всех ее точках, магнитный поток равен Ф = BS. Это определение вполне эквивалентно другому: если в контуре индуктивностью L течет ток I, то магнитный поток в таком контуре равен Ф = IL. Также допустимо, рассматривая магнитный поток в контуре, «преобразовывать» контур, «завивая» его в несколько витков, тогда поток в нем будет равен тройному произведению: индукции поля на площадь витка и на число витков; можно поступить и наоборот, «развернув» витки (рис. 4.6).

В сверхпроводник внешнее магнитное поле не проникает, в вакууме распространяется со скоростью света, а в проводниках — значительно медленнее: за микросекунду оно проникает, например, в медь на глубину в десятки микрон (характерная скорость — всего лишь десятки метров в секунду). Глубина проникновения поля в проводник называется скин-слоем, и зависит она, помимо проводимости, от частоты тока или от длительности импульса переменного во времени поля.

Распределение индукции поля по толщине скин-слоя неравномерно (описывается уравнением диффузии), но в любом случае такое поле уже «связано» и не может участвовать в быстропротекающих процессах, сопровождающих преобразование электромагнитной энергии. Из рис. 4.6 ясно, что, при прочих равных условиях, потери такого рода тем больше, чем на большей длине провода (или числе витков) происходит диффузия поля. В конечном итоге энергия «потерянного» поля превращается в тепло, вызывая нагрев металла провода вихревыми токами. Так что, если задумано сжать магнитный поток, «стянув» контур и получить при этом многочисленные дивиденды в виде усиления тока и магнитной энергии, надо стягивать контур столь быстро, чтобы существенная часть начального потока в нем сохранилась.

Из определения потока следуют выражения для усиления тока:

I = I₀(L₀/L)?²; и магнитной энергии: Е = Е₀(L₀/L)?, где подстрочные символы относятся к начальным значениям, а ?, — та доля потока, которую удалось сохранить (коэффициент сохранения).

Итак, подытожим. В контурах из сверхпроводника поток сохраняется полностью; если контур образован обычными проводниками — поток «утекает» сравнительно медленно, диффундируя в них; если в контуре есть разрыв — поток «улетучивается» мгновенно, со скоростью света. Величина тока неразрывно связана с индукцией магнитного поля, создаваемого этим током, а эта связь влечет за собой и другую — магнитного потока с магнитным моментом. Модуль последней величины равен произведению площади, охватываемой контуром, на ток в нем (М = IS). Значение же ее в том, что именно второй производной магнитного момента по времени пропорциональна мощность электромагнитного излучения. Связь магнитного потока и магнитного момента приводит к тому, что для контура, в котором магнитный поток изменяется несущественно, не может значительно меняться и магнитный момент, а значит, даже если магнитная энергия в контуре очень велика, излучение пренебрежимо (магнитное поле квазистационарно). Когда же требуется получить именно излучение, магнитный поток стараются «выпустить»[37], например — избавившись от сверхпроводимости, как только ток в контуре из сверхпроводника достиг существенного значения. «Вызволение» потока не всегда проходит безнаказанно: в юном возрасте Андрей Дмитриевич Сахаров как-то отключил руками батарейку от игрушечного электромотора. Напряжение батарейки мало, но, из-за большого числа витков обмотки, магнитный поток (произведение тока на индуктивность) был заметным. По закону электромагнитной индукции (вспомним школьный курс физики!) изменение потока индуцирует в контуре ЭДС, направленную так, чтобы этому изменению воспрепятствовать. Вот и при отключении электромотора, возникла ЭДС, «старавшаяся» не допустить уменьшения тока в его обмотке и равная отношению величины подвергнутого остракизму[38] потока ко времени, за которое произошел разрыв. Эта ЭДС и «дернула» естествоиспытателя.

Ну, а позже Андрей Дмитриевич и американец Макс Фаулер прославились изобретением устройств для преобразования энергии взрыва в электромагнитную: взрывомагнитных или магнитокумулятивных генераторов.

Сам Андрей Дмитриевич отмечал, что мысли о возможности магнитной кумуляции еще раньше высказывались Я.П. Терлецким и В.К. Аркадьевым, но: «осуществление культуры МК (магнитной кумуляции) стало возможным лишь тогда, когда возникла определенная культура обращения со сложными зарядами ВВ — кумулятивными, которые появились только во время второй мировой войны, взрывными линзами (тогда же), с имплозивными зарядами. По существу, именно объект (имеется в виду центр разработки ядерного оружия— ВНИИ экспериментальной физики в г. Саров, ранее известном, как Арзамас-16) и ему подобные учреждения были наиболее подходящими для этих работ. В делах такого рода осуществление идеи это даже не полдела, а все 99 %».

Следует добавить, что чрезвычайно важно представлять и порядки величин, существенных для реализации идеи. У Сахарова было и это преимущество, потому что в годы войны он был одним из создателей прибора для контроля бронебойных сердечников па патронном заводе. В основу работы этого прибора был положен скин-эффект.

Первая идея Сахарова заключалась в сжатии взрывом металлической трубки, в которой заранее создавалось магнитное поле. Будет лучше сразу рассмотреть современный вариант воплощения этой идеи, свободный от многих недостатков первоначального (рис. 4.7).

Разряд конденсатора 1, формирует ток в катушке 2, свитой из множества параллельно соединенных между собой проводков. Проволочки изолированы между собой, поэтому поле свободно проникает как между витками, так и проволочками обратного токопровода. Когда же ток близок к максимуму, срабатывает цилиндрическая детонационная разводка 3. Она значительно проще сферической, описанной в предыдущей главе, точек инициирования в ней — несколько десятков. Из рисунка видно, какими элементами она образована. Итак, в кольце мощного взрывчатого вещества 4 формируется сходящаяся детонационная волна. Достигнув катушки, она сдавливает витки. Изоляция между проводками при сдавливании перемыкается и далее взрывом сжимается просто трубка из металла (называемая лайнером). С замыканием витков, аксиальное магнитное поле, созданное разрядом конденсатора, оказывается окруженным металлическим лайнером, чей радиус уменьшается под давлением газов взрыва (рис. 4.8).

Если лайнер легкий и взрыв сжимает его быстро, то большая часть потока «не успевает» уйти в проводник, индукция магнитного поля внутри лайнера «вынуждена» возрастать, чтобы компенсировать убывание площади сечения лайнера:

Е = E₀ (S₀/S)?²

Существуют работы, посвященные расчету сохранения магнитного потока в имплозивном взрывомагнитном генераторе (ИВМГ), но автор не очень им доверяет, предпочитая определить все, что нужно, из осциллограмм. Чтобы объяснить, что это такое, не обойтись без экскурса в политику..

Понимаю, как возмущает многих нигилизм, все эти неприличные намеки насчет пекущихся о народном благе. Создается ложное впечатление, что суетятся в науке одни фрондеры, то и дело высмеивающие идеи, ниспосланные сверху. Так нет же, подобно «свинье под дубом вековым» из басни Крылова, пробавляются насмешники теми идеями!

…Вспомним, как доходчиво и красочно представляют на графиках наше с вами благосостояние. По оси абсцисс — годы, годы… Но взметнулась вверх красная кривая и сучит по плакату указочка: сейчас вот — да, не очень, но посмотрите: через десять лет скакнет в разы, а через двадцать-то — ой, «запируем на просторе!»

…То же делает и осциллограф — главнейший в экспериментальной физике прибор. Тонкий луч непрерывно эмитируемых электронов вызывает свечение в той точке экрана, на которую он падает. По горизонтали отклоняет этот луч одна пара пластин, на которую подается возрастающее во времени напряжение и пробегает он равномерно сантиметры экрана, только не за годы, а за микросекунды. А на вертикальную пару пластин подается напряжение исследуемого сигнала. Нет никакого сигнала — и чистую, не искривленную линию прочертит осциллограф. Есть сигнал — и получите осциллограмму — тот же график зависимости от времени процесса, который вы исследуете. И, если все подключено правильно, не сомневайтесь: осциллограмма — не партийная программа (хорошо сказал, в рифму!).

Вот и подал автор на вход осциллографа сигнал (рис. 4.9) с пробной катушки, размещенной на оси устройства. В опыте, при сжатии катушки от начального значения внутреннего диаметра 45 мм до конечного 30 мм, магнитный поток уменьшился всего на 9 % от того, который был создан разрядом конденсатора.

От этого ИВМГ требовалась высокая скорость схождения лайнера, а потому катушка была намотана алюминиевыми, а не медными проводками: ради скорости метания проводимость (а значит, и сохранение потока) были принесены в жертву. Да и сжатие имело место лишь до диаметра всего в полтора раза меньшего, чем начальное значение. И это имеет объяснение: представляла интерес лишь та стадия сжатия, на которой еще не развиваются нестабильности и внутренняя поверхность лайнера остается цилиндрической.

Каждый видел, по крайней мере — по телевидению, «кусты» разрывов — это и есть нестабильности. Они хорошо видны на фотографиях 2.8, 3.23, 3.30: слой песка или воды, метаемый взрывом, вырождается в струи, летящие в воздухе.

Нестабильности развиваются при большой разнице в плотности движущегося вещества и среды, где происходит его движение. Именно такое соотношение и имеет место в ИВМГ: лайнер из металла движется в воздухе, сжимаясь к оси. На полученных с помощью высокоскоростной камеры снимках (рис. 4.10) видно, как на внутренней поверхности лайнера начинают расти «пальцы», а потом образуется «звезда», разрезающая объем сжатия, на чем процесс усиления поля и заканчивается. В опытах автора (о них речь впереди) лайнер выполнял две функции, причем главной являлось формирование ударной волны при ударе лайнера о цилиндрическое тело, а дополнительно достигалось и «поджатие» поля с увеличением магнитной энергии примерно до килоджоуля, что по меркам ИВМГ было ничтожной величиной.

А вот ИВМГ созданные во ВНИИЭФ позволили достигнуть рекордных значений магнитной энергии и ее плотностей. Привыкшие достигать совершенства, специалисты этой организации добились того, что в кинетическую энергию лайнера передавалось до 30 % химической энергии ВВ (теоретически возможный уровень — 32 %). Но химическая энергия распределена по большому объему заряда ВВ, а кинетическая энергия лайнера в конце процесса кумулируется в конечной полости небольших размеров, что и позволило достигнуть рекордного значения плотности энергии магнитного поля (4х10⁷ Дж/см³), на несколько порядков превышающего плотность химической энергии в бризантных ВВ.

Работа, совершаемая взрывом против пондерромоторных сил поля, приводит к «перекачке» энергии взрыва в энергию поля, пока процесс магнитной кумуляции не будет остановлен давлением поля: то есть — обратно пропорционально четвертой степени радиуса лайнера. Площадь сечения лайнера обратно пропорциональна квадрату радиуса, а значит, в той же пропорции возрастает индукция поля; для магнитного же давления эта зависимость еще сильнее — оно пропорционально квадрату индукции, и обратно пропорциональна четвертой степени радиуса лайнера! Закон возрастания давления гидродинамических сил куда слабее — оно всего лишь обратно пропорционально логарифму радиуса. Из этого следует, что магнитное поле, пусть даже очень слабое вначале, в отсутствие нестабильностей всегда станет «сильнее» взрыва и остановит движение лайнера к оси (и, кстати, чем слабее начальное поле, тем выше может быть магнитная энергия в точке остановки). В проведенных во ВНИИЭФ опытах давление магнитного поля индукцией в 1000 Тл достигало 400 ГПа (четырех миллионов атмосфер), что превышало прочностные пределы любых материалов.

ИВМГ наиболее эффективны там, где требуется получить рекордные значения магнитной энергии, но и основной недостаток их очевиден: они могут усиливать поле не более чем на порядок.

Взрывомагнитные генераторы всех типов создавались для применения в ядерном оружии, в частности — для энергообеспечения систем нейтронного инициирования. Но, понятно, предпринимались и попытки расширить область использования их уникальных возможностей. В одной из таких попыток довелось принять участие и автору..

…Профессор Соловьев с кафедры боеприпасов МГТУ (тогда этот вуз назывался МВТУ) попросил о помощи в реализации новой идеи. В то время правительство СССР было обеспокоено угрозой, исходящей от американских крылатых ракет, разворачиваемых в Западной Европе. Полет таких ракет проходил в режиме «копирования» рельефа местности, на небольшой высоте, так что обнаружить их было непросто. Но проблемы возникали и с уничтожением обнаруженной ракеты: она оснащена чувствительными датчиками и, если поражающие элементы пробивали корпус, формировался сигнал подрыва ядерного заряда, с которого при полете над территорией противника снимались все ступени предохранения. Мощный взрыв (энерговыделение — 200 килотонн в тротиловом эквиваленте) не оставлял шансов выжить тому пилоту или расчету, который попал бы в такую цель. Откуда-то возникла оценка (в ее правильности я испытывал сильные сомнения), согласно которой поражающий элемент должен иметь скорость пять, а лучше — семь километров в секунду: тогда он пробьет корпус ракеты и вызовет детонацию взрывчатого вещества ядерного заряда в одной точке. Взрыв произойдет, но он не будет ядерным, потому что сборка с плутонием не подвергнется обжатию со всех сторон (автоматика ядерного заряда просто не успеет сработать зато время, пока произойдут эти события). Вместо шара, сборка в этом случае превратится в нечто безобразное, в котором цепная реакция из-за потерь нейтронов не разовьется. Однако поражающий элемент должен быть именно компактным телом, а не тонкой кумулятивной струей, потому что вероятность того, что последняя инициирует детонацию, довольно мала.

Скорости метания компактных тел, превышавшие 5 км/с получают с помощью легкогазовых пушек и рельсотронов.

В легкогазовой пушке пороховые газы не воздействуют непосредственно на метаемое тело, а толкают перед собой слой более легкого газа (водорода или гелия), в котором скорость молекул выше, что дает возможность разогнать метаемое тело (правда, очень и очень легкое) до больших скоростей.

В рельсотроне проводящий поддон с метаемым телом размещается между двумя параллельными рельсами и через этот контур пропускается большой ток (рис. 4.11). Магнитное поле тока «выталкивает» пондерромоторной силой скользящий по рельсам и сохраняющий с ними контакт поддон со «снарядом».

Первое устройство обеспечивает разгон до скоростей более 10 км/с тел весом в доли грамма, а рекорд второго, достигнутый 31 января 2008 года — скорость 2,5 км/с для снаряда массой чуть более трех килограммов.

В этих устройствах разгон метаемого тела происходит на дистанции, превышающей десяток метров, что, конечно, исключает их применение в боевых частях управляемого оружия (рис. 4.12, 4.13). Обычным же для боеприпасов метанием с помощью контактного взрыва требуемых скоростей не достичь: мешают газокинетические ограничения (тепловые скорости молекул в газах взрыва становятся сравнимыми со скоростями метаемых тел). Идея Соловьева заключалась в том, чтобы обойти газокинетический барьер, метнув поражающий элемент магнитным полем — оно, в отличие от молекул газов, распространяется со скоростью света.

Если внутрь сжимаемого лайнера (см. рис. 4.8) поместить хорошо проводящее тело, то оно также испытает действие огромных пондерромоторных сил магнитного поля и может приобрести значительную скорость. Для тех ИВМГ, которые можно было собрать в МВТУ, оценки давали массу метаемого тела (его стали называть «стрелочкой», хотя по форме оно напоминало капельку) чуть более грамма. Были идеи и как подавить нестабильности — до радиусов сжатия в несколько миллиметров, чего для метания было вполне достаточно.

Стрелочки изготовили из самого тугоплавкого металла — вольфрама. Это мало повлияло на результат: на блоке из алюминия, служившем мишенью, осталась лишь неглубокая вмятина от близкой детонации взрывчатого вещества, содержавшегося в ИВМГ. Напрашивалось предположение, что причиной испарения стрелочки был нагрев ее вихревыми токами, индуцируемыми в вольфраме сильным магнитным полем (проводимость его втрое ниже, чем у меди и глубина проникновения поля (скин-слоя) для микросекундного времени сжатия превышала сотню микрон). Тогда в приповерхностный слой вольфрама с помощью установки ионной имплантации внедрили частицы углерода, а поверх — еще и десятимикронный слой очень хорошо проводящего серебра. Это позволяло надеяться, что почти все магнитное поле (и ток) будет сосредоточено в слое серебра. Серебро, конечно, должно было испариться, а углерод — хоть как-то воспрепятствовать теплопередаче в вольфрам. Участники опытов с восхищением рассмотрели блестящие, высокотехнологичные стрелочки. Потом прогремел взрыв и в алюминиевом блоке было, наконец, обнаружено отверстие. В него радостно тыкали иголками, наивно пытаясь что-то нащупать, но рентгеновский снимок мишени (рис. 4.14) показал, что кратер «чист». Даже небольшой кусочек вольфрама должен контрастно выделяться на фоне алюминия, но ничего подобного на снимке не было, а был просто полый канал, да еще чуть искривленный, что указывало на потерю устойчивости образовавшего его тела. Стрелочка летела, расходуя себя, испарения не удалось избежать, его просто замедлили. Провели еще один опыт, стрелочкой выстрелили в блок оргстекла, снимая процесс скоростной камерой. На проявленной пленке было видно, как нечто летит, оставляя за собой конус из помутневшего от ударной волны оргстекла, а потом все поле съемки закрывали трещины. И эти снимки сохранились, но разобраться в них, не являясь специалистом, непросто; они позволили определить скорость того, что поначалу оставалось от стрелочки — 4,5 км/с и дистанцию, на которой от нее не оставалось ничего — несколько сантиметров. Газокинетический барьер вроде и удалось обойти, но за ним стоял другой — тепловой.

Следует быть корректным и отметить, что подобные опыты были проведены за пару десятков лет до описываемых событий группой А. Д. Сахарова — и с тем же результатом: алюминиевое кольцо испарилось спустя пару микросекунд после метания Правда, ВМГ, использовавшийся в тех опытах для ускорения кольца был другого типа…

…Предложенный в 50-х годах спиральный ВМГ (СВМГ) выглядит примитивным устройством (рис. 4.15): вокруг металлической грубы 1, заполненной взрывчатым веществом 2, намотана спираль 3. При подрыве газы растягивают трубу в конус, основание которого движется по виткам обмотки, замыкая их и приближая точку контакта к нагрузке 4, куда и вытесняется магнитный поток. Усиление тока равно отношению начальной и конечной (нагрузочной) индуктивностей помноженному на долю сохраненного в ВМГ магнитного потока. Казалось бы, для получения значительного усиления энергии естественно всемерно увеличивать начальную индуктивность, наматывая обмотку с постоянным и наименьшим возможным шагом. Это — простое, но ложное представление: время работы и размеры области сжатия в СВМГ на порядки больше, чем в ИВМГ и, чтобы сохранить магнитный поток (без чего невозможно и усиление), приходится пожертвовать индуктивностью обмотки.

Рассмотрим два СВМГ, различающихся лишь обмотками (рис. 4.16). Та, что справа намотана с постоянным шагом по всей длине, поэтому и площадь сжимаемого контура уменьшается расширяемой взрывом трубой линейно. Слева сжимаемый контур образован профилированной обмоткой (начальный шаг намотки один и тот же, но у «профилированного» он увеличивается, по мере приближения к нагрузке).

Пусть в начальный момент времени ток одинаков. Для СВМГ справа это означает, что энергия запитки у него больше, поскольку индуктивность обмотки выше. Но вот преимущество в усилении тока — за «левым» вариантом: за равный промежуток времени труба «отсечет» (показано пунктиром) то же число витков (начальные шаги намотки равны), но нагрузки для примерно равных наведенных ЭДС будут существенно различаться: в «левом» случае остаточная индуктивность меньше. К тому же, в «левой» обмотке меньше потери потока на диффузию, так как меньше длина провода «остатка» сжатого контура.

По мере дальнейшего движения конуса, преимущество «профилированного» варианта будет возрастать, потому что в каждом из последующих его участков будет течь больший начальный ток. Если нагрузка подобрана правильно («согласована») и усиление продолжается вплоть до закорачивания расширяющейся трубой последнего витка (рис. 4.17), «левый вариант» имеет все предпосылки не только компенсировать начальное энергетическое преимущество «правого», но и далеко превзойти его. Настырный может задать вопрос: «А где же предел возрастания шага намотки от витка к витку?». Стоит вспомнить, что большой ток еще не гарантирует получения большой магнитной энергии, которая зависит не только от квадрата тока, но и от индуктивности. Так что, все более «круто» профилируя обмотку (и уменьшая при этом индуктивность), можно прозевать момент, когда ВМГ вообще перестанет усиливать энергию и даже начнет терять ее, несмотря на значительный генерируемый ток!

Обычно изоляция провода постоянна по толщине, а значит и рабочее напряжение рационально делать постоянным. Для этого случая теоретическое рассмотрение приводит к экспоненциальному закону возрастания шага намотки с длиной. По мере движения точки контакта к нагрузке, уменьшается экспоненциально и индуктивность спирали, поэтому удобно рассматривать зависимость логарифма индуктивности от длины — это будет прямая линия (рис. 4.18).

Подобрать обмоточные данные спирали, соответствующие теории, непросто. Расчет соленоидов с переменным по длине шагом намотки (а иногда — и переменного диаметра) ненадежен из-за трудности учета взаимной индуктивности витков и граничных эффектов. Прибор (рис. 4.19) позволяет решить эту проблему «в лоб», осциллографированием периода ударно-возбужденных колебаний в контуре. В металлической трубке 1 размешаются два элемента: коммутатор 2 и конденсатор 3. Когда коммутатор срабатывает, возникают колебания в контуре, включающем эти два элемента и исследуемую индуктивность. Вычислить индуктивность по их периоду не составляет труда (при этом учитывается собственная индуктивность прибора, определенная в режиме, когда он был «закорочен»). На трубку можно надеть конус со скользящим контактом, имитирующий расширяемую взрывом трубу СВМГ. Начав процесс измерений с нагрузки, можно изменять шаг витков секций, подбирая требуемый закон изменения индуктивности соленоида по его длине.

Индуктивность нагрузки тоже должна быть «встроена» в закон изменения индуктивности спирали. Любые попытки «по-новому» нагрузить СВМГ изменят этот закон, но когда «очень нужно», нагрузку все же меняют, как это не раз приходилось делать и автору. На начальных стадиях работы, пока индуктивность спирали велика, несогласованность нагрузки не будет ощущаться, но в конце работы отклонения от выбранного закона станут заметными и приведут к потерям потока (рис. 4.20), хотя на «свою» нагрузку спираль эффективно работала до последней микросекунды. Опять же. когда «очень нужно», повышают и начальный ток сверх расчетного, что чревато пробоем и получением просто жалкого тока в нагрузке (рис. 4.21). Иногда без изменения нагрузки не обойтись, но мучительно не хочется менять что-нибудь в уже доказавшей свою эффективность, подобранной с таким трудом обмотке. Перейти на меньшую индуктивность нагрузки — не проблема, просто надо добавить к спирали одну-две секции с большими шагами намотки, продолжив зависимость рис. 4.18, до согласования с новой нагрузкой (при этом, если не требуется большее усиление, можно «отбросить» такое же число секций с наименьшими шагами намотки). Хуже (но чаще встречается), если индуктивность новой нагрузки больше, чем «согласованное со спиралью» значение — тогда ту же зависимость придется продлевать в сторону меньших шагов и все более вероятной станет встреча с «перескоком» (рис. 4.22): незаметная глазу несоосность трубы и спирали приведет к тому что точка контакта будет не плавно скользить по каждому витку, а «перескакивать» на некоторых участках, опять же — транжиря драгоценный магнитный поток.

Но бывает и так, что нагрузка — вообще «ни в какие ворота», и тогда ее согласуют, используя взрывной трансформатор. К СВМГ, подключают (рис. 4.23), коаксиал из центрального проводника 1 и цилиндра 2 из тонкой фольги. В конечной фазе цилиндрическая детонационная разводка 3, формирует в кольцевом заряде 4 сходящуюся детонационную волну. Взрывом токовый контур разрывается — фольга цилиндра 2 продавливается в пазы между ребрами изоляционной катушки 5. При этом за время в сотни наносекунд «освобождается» магнитный поток, что ведет к индуцированию на разрыве напряжения (вспомним ощущения юного Ади Сахарова!) Напряжение это, которое иногда достигает миллиона вольт, и прикладывается к нагрузке 6. Пока газы взрыва (окислы углерода и азота), сжатые до огромных (граммы на кубический сантиметр) плотностей, еще не разлетелись, они хорошо изолируют катушку 5. Внимательный читатель задастся вопросом, есть ли смысл подключать такой трансформатор к СВМГ, в котором магнитный поток только теряется: можно просто «разорвать» контур первичного тока, соединив точки разрыва с нагрузкой. Так иногда и делают, когда требуется только высокое напряжение. Но когда нужно существенно усилить энергию (пусть даже за счет снижения напряжения) без СВМГ не обойтись.

Если все параметры подобраны правильно, то СВМГ представляет собой очень эффективный усилитель, ведь если в имплозивном ВМГ усиление заканчиваются после того, как диаметр лайнера уменьшился в несколько раз, то отношение начальной индуктивности спирали к индуктивности нагрузки может достигать многих тысяч, а усиление тока и энергии — до трех порядков (есть и такие схемы, где усиление практически не ограничено). По мере роста коэффициента усиления СВМГ, КПД преобразования им химической энергии ВВ в энергию токового импульса снижается, но только когда коэффициент усиления — около тысячи, имеет смысл задуматься, что рационально увеличить для дальнейшего повышения усиления: габариты СВМГ или размеры источника его питания, такого, как конденсатор.

…В военной науке, конечно, существовали коллективы исследователей, конкурировавшие друг с другом «на каждом километре». Но общая обстановка была благожелательной: если конфликт интересов не просматривался, то бескорыстная помощь считалась сама собой разумеющейся. В конце 1982 года автора попросили провести несколько опытов по «замагничиванию» объемно-детонирующего облака[39]. Просители — специалисты по радиоэлектронным помехам — надеялись при этом получить значительную эмиссию радиочастотного электромагнитного излучения (РЧЭМИ) и обосновать получение финансирования своих работ. Мнение у автора об этой идее сложилось скептическое, потому что большой ток, а значит, и существенное поле в облаке получить было нельзя: нагрузка — проволочная петля диаметром в несколько дециметров — была «непосильна» для ВМГ небольших размеров, а опыта создания взрывных трансформаторов тогда не было. Да и в качестве источника помех система «генератор-облако» вряд ли подходила, потому что время ее излучения (микросекунды) недостаточно для такого применения.

Опыты начались в подмосковном Красноармейске с первых недель 1983 года. Спешки не было, в неделю проводили один — два эксперимента. Излучение от «замагниченного» объемного взрыва измеряли рупорными антеннами и результат был предсказуем: интегральная мощность порядка киловатта, время генерации — микросекунды. Организаторы сессии признавали, что этого недостаточно, но считали, что обоснование дальнейшего финансирования работ такой результат обеспечит.

Перерывы в опытах дали возможность обдумать ситуацию. Плазма объемного взрыва выполняла роль конвертера (преобразователя) энергии. Магнитное поле «закручивало»[40] электроны этой плазмы, заставляя ее излучать, по тому же механизму, что и комтоновские электроны — при генерации электромагнитного импульса ядерного взрыва. Расчет показал, что концентрацию зарядов в ударно-сжатом (в данном случае — детонирующем) газе не имело смысла повышать: поглощение плазмой ею же эмитированного излучения было и без того существенным, излучение «выпускал» лишь приповерхностный слой детонирующего облака. Повышение же напряженности магнитного поля «уводило[41]» спектр генерируемого излучения из радиочастотной области в бесполезную тепловую. Словом, в каком виде ни «закачивай» энергию в облако — преобразовывало оно ее в излучение тем хуже, чем больше получало. От такого «конвертера» стоило избавиться.

Однако сам по себе ВМГ излучателем служить не мог — как уже знает читатель, в нем магнитное поле квазистационарно. Автор слышал о том, что эксперименты по преобразованию в излучение энергии очень больших токов все же проводились: к ВМГ, через взрывной трансформатор, подключали огромную антенну. Несмотря на неслыханные ранее в радиотехнике значения напряжений на антенне, эти опыты не были сочтены успешными, быть может, из-за того, что характерные длительности получаемых импульсов напряжения были, все же великоваты (десятые доли микросекунды) и основная энергия реализовалась в не слишком актуальном для применения диапазоне длин волн (сотни метров); циклопическими были и размеры антенны.

Для того же, чтобы излучение было мощным и эффективно воздействовало на цели, поле должно меняться не просто быстро, а так, чтобы характерное время его изменения соответствовало бы длине волны, сравнимой с размерами устройства. Если эти размеры оценить в дециметры, время, за которое должно существенно измениться поле (чтобы оценить его, надо поделить характерный размер на скорость электромагнитной волны), составляет наносекунды — на три порядка меньше, чем в ИВМГ! Но характерная скорость сильных ударных волн в конденсированных средах — 10 км/с, что дает оценку минимального радиуса сжатия в десятки микрон: 10⁴(м/сек) х 10^-9(сек) = 10^-5(м). Для трубчатого лайнера из какого угодно материала это нереально: нестабильности кладут конец сжатию на значительно более ранних его стадиях.

Но ведь можно сжимать поле не лайнером, а токопроводящей ударной волной, такие процессы происходят во Вселенной и известны астрономам. Особенность ударного сжатия в том, что оно приводит к существенному повышению температуры вещества. Начиная с некоторого предела, плотность энергии в ударной волне начинает увеличиваться только за счет температуры, а плотность вещества остается постоянной.

Ясно, что чем плотнее «упаковано» атомами вещество, тем сильнее оно «сопротивляется» сжатию. Например, такая в высшей степени упорядоченная структура, как монокристалл, сжимается УВ с давлением в миллион атмосфер всего вдвое. Повышение же температуры в мощной ударной волне приводит к тому, что молекулы вещества за фронтом волны сначала диссоциируют, а потом — ионизуются и составлявшие их атомы. Это означает, что вещество, в исходном состоянии бывшее диэлектриком, может, будучи ударно-сжатым, превратиться в проводник[42].

Вернемся к аналогии с карандашами и сделаем промежутки между ними совсем незаметными. Тогда, стоит чуть-чуть тронуть их ряд — и фронт «процесса» окажется очень далеко, а «движение вещества» будет несущественным. Если сжимаемость мала, а ионизация все же происходит, то магнитное поле сразу оказывается в проводящем веществе, которое «не успеет» сколь-нибудь заметно вытеснить поле в область сжатия — произойдет «вмораживание». Предельный случай вмораживания — ионизация вещества мощным излучением, когда среда может вообще не двигаться. Не сможет двигаться и поле, оказавшееся в такой среде после ионизации. Представим эту ситуацию, расположив между карандашами обрезки веревки — они будут моделировать силовые линии поля. Сдвинувшись, карандаши зажмут веревки между собой и двигаться дальше им можно будет только вместе. Потери на вмораживание специфичны именно для ударного сжатия, они «откусывают» поле по краям области сжатия, «уводят» из нее магнитный поток, в то время как лайнер «толкает перед собой» поле, сохраняя поток (за исключением того, что диффундирует внутрь него).

Подытожим причины, по которым применение ударной волны целесообразно для очень быстрого и очень «глубокого» сжатия магнитного поля.

1) По обе стороны ударного фронта разница плотностей мала: даже мощные волны с давлением в миллион атмосфер увеличивают плотность твердых тел лишь вдвое, а дальнейшее повышение давления сопровождается не сжатием, а ростом температуры. Малая разность плотностей означает, что при ударно-волновом сжатии не развиваются нестабильности.

2) Если нагрев при ударном сжатии значителен, возможны ионизация и скачок проводимости: перед фронтом вещество является изолятором, в котором магнитное поле распространяется со световой скоростью, а за фронтом — проводником, в котором скорость распространения поля на много порядков ниже. Такой волной, образующей замкнутое кольцо, сходящееся к центру, может сжиматься магнитное поле — как лайнером, но без нестабильностей.

3) Как вмораживание, так и диффузия приводят к потерям магнитного поля: оно «захватывается» проводящим веществом и уже далеко не полностью концентрируется в области сжатия. Становится возможным «сбрасывать» излишнее поле за фронт ударной волны, препятствуя тем самым чересчур быстрому усилению магнитного давления. Подбирая характеристики вещества (степень сжатия и проводимость в ударно-сжатом состоянии) можно регулировать «сброс» поля, согласуя тем самым закон возрастания давления поля в области сжатия с гидродинамическим давлением в ударной волне, устраняя препятствие для сжатия до сколь угодно малого радиуса. Будем, однако, помнить, что работа против сил магнитного поля (а значит, и повышение энергии поля) совершается только за счет кинетической энергии вещества. Поэтому, выбор вещества, в котором будет сжиматься поле, должен представлять компромисс: если ударное сжатие будет слишком мало (очень малы промежутки между карандашами), то все магнитное поле будет вморожено, существенного движения массы вещества не будет, а значит, не будет и заметного усиления поля в области сжатия. Если же сжатие будет слишком велико, случится то, что случается в ИВМГ: магнитное давление остановит компрессию поля, потому что быстро станет «сильнее» гидродинамического давления.

.. Непрост в экспериментальной физике переход от научной болтовни к практическим решениям. Вы знаете, что «стрелять» до бесконечности вам не позволят: и время и финансирование ограничены всегда. Не верьте лжи, что перед опытом все было рассчитано: для устройства созданного впервые слишком многие параметры, необходимые для расчетов, сомнительны. Поэтому, после арифметических вычислений (в крайнем случае — после решения простейшего дифференциального уравнения) от вас требуется твердо произнести что-либо вроде: «Рабочее тело в источнике излучения будем делать из монокристалла иодида цезия!». Основания для такого решения были следующими:

1) Если конечный размер области сжатия — около десятка микрон, то фронт ударной волны должен быть очень гладким: с неровностями, размеры которых меньше размеров этой области. Вспомнилась статья об оптических исследованиях ударных волн в монокристаллах: С. Кормер утверждал, что фронт там «гладок, как зеркало», размер неровностей не превышает микрона. В любом случае, монокристалл — наиболее упорядоченная структура вещества — «последняя линия обороны»: если не выйдет в монокристалле, то не выйдет нигде!

2) Этот монокристалл должен включать атомы с самым низким потенциалом ионизации, чтобы скачок проводимости в ударной волне был существенным. Значит — цезий.

3) Этот монокристалл должен существовать в осязаемых размерах, не стоить бешеных денег не быть ядовитым, и желательно, чтобы хотя бы некоторые его свойства были исследованы ранее.

Изготовить новые устройства (цилиндрические ударно-волновые излучатели, ЦУВИ, рис. 4.25) не заняло много времени: цилиндрик монокристалла иодида цезия 1 в них был окружен кольцевым зарядом 2, детонация в котором инициировалась стаканом 3 из эластичного ВВ, через который проходили провода, соединявшие с источником питания пару медных витков 4, а в донной части — располагался детонатор.

2 марта 1983 года атмосфера на испытательной площадке была благодушная: два совместных подрыва — ВМГ и облака горючего — продемонстрировали ожидавшийся результат прибывшим на показ начальникам. Приступили к «факультативу» — испытаниям моих сборок. Все с интересом наблюдали, как собирается высоковольтная схема: магнитное поле в ЦУВИ создавалось током от разряда небольшой батареи конденсаторов. Первая сборка по каким-то причинам сработала неважно, но готовить взрывной опыт и не предусмотреть необходимость его повторения — непростительная глупость! При взрыве второй сборки лучи осциллографов рванулись вверх, «выскочив» за пределы экранов. Офицеры сообщили, что вышли из строя смесительные диоды в антеннах, стоявших в пяти метрах от взрыва. Мощность излучения по крайней мере в сто раз превысила ту, которую регистрировали в опытах с объемной детонацией! Этот опыт поставил других участников испытаний в затруднительное положение: их начальники увидели устройство размерами в десятки раз меньшее, чем объемно-детонирующие макеты, но излучавшее РЧЭМИ на два порядка большей мощности. Когда шок миновал, начались маневры, которым не приходилось слишком удивляться: от автора стали требовать описания ЦУВИ, убеждая, что оно «необходимо для отчета». Рисковать уступить такую находку, как ЦУВИ, было неразумно: не так уж часто они выпадают в жизни исследователя. Уклончивость попытались преодолеть шантажом: заявили, что диоды из строя не выходили, сигналы на осциллографах были наводками от токов запитки, РЧЭМИ вообще не было, потому как «электрончиков, электрончиков в твоем устройстве не видать», а, если не будет отчета, то и в дальнейших испытаниях офицеры участвовать не намерены. Саркастически «согласившись» с противоречивыми доводами, пришлось заметить, что, раз все это было наводками, то, действительно, нет смысла тратить время на опыты, а тем более — на написание отчета.

Разговоры о наводках продолжались много лет и «достали» настолько, что пришлось изготовить специальную демонстрационную сборку (рис. 4.26): начальное поле в ней создавалось системой постоянных магнитов, а не большими токами. Понятно, что генерируемое такой сборкой РЧЭМИ не было рекордным по мощности, но — достаточно мощным, чтобы его можно было зарегистрировать. Сладкоголосые певцы «наводок» чуть приутихли, но не заткнулись, как им настоятельно советовали, а стали списывать регистрируемые сигналы на счет электромагнитного излучения, возникающего при взрыве ВВ (хотя мощность такого излучения, по свидетельству первооткрывателей этого явления, на много порядков ниже, чем регистрировавшееся).

Попытки шантажа были, понятно, основной движущей силой такого рода маневров, но встречались и проблемы, с которыми специалистам в области боеприпасов ранее сталкиваться не приходилось…

…17 июня 1986 года, с аппарели[43] десантного корабля, группа испытателей сошла на остров Коневец в Ладожском озере. Нас ожидала подготовленная к испытаниям крылатая противокорабельная ракета П-15[44] (рис. 4.27).

П-15 разрабатывалась в конце 50-х и в системе ее наведения преобладали схемы на лампах. Имелись, правда, четыре полупроводниковых диода: два — в смесителе и два — в канале автоподстройки частоты. Будучи мишенью для излучателей РЧЭМИ, П-15 и сама нуждалась в цели, которую соорудили, подняв над шлюпкой «железный парус» (рис. 4.28). На дистанции 120 метров отраженный сигнал был очень мощным («больше, чем от крейсера при стрельбе в упор» — говорил офицер, обслуживавший ракету).

…Радиолокационная головка самонаведения жадно захватывала «железный парус». После подрыва сборки в полусотне метрах от ракеты, стрелка прибора «ток смесителя» заметно дернулась, но на осциллографе контрольного стенда осталась «картинка», соответствующая удержанию цели головкой самонаведения. Это было невероятно: надо только представить, насколько мощным должно быть ударное возбуждение от наносекундного импульса РЧЭМИ, чтобы стрелочный прибор среагировал на него двукратным отклонением от номинального уровня! И, тем не менее — ракета цель не потеряла! Пара следующих дней принесла аналогичные результаты: хотя сборки подрывали все ближе к ракете, потери цели головкой ее самонаведения не фиксировались.

Пошли дожди, опыты прервали и стали обследовать «пятнадцатую». Выяснилось, что все ее диоды имеют одинаковые сопротивления, как для «прямого», так и для «обратного» тока. После долгих препирательств, их стали поочередно заменять резисторами с сопротивлениями в сотни Ом. Можно было заменить на резисторы все диоды в канале автоподстройки частоты и один в смесителе (три из четырех имевшихся во всей схеме) и все равно захват «железного паруса» не срывался: на дистанции в сотню метров мощность отраженного от него сигнала превышала все разумные пределы!

…Следующий солнечный день был ветреным, Ладога покрылась пенными «барашками». В ракете заменили все диоды на новые, сборку расположили в 20 метрах под углом примерно 30 градусов к оси головки самонаведения и стали ждать. Наконец, кто-то заорал: «Баржа!» Начали лихорадочно заряжать батарею, приводить в рабочее состояние ракету. Ракета «увидела» шедшую на дистанции около трех морских миль баржу и сборку подорвали. «Захват» был немедленно потерян. Тот же результат получили и когда ракета «смотрела вслед» уже уходящей барже, а сборку (последнюю из имевшихся) подорвали в 30 метрах под углом в 45 градусов к линии визирования головки.

Два фактора: отраженный от цели сигнал реальной, а не аномальной амплитуды и наличие помех от «барашков» на водной поверхности (весьма незначительных по морским меркам) привели к тому, что и должно было произойти. Эта серия показала, как сложны процессы, вызываемые РЧЭМИ в электронике и как противоречивы могут быть оценки таких эффектов. Впоследствии не раз приходилось отклонять предложения дилетантов провести «оценочные» испытания с использованием в качестве мишеней электронных часов или туристических приемников, потому что это было бесполезной тратой сил и средств: боеприпасы не предназначены для выведения из строя часов. Если часы все же вышли из строя, то это не значит, что выйдет из строя военная электроника; если же часы продолжают после опыта идти, то военная электроника как раз может и «сгореть».

Понятно, что демонстрация эффекта — только начало пути. А явление оказалось очень «капризным», особенно в том, что касалось энергии магнитного поля в монокристалле перед началом его ударного сжатия. Выход РЧЭМИ нарастал с увеличением этой энергии, причем особенно резко — при приближении к некоему значению, по-видимому, соответствующему максимуму, а при переходе этого значения от РЧЭМИ не оставалось и следа. Это было причиной многих неудач, в частности — при испытаниях, на которых мишенью служила ракета ЗМ80 (рис. 2.44).

Сжатие магнитного поля в монокристалле исследовалось и теоретически, но задача оказалась весьма сложной и результаты были получены только спустя полдесятка лет, когда оптимум магнитного поля был уже «нащупан» эмпирически: он соответствовал энергии запитывающего излучатель токового импульса около килоджоуля. Запитываемый токовым импульсом оптимальной амплитуды, ЦУВИ выводил из строя большие радиолокаторы, работавшие в сантиметровом и метровом диапазонах длин волн, на радиусах до 50 м от точки подрыва, но сборка вместе с конденсаторной батареей выглядела так (рис. 4.29), что никаких ассоциаций с компактным устройством, которое можно разместить в боеприпасе, не вызывала.

…Совершенствовали ЦУВИ по нескольким направлениям. Во-первых, ударную волну в монокристалле стали формировать не контактной детонацией, а ударом сходящегося лайнера (рис. 4.30), образованного катушкой, свитой из алюминиевых проволочек. Это обеспечивало повышение давления в ударной волне, а заодно — позволяло примерно вдвое повысить энергию магнитного поля при его сжатии лайнером. Во-вторых, катушка излучателя запитывалась не от конденсаторной батареи, а от значительно более компактного СВМГ. Но СВМГ — усилитель и он тоже нуждался в начальной энергии, а ее необходимо было получить «из ничего» — боеприпас невозможно соединить в полете с источником высокого напряжения с питанием от сети 220 вольт.

…Ферромагнитный генератор (ФМГ, рис. 4.31), в котором импульс тока формировался при ударной демагнетизации пластин из электротехнического железа был создан в Арзамасе-16. Расширяющаяся труба, прежде чем начать движение по виткам обмотки ВМГ, ударяет по набору железных пластин, в котором системой постоянных магнитов и магнитопроводов, создано поле с индукцией около 2 Тл. Удар трубы формирует в железе волну, которая разрушает его доменную структуру, превращая из ферромагнетика в парамагнетик[45], освобождая заключенное в доменах поле. Поле вытесняется в обмотку, где наводит ЭДС. Сборка такого генератора очень сложна, каждую пластину набора надо изолировать (чтобы поле «выходило» по изоляции в обмотку, а не растрачивало свою энергию на нагрев металла вихревыми токами), и, кроме того, образовать из сложенных пластин конус (чтобы труба одновременно ударила по всем ним), для чего используются клинья из бронзы. ФМГ работал не очень стабильно, но с одного кубического сантиметра набора пластин удалось получить до 0,5 Дж энергии токового импульса!

В результате усовершенствования системы запитки, внешность ЦУВИ изменилась разительно: теперь это было компактное, вполне подходящее для применения в боеприпасах устройство (рис. 4.32)! Однако «военную карьеру» ЦУВИ сгубили причины технологические. Даже незначительное отклонение от номинальных значений генерируемого ФМГ тока или коэффициента усиления ВМГ вело к весьма существенным неблагоприятным изменениям в режиме излучения ЦУВИ. Разброс же характеристик энергообеспечения был явно неудовлетворительным: для ФМГ — до 30 % по току, а для СВМГ (даже для варианта, изготовленного в Арзамасе-16, где культура производства неизмеримо выше, чем на всех серийных заводах) — около 10 % по коэффициенту усиления, причем проконтролировать все эти отклонения заранее, до подрыва, было невозможно. Как уже упоминалось, оптимум генерации РЧЭМИ при ударном сжатии — весьма «острый», и, чтобы обеспечить «попадание» в него, ФМГ и СВМГ нуждались в кропотливой «доводке», сопряженной с огромным расходом времени и средств, а размышления о стоимости их в серийном производстве были подобны ночным кошмарам.

Очень не хотелось терять результаты напряженного труда: были предложены устройства, где система энергообеспечения была полностью заимствовании от ЦУВИ, но вместо монокристалла на оси катушки располагался излучатель другого типа (о таких попытках — немного позже). К счастью, к этому времени процесс магнитной кумуляции в монокристалле был изучен теоретически, причем не только для цилиндрической геометрии сжатия, но и для более эффективного, сферического варианта. Из расчетов следовало не только то, что эмиссия РЧЭМИ весьма чувствительна к начальным параметрам сжатия, была выявлена и другая зависимость: чем мощнее ударная волна, тем меньшая начальная индукция магнитного поля соответствует оптимальному режиму излучения. Значит, если максимально форсировать возрастание давления в ударной волне, то для существенного излучения могли оказаться достаточными и значения начальной индукции, создаваемые системой постоянных магнитов, что предельно упростило бы устройство. Быстрее всего давление и другие параметры возрастают в сферически-симметричной ударной волне. Оценки показали, что диаметр заряда должен быть менее дециметра, а значит, требовался сферический детонационный распределитель соответствующего размера — такой надо было создавать заново, потому что все распределители для ядерных зарядов были больше.

9 сентября 1993 г. была впервые испытана сборка Е-35 (рис. 4.33) — ударно-волновой излучатель, сферический — УВИС.

В УВИС заряд взрывчатого вещества с рабочим телом 1 размещается внутри детонационного распределителя 2 — шарового слоя из поликарбоната — уменьшенной копии важной детали ядерного заряда. Плотность точек инициирования на заряде УВИС больше, чем на поверхности ядерного заряда, поскольку диаметр излучателя намного меньше, чем плутониевой сборки. Поэтому разводку в УВИС иногда делают «двухэтажной» — верхний «этаж», с меньшим числом точек инициирования, размещается над основной разводкой и возбуждает детонацию в узловых точках последней, а та — в заряде. Внутри заряда — шарового слоя мощного взрывчатого состава на основе октогена — устанавливается шар, выточенный из монокристалла.

Вокруг шара собирается магнитная система. В ее основе — два постоянных магнита, от которых к монокристаллу идут два усеченных конуса 3 из магнитно-мягкой стали, «собирающие» поле постоянных магнитов в область, занятую рабочим телом. Сохранению потока, создаваемого магнитами, служат и магнитопроводы 4. Кристалл устанавливается в центре системы так, чтобы его главная ось совпадала с направлением магнитного поля, иначе различия в свойствах вдоль других осей могут нарушить симметрию сжатия.

Но вот устройство собрано. Сработал детонатор. Со скоростью около 8 км/с огоньки детонации, многократно разветвляясь, разбегаются по каналам, одновременно ныряют в десятки отверстий и инициируют сферическую детонацию с давлением в полмиллиона атмосфер. Достигнув поверхности шара из иодида цезия, волна детонации формирует в нем ударную волну, причем, поскольку импеданс монокристалла больше, чем газов взрыва, давление на его поверхности увеличивается, превышая миллион атмосфер. Сферическая ударная волна мчится к центру со скоростью более 10 км/с, сжимая магнитное поле и оставляя за собой уже не монокристалл, а проводящую как металл жидкую мешанину из плазмы йода и цезия В конечной фазе отношение размера области сжатия к начальному значению радиуса монокристалла — менее одной тысячной. Сохранись при сжатии весь поток — и энергия магнитного поля могла бы возрасти при этом в триллион (миллион миллионов) раз! Но на самом деле, и при цилиндрической и при сферической магнитной кумуляции в монокристалле сжимается лишь мизерная часть поля, а остальное — «выбрасывается» за фронт ударной волны.

Если заряд собран правильно, то ударная волна, сойдясь в точку и отразившись, устремится обратно; скачком и очень существенно изменится магнитный момент области сжатия, что и приведет к генерации импульса РЧЭМИ. За доли наносекунды поле меняется, конечно же, не по закону синуса с периодом равным времени сжатия-разрежения, а более резко, а это значит, что в функции, описывающей его изменение, существенны вклады многих частот. Спектр излучения, приведенный на рис. 4.34 может вызвать и недоумение: для какой частоты выход РЧЭМИ максимален, и что это за единицы — «джоули на герц»? Джоули на герц — единицы спектральной плотности энергии, ими пользуются, когда описывают непрерывные спектры излучения (континуумы) в которых присутствует огромное число частот. Проинтегрируем график численно в пределах заинтересовавшего нас диапазона — получим привычные джоули, причем тем больше, чем в более высокочастотном диапазоне ведется интегрирование. Частоты же берутся вот откуда.

…Представим, что, находясь в уличной «пробке», мы плавно тронули свою машину и притормозили у стоящей впереди. В следующий раз, едва мы сняли ручник, в нас «въехали» сзади; доли секунды — и мы «целуем» стоящую впереди. Как пройденные расстояния, так и времена движения в обоих случаях близки, но ваш организм подсказывает, что в элементах движения имелись и отличия: в последнем случае он сначала «ускорился», как от сильного пинка, потом — парил, блаженствуя, и, наконец — «замедлился», как бы упав. Подсознательно сложное движение представлено, как сумма более простых. Это и есть задача гармонического анализа, основы которого заложил французский математик Симон Фурье: любая функция может быть представлена как сумма синусоид (гармоник). Вообще-то можно произвести разложение и в ряд других функций, не синусов, но для расчета эмиссии РЧЭМИ удобны именно они, потому что эта задача для тока синусоидальной формы, протекающего через кольцо, давно решена. Именно на гармониках больших частот («быстрых») и реализуется основной выход излучения.

…Огромное преимущество магнитов — их постоянное во времени поле не нуждается в синхронизации со взрывными процессами и может быть измерено еще до того момента, когда сборку разнесет на мелкие осколки. Средства измерения известны — преобразователи Холла[46]. Однако для работы таких преобразователей необходимы высокостабильные источники питания, а этим последним требуется сеть напряжением 220 В, избавленная от «бросков» — сложная задача для условий высокогорного полигона, где лампочки «мигают» довольно заметно. Запитку датчика Холла сделали «импульсной» от разряда электролитического конденсатора большой (десятки микрофарад) емкости. Заряжается этот конденсатор хоть от даже не совсем «свежих» батареек. На лучи осциллографа выводятся два сигнала (рис. 4.35): один — питающего датчик напряжения, другой — с самого датчика. Для снятия показаний достаточно выбрать на луче питания регламентированное значение напряжения питания датчика и, переведя маркер на другой луч — прочитать значение ЭДС Холла в этот момент времени. Осциллографы всегда пользуются большими «привилегиями» и обеспечиваются электропитанием от стабилизаторов, а в коробочке, где смонтирован прибор, имеется кусочек постоянного магнита — эталон поля.

…«Доведенные» УВИС продемонстрировали надежную и стабильную работу, но сложность сборки и наличие весьма дорогой в производстве сферической детонационной разводки повышали их стоимость до уровня, немыслимого для неядерных боеприпасов. Прототип электромагнитного боеприпаса — 105 мм реактивная граната с боевой частью на основе УВИС (рис. 4.36) — был создан и успешно испытан, но такой боеприпас не имел шансов стать массовым: его можно применять только в особо ответственных случаях, для поражения важных целей, а на поле боя нужно другое оружие — «числом поболее, ценою подешевле». Параллельно с ударно-волновыми излучателями, разрабатывались и генераторы частоты…

Как мы знаем, магнитный поток «выпустить» непросто — надо разорвать контур тока — например, взрывающегося ВМГ — да еще успеть изолировать разрыв. Но можно создать изолированный разрыв заранее (рис. 4.37), включив в контур высоковольтный конденсатор 1, соединив его с медной трубой 2 (снаряженной ВВ 3) и соосной трубе спиралью 4. Как и в СВМГ, взрыв расширяет трубу, образуя конус, который и ударяет по обмотке, вызывая протекание тока от заранее заряженного конденсатора. Далее точка контакта на основании конуса движется по виткам спирали, продавливая их изоляцию и закорачивая виток за витком, усиливая при этом ток, который осциллирует (рис. 4.38а), так как емкость контура существенна. Иногда обмотку такого генератора (он получил название взрывомагнитного генератора частоты, ВМГЧ) делают из нескольких проводов, подсоединяя каждый к отдельному конденсатору: из-за рассогласования токов в проводах, излучение рассеивается в этом случае более равномерно. Оценив период колебаний (для единиц микрогенри и нанофарад), получим сотни наносекунд, что не очень благоприятно (волны в сотни раз «длиннее» самого ВМГЧ). Но эти «несущие» волны — не основные в излучении: компрессия поля трубой, усиливая ток тем больше, чем выше его мгновенное значение, приводит к появлению «быстрых» гармоник. При каждой осцилляции тока меняется и состав этих гармоник, что естественно — ведь меняются и параметры контура. Так что излучает ВМГЧ не один импульс, а «цуг» — число импульсов РЧЭМИ в такой последовательности равно числу полуволн тока.

Сделать модель ВМГЧ пригодной для численных расчетов можно, учитывая в ней, в виде эквивалентного «сопротивления», интегральные потери на излучение. Причины других потерь — такие же, как и в хорошо исследованных СВМГ (диффузия магнитного поля, сопротивление изоляции проводов) поэтому их можно определить из осциллограмм тока, который генерируется СВМГ с точно такой же, как и ВМГЧ обмоткой, но работающего на индуктивную нагрузку, и, следовательно, не излучающего (рис. 4.38,6). Из осциллограмм же, полученных при работе спирали на емкостную нагрузку, которые все стали называть «рыбами» (рис. 4.38,а), можно определить суммарное сопротивление потерь, как излучательных, так и обусловленных иными причинами. Остается только найти разность этих величин в каждый из моментов работы ВМГЧ. Нельзя назвав такой метод безупречным, но это было лучше, чем ничего.

Закон усиления тока в спирали, замыкаемой трубой, известен из трудов А. Сахарова. Бешеные «впрыскивания» тока ломают форму колебаний (рис. 4.38в), а луч осциллографа слишком медлителен, чтобы воспроизвести ее скачки. Достоверна лишь огибающая — линия, соединяющая токовые амплитуды. Она служит для их нормировки, когда ток представляют как сумму уже «чистых» синусоид (гармоник). Остальное понятно: для каждой гармоники тока известной частоты и амплитуды вычисляют мощность излучения через витки обмотки, в данный момент еще не закороченные ударом трубы. Доля гармоник с частотами от сотен до десятков тысяч мегагерц (много большими частоты «несущей» волны) к концу работы существенно возрастает (рис. 4.39), растут и потери на излучение, «подсаживая» ток (рис. 4.38а). Пиковая мощность излучения ВМГЧ меньше, чем у ЦУВИ, но время генерации (десятки микросекунд) на четыре порядка больше и энергия РЧЭМИ даже выше.

Интересные результаты были получены при испытаниях, в которых мишенями для ВМГЧ служили мины, точнее, их неконтактные взрыватели, рассчитанные на срабатывание от магнитных полей проезжающей мимо бронетехники. Среди взрывателей были как современные, так и разработанные еще в начале 60-х годов, но проверенные в боях: вьетконговцы применяли их против американской армии. Мины очаровали всех: они полностью автономны (питание — от батареек) и легко проверялись постоянным магнитом, а значит, не требовали осциллографирования эффектов облучения и использования для этого кабелей, кои не переводившиеся брехунки по-прежнему трактовали как «антенны», наличие которых делало результаты «недостоверными».

Взрыватели размещали по всем азимутам в пределах до полусотни метров от точки подрыва ВМГЧ. После подрыва они в течение 20–30 минут не реагировали на близкие пассы сильного магнита. За это время через минное поле мог пройти танковый батальон. Правда, затем облученные взрыватели оживали и срабатывали от малейшего прикосновения и без магнита, а иногда — вообще без видимой причины. Даже на спор безнаказанно не удавалось, повернув ключ на корпусе взрывателя, обесточить его схему: разъяренное устройство реагировало на такие попытки хлопком контрольного детонатора. Через час-другой чувствительность мишеней вновь приближалась к штатной. В этих опытах был достоверно зафиксирован эффект, получивший название «временного ослепления» — мишень выводилась из строя не «навсегда», а на время, достаточное, чтобы сорвать ее боевую задачу. Впечатляли и оценки эффективности: при разминировании «огневым» методом прохода размером 20x100 метров, самоходное орудие «Нонна» должно было выпустить по минному полю либо 550 осколочно-фугасных снарядов, либо — 5 электромагнитных боеприпасов (ЭМБП). На первый взгляд, применение ЭМБП сулило огромную экономию времени и средств, но… только если не учитывать других важных обстоятельств, о которых речь впереди…

…Читателю до сих пор не разъяснено, почему в опытах с ЦУВИ и с ВМГЧ «мишени размещались по всем азимутам…» или «мишени вышли из строя в пределах радиуса…». Теперь, когда он знает о «быстрых» гармониках тока — и в обмотке ВМГЧ и в проводящей цилиндрической или сферической ударной волне — настало время объяснить и это. Дело в том, что для волн различных частот имеются благоприятные и неблагоприятные направления излучения. Если «завить» проводник в петлю (изготовить магнитный диполь), то, в зависимости от расположения на нем минимаксов токовой волны, вблизи будут наблюдаться и минимаксы магнитного поля. Переменное магнитное поле на некотором расстоянии индуцирует и электрическое — сформируется электромагнитное излучение, тоже характеризующееся ми- нимаксами. Число таких минимаксов будет зависеть от соотношения длин: проводника, из которого изготовлен диполь и токовой волны, причем, чем большее число минимаксов тока укладывается на длине диполя, тем больше число «лепестков» излучения.

Проиллюстрируем это простейшее качественное описание (рис. 4.40). Цифры под диаграммами — отношения размера петли-антенны к длине волны, а длина ординаты, проведенной из центра любой из диаграмм, пропорциональна плотности потока энергии в направлении ее проведения. Но каждая из этих диаграммы приведена для случая одной токовой волны, а если этих волн несколько? Наложите друг на друга хотя бы четыре диаграммы рис. 4.40, длины волн для которых различаются в пределах всего-то одного порядка! А ведь излучение УВИС и ВМГЧ состоит из мириадов гармоник, с частотами, отличающимися друг от друга в пределах трех порядков, а не в 10 раз. Отражение от земли еще более усложняет распределение, но в целом можно считать, что интегральная (проинтегрированная по всему диапазону частот) энергия рассеивается в пространстве по всем направлениям.

Насколько мучителен процесс спектральных измерений — передать сложно. Без особой надежды на создание у читателя соответствующей эмоциональной реакции, постараюсь его описать. То, что для измерений спектра необходимы специально разработанные приборы, понятно. Измерения производятся только в узких «полосах» (пропускание было существенно лишь для РЧЭМИ с частотами, отличавшимися примерно на 5 % от «центральной»), а в остальных диапазонах, которые, по оценкам, охватывали минимум четыре частотные декады (от десятков мегагерц до десятков гигагерц) эффективные фильтры препятствуют приему. Спектрометр (рис. 4.41) регистрирует и огибающую нескольких импульсов (рис. 4.42), давая информацию о мощности каждого из них в данном частотном диапазоне. Вся полученная информация хранится в памяти спектрометра и выводится на компьютер после опыта и вскрытия тщательно экранированного корпуса прибора (иногда — после перевозки его с полигона в гостиницу). Спектрометр полностью автономен (питание — от аккумуляторов). Отсутствие каких-либо гальванических связей является дополнительной гарантией от наводок, вызванных внеполосным РЧЭМИ. Зарегистрировав значение мощности РЧЭМИ в пределах «полосы» и поделив его на протяженность частотного интервала, получают значение спектральной плотности мощности или энергии — одну точку, каплю в огромном, более чем трехдекадном частотном море. Нечего и думать, чтобы получить таким методом весь спектр, а также пространственное распределение излучения, потому что для этого потребовались бы тучи спектрометров, для закупки которых не хватило бы доли бюджета, выделяемой Министерством обороны на исследовательскую деятельность во всех областях. Но вполне реальна другая возможность: получив несколько точек, восстановить по ним спектр, используя теоретическую модель явления. Если очень уж довериться этому способу, достаточно и одной точки, но такая самонадеянность вряд ли оправданна.

Дело здесь не в точности спектрометра (инструментальная ошибка невелика и составляет проценты) а в самой природе процесса.

Для излучения простейшего диполя (проволочная петли), число максимумов (рис. 4.40) возрастает с ростом различий размера петли и длин волн.

Сверхширокополосный источник излучает во всех направлениях. Но это не значит, что в пространственном распределении его излучения не существует минимаксов для отдельных, очень узких частотных диапазонов, и, даже если нет никаких признаков изменений режима работы излучателя, едва заметный его поворот приводит к тому, что мощность, регистрируемая спектрометром, изменяется весьма существенно. Каждый опыт стоит дорого и набирать статистику весьма накладно, поэтому из соответствующего вероятностного распределения и следуют огромные величины ошибок. Только когда экспериментальных точек, пусть и в разных частях спектра, достаточно много, восстановить спектр РЧЭМИ можно более-менее достоверно.

…При испытаниях лабораторных макетов ВМГЧ не было смысла возиться с автономной системой их энергообеспечения, но. когда была продемонстрирована эффективность возможного боевого применения излучателей этого класса, такая задача стала актуальной.

Как нетрудно видеть из осциллограммы 4.38а, ВМГЧ и сам мог «раскачивать» электрические колебания, поэтому напрашивалось решение: применить для создания, пусть и очень небольшого, начального поля в обмотке излюбленные постоянные магниты (рис. 4.43)! Их расположили так, что внутри обмотки ВМГЧ поля суммировались, а вне обмотки — вычитались. Но и такие ухищрения не позволили повысить энергию начального поля в СВМГ до величин, превышающих джоуль — слишком мала остаточная магнитная индукция даже в лучших материалах, таких как «железо — неодим-бор». А это означало, что ВМГЧ с такой системой создания начального поля будет весьма «длинным» — объем, отведенный под боеприпас, будет использоваться нерационально. Но вспомнили: есть уже отработанное для ЦУВИ устройство, способное дать энергию в десятки тысяч раз большую, чем постоянные магниты. Чтобы использовать такой ценный задел, излучатель необходимо было доработать.

Имплозивный магнитный генератор частоты (ИМГЧ) существенно отличался от ЦУВИ лишь детонационной разводкой (обратите внимание — она формирует при срабатывании не цилиндрическую, а тороидальную детонационную волну) да конструкцией излучателя (рис. 4.44): вместо рабочего тела из монокристалла, внутри соленоида I, которому после подрыва кольцевого заряда взрывчатки 2 суждено стать лайнером, располагается катушка 3, а внутри нее — конденсаторы 4 (последовательно соединенные). Лайнер, сжимая магнитное поле, «втискивает» его внутрь катушки при ударе, создав своего рода взрывной трансформатор, а затем последовательно закорачивает витки катушки (точки контакта при этом двигаются к обеим ее концам), генерируя РЧЭМИ «быстрых» гармоник точно также, как это происходит в ВМГЧ. Время генерации РЧЭМИ для такой схемы оценивалось в пару микросекунд, а начальная энергия ограничивалась только электропрочностью изоляции катушки. Главное же — зависимость выхода РЧЭМИ от величины начальной энергии, «закачиваемой» в катушку близка к линейной и нестабильность работы ФМГ и ВМГ не приводит к фатальным последствиям: выход РЧЭМИ по этой причине меняется незначительно. Но «скакнула» вверх и стоимость изделия.

Работа с мертвой точки сдвинулась только тогда, когда отказались от паллиативных решений, сделав все «по-новому».

…Электрические заряды в диэлектриках связаны и не могут двигаться свободно, как в металлах. Диэлектрики способны накапливать энергию: если «закоротить» заряженный конденсатор (удалив, таким образом, свободные заряды с металлических обкладок), а затем снять закоротку, спустя небольшое время конденсатор снова окажется частично заряжен (возможно, некоторые читатели убедились в этом, работая с установкой «водяной кумуляции») Причина в том, что изолятор при зарядке был поляризован внешним полем. При «закорачивании» сразу исчезло поле, а направленная поляризация частично сохранилась. Возвращение поляризации к равновесному значению вызывает протекание тока смещения, вновь заряжающего конденсатор.

Структурные элементы некоторых видов диэлектриков (сегнетоэлектриков, пьезоэлектриков) обладают собственными электрическими дипольными моментами. Сегнетоэлектрики неограниченно долго сохраняют остаточную поляризацию и деполяризуются лишь при нагревании до точки Кюри (для большинства из них — около 100 °C). Эффективно нагревает любое вещество ударная волна, но сегнетоэлектрики более «капризны», чем ферромагнетики: слишком мощная волна может индуцировать в них столь сильное поле, что возникнет пробой и ток смещения не будет заряжать металлические обкладки, между которыми расположено рабочее тело (РТ). Но пусть все обошлось без пробоя, тогда пьезоэлемент — такой же, как в зажигалке, но значительно больший по размерам — зарядит конденсатор генератора частоты.

Как и в ядерных боеприпасах, в крупнокалиберных ЭМБП целесообразно размещать несколько небольших излучателей, рассеиваемых перед групповым подрывом — тогда цели поражаются на большей площади. Для кассетных элементов был разработан витковый генератор частоты (ВГЧ, рис. 4.45), обмотка которого состоит из одного, и то неполного витка 1. Короткая труба 2 смещена в сторону пьезоэлементов 3, поэтому сначала она, расширяясь под действием взрыва, «выбивает» из них ток, заряжая конденсатор 4, а уж затем замыкает контур, генерирующий излучение. Как и в случае других генераторов частоты, для ВГЧ была создана полуэмпирическая модель, в значительной степени опирающаяся на результаты токовых измерений (рис. 4.46).

В 125 мм реактивной гранате (рис. 4.47) размещаются три кассетных элемента. При срабатывании боевой части они рассеиваются, что позволяет рационально формировать поля излучения повысить стабильность эффектов поражения, воздействуя на цель с нескольких разных направлений — тогда более вероятны совпадения лепестков на наиболее «чувствительных» для цели частотах. Кроме того, время генерации РЧЭМИ не превышает для ВГЧ микросекунды, и взрывом можно образовать вокруг источника облако очень плотных газов, что позволяет избежать пробоя (важная особенность, о которой подробно — позже).

Опять же нетрудно уловить тенденцию: каждый из последующих образцов генераторов частоты формировал поток РЧЭМИ все меньшей длительности (что, правда, не означало уменьшения интегральной энергии). Но для военного применения длительность импульса РЧЭМИ, формируемого даже ВГЧ — избыточна…

В общем-то, это и так должно быть ясно: чем короче токовый импульс, наведенный РЧЭМИ, тем меньше теплоотвод or того элемента, в котором реализуется энергия этого импульса, но оценить численные значения стоит. Пусть весь тепловой эффект сосредоточен в области р-n перехода (размеры которого — около микрона). Тогда импульс бесконечно малой длительности (при которой повышение температуры кремния на расстоянии, сравнимом с микроном, пренебрежимо), нагревающий до данной температуры пластину данной площади, должен иметь определенную энергию, которая при дальнейших расчетах принималась равной единице (кпд равен 100 %). Если же энергия выделяется на той же глубине, но в течение большего времени, (рис. 4.48) существенным становится теплоотвод и для достижения той же температуры нагревать придется уже не микронный слой р-п перехода, а и близлежащие слои кремния, что ведет к снижению кпд. В результате расчетов была получена зависимость кпд различных временных режимов облучения, из которой следовало, что режимы более длительные, чем единицы микросекунд, не являются рациональными, энергосберегающими (рис. 4.49). Существует, правда, и другой механизм выхода р-n перехода из строя (пробой), но он реализуется только при наносекундных длительностях облучения, характерных для ударно-волновых излучателей, а не для генераторов частоты. Таким образом, режим излучения генераторов частоты нельзя признать эффективным с точки зрения нанесения поражений электронике противника, но зато устройства этого класса значительно проще и надежнее других и по параметру «эффективность/ стоимость» они вполне конкурентоспособны.

Рис. 4.49. Сравнительные эффективности различных временных режимов облучения

…Опять попросили о помощи друзья и снова святое это дело принесло богатый урожай. По просьбе разработчиков противотанковых средств из филиала НИИ «Базальт», решили проверить концепцию противотанкового гранатомета нового поколения.

На полигоне Главного автобронетанкового управления стоял один из не часто встречающихся (пока) танков (рис. 4.50), оснащенный системой активной защиты (САЗ).

САЗ — миниатюрный комплекс ПВО танка. Радиолокатор миллиметрового диапазона контролирует пространство впереди боевой машины, летящие к танку предметы селектируются и навстречу тем, которые представляют опасность — выстреливаются осколочные боеприпасы. Эффективность САЗ по таким целям, как реактивные гранаты или противотанковые управляемые ракеты близка к абсолютной: в моем присутствии были расстреляны несколько гранат, подлетавших к танку с разных курсовых углов. Для «Базальта» работа с ЭМБП была поиском концепции гранатомета способного преодолеть активную защиту танка. Главным требованием к ЭМБП — вспомогательному боеприпасу — была миниатюрность: он не должен был занять весь объем одноразового гранатомета, поскольку, кроме преодоления САЗ, надо было, выстрелом другой гранаты из того же гранатомета еще и пробить танковую броню. Поэтому список кандидатов был короток: испытанный ВМГЧ малого диаметра, да пара «новичков».

…Идея, положенная в основу ферромагнитный генератор частоты (ФМГЧ, рис. 4.51), состояла в прямом преобразовании содержащейся в ферромагнетике энергии в энергию РЧЭМИ.

Рис. 4.51. Общий вид и схема ферромагнитного генератора частоты (ФМГЧ)

Мощная ударная волна нагревает ферромагнетик до температуры, превышающей точку Кюри. Освобожденное волной поле наводит ЭДС в обмотке 1, окружающей магнит 2, подобно тому, как это имеет место в ФМГ. Но к обмотке подключен конденсатор 3 и колебания в высокодобротном контуре приводят к смене полярности тока, направление поля внутри магнита периодически меняется и тогда состояние вещества за фронтом ударной волны становится существенно неравновесным, что приводит к излучению энергии. Таким образом, чередуются циклы «подкачки» энергии в контур и ее рассеяния. Но излучение может и не «выйти», а превратиться в бесполезное тепло, если проводимость ферромагнетика высока, как у пластин электротехнического железа в ФМГ. Поэтому в ФМГЧ рабочим телом служит не железо, а магниты, изготовленные по «порошковой» технологии, такие как FeNdB — они проводят плохо и «выпускают» поле из примерно сантиметрового слоя. Поделив размер деполяризуемого структурного элемента (микроны) на скорость ударной волны (5 км/с), получим грубую оценку характерного времени элементарного акта излучения, а значит, и длины волны — дециметр. На самом же деле, спектр излучения очень сложен: он меняется с каждой последующей «излучательной» полуволной (рис. 4.52). Конечно, ФМГЧ не может выдать больше того, что «имеет»: ударная волна служит лишь спусковым механизмом, а в излучение преобразуется небольшая часть содержащейся в постоянном магните энергии. Мощность и энергия РЧЭМИ, генерируемого ФМГЧ — почти на три порядка меньше, чем у источников с кумуляцией магнитного поля[47].

Память читателей, наверняка верещит: «Про «точку Кюри и 100 градусов» — уже было…» Правильно, в строении постоянных магнитов и пьезоэлектриков есть много общего и грубой методической ошибкой было бы не «допустить к соревнованиям» и аналог ФМГЧ — пьезоэлектрический генератор частоты (ПЭГЧ). В таком генераторе (рис. 4.53) заряд взрывчатого вещества (ВВ) 1 состоит из двух элементов с разными скоростями детонации (у внутреннего конуса она меньше), чтобы обеспечить плоский фронт детонационной волны. Достигнув буфера 2, детонация формирует в нем ударную волну (УВ), которая, в несколько раз ослабившись, переходит из буфера в рабочее тело (РТ) 3 из сегнетоэлектрика, вызывая нагрев вещества РТ до температуры, превышающей точку Кюри и переход его в параэлектрическое состояние. Структурные элементы разрушаются и направленная поляризация вещества исчезает, что вызывает протекание тока деполяризации. Этот ток заряжает последовательно соединенные конденсаторы: образованный металлизованными поверхностями 4 на РТ и обычный 5, подсоединенный для получения нужной частоты колебаний в контуре. К другой обкладке РТ подключен соленоид 6, поэтому через промежуток времени, определяемый емкостью и индуктивностью контура, ток, а значит, и поле в РТ меняют полярность (рис. 4.54). Полуволны тока одной полярности сравнительно велики (происходит «подкачка» энергии в контур за счет деполяризации), а другой — значительно меньше из-за отбора энергии, в том числе и на излучение.

Задания военных на разработку ФМГЧ и ПЭГЧ не было, но не покидало предчувствие, что эта идея не пропадет всуе. Как ПЭГЧ, так и ФМГЧ, представляли излучатели РЧЭМИ, мощности которого было достаточно только для создания перегрузок в электронных цепях целей, да и то кратковременных (сотни миллисекунд). Эффекты определялись незначительной энергией, которая содержалась в веществах рабочих тел. Но для временного ослепления САЗ хватило и этого…

Срабатывание всех без исключения типов излучателей в тот момент, когда решался успех перехвата — обеспечило прорыв САЗ (рис. 4.55). Разработчики защиты пытались (правда, довольно вяло) оспорить результаты, но все, чего они добились, был переход к опытам с боевой стрельбой и здесь спорить стало трудно: САЗ перехватила все летящие на танк гранаты в отсутствие воздействия РЧЭМИ, но «пропустила» все гранаты, подлет которых сопровождался подрывом макетов ЭМБП.

Это был очень важный результат. На демонстрацию были приглашены В. Базилевич (один из главных конструкторов «Базальта») и В. Житников (заместитель начальника управления ГРАУ). ЭМБП не подвели и на показе, обеспечив прорыв абсолютно всех гранат, подлетавших к танку с самых разных курсовых углов, в том числе — при разрыве ЭМБП на корме танка (этого, вообще-го, не требовалось). Тем вечером запасам спирта всех трех команд испытателей пришел конец. Причины для ликования, действительно, были.

Во-первых, ФМГЧ и ПЭГЧ идеально вписывались в те габариты, которые «Базальт» мог выделить в гранатомете под вспомогательную гранату. Габариты излучателей можно было и еще уменьшить, но это не имело смысла, потому что их диаметры и так были меньшими, чем у подходящих по характеристикам взрывателей. Во-вторых, для вспомогательной гранаты требовался контактный подрыв, который мог обеспечить производившийся с 50-х годов, отработанный и надежный взрыватель М-6 к минометным боеприпасам. В-третьих, перечень целей для нового оружия исчерпывался танками с САЗ, и эффективность ЭМБП при стрельбе по такой цели была продемонстрирована абсолютная.

В «пожарном» порядке была разработана малокалиберная (42 мм) реактивная граната «Атропус» (рис. 4.56) и два варианта боевых частей к ней: на основе ФМГЧ и ПЭГЧ. ВМГЧ «отсеяли», поскольку он значительно сложнее и дороже их в производстве. Двигатель к «Атропусу» взяли от другой, уже находящейся на вооружении ракеты.

Концепция нового гранатомета просматривалась такая (рис. 4.57).

Помимо малокалиберного ствола с ЭМБП, ручной противотанковый гранатомет имеет еще один ствол (большего калибра) со второй — кумулятивной — гранатой.

При выстреле сначала запускается двигатель электромагнитной, потом — с небольшой задержкой — кумулятивной гранаты. Радиолокационное сечение первой очень мало, поэтому защита пропускает ее. Попав в танк, ЭМБП временно ослепляет его защиту, обеспечивая прорыв кумулятивной гранаты к броне. Радиус ослепления всего пара — тройка метров, но этого достаточно: антенна радиолокатора расположена на башне танка, и если промах больше, то и летящая вслед кумулятивная фаната не попадет в цель (попросту стрелок «промазал»).

Можно ли повысить чувствительность САЗ, чтобы она перехватила и ЭМБП? Можно, но это не поможет танку: вспомогательную фанату уничтожат на подлете, а кумулятивная все равно поразит машину — защите уже не останется времени для повторной реакции. К тому же, при повышенной чувствительности САЗ, быстро исчерпывается ее потенциал: немногие оборонительные выстрелы расходуются на отражение ложных угроз (пролетающих осколков, обломков и даже птиц).

…Новогодние праздники еще не закончились, когда автора 2 января 1995 года вызвали в ГРАУ, на очередное совещание. Началась, причем неудачно, операция в Чечне и военное руководство пыталось пожарными мерами компенсировать изъяны в боевой подготовке войск, дав указание форсировать их оснащение новыми образцами оружия, не выделив на это финансирования и не очень поразмыслив над тем, какие из них действительно будут полезны в такой операции. Нелепость ситуации понимали и в ГРАУ, но приказ оставался приказом. Так или иначе, В. Базилевич дал обещание «за счет внутренних резервов» обеспечить производство реактивных гранат: «Атропус» и другой, крупного калибра — для борьбы с минами. Позиция Базилевича была достаточно ясна в том, что касалось «Атропуса»: это был логичный шаг к созданию гранатомета нового поколения, который предстояло разработать и без понуканий. С «противоминной» гранатой все было сложнее: противник широко применял методы минной войны, ставил нажимные и натяжные мины, а, кроме них — самодельные ловушки и диверсионные фугасы. Против мин с механическими взрывателями РЧЭМИ бессильно, а схем «самоделок» было великое множество, с самыми разнообразными исполнительными элементами (на основе мобильников, детских радиоуправляемых игрушек, кухонных таймеров и прочего) и было неясно, какие эффекты в них вызовет облучение: то ли мгновенный подрыв, то ли временное, но — непонятно, на какое время, ослепление. Для выяснения требовалось немалое время и средства, а без такой информации нельзя было даже написать инструкцию, как применять новое оружие.

Для «противоминного» ЭМБП нежелателен контактный подрыв, потому что прикопанные мины «напрямую», не могут быть облучены разорвавшейся на грунте гранатой, а значит, воздействующая на них плотность энергии РЧЭМИ была бы существенно снижена. Для подрыва на высоте в несколько метров, требовался радиолокационный неконтактный взрыватель. Такие были давно разработаны для применения в артиллерийских снарядах: стрельбовой перегрузкой во взрывателе разрушалась разделяющая компоненты батарей перегородка, при этом питание поступало в электронную схему. Но перегрузка в канале артиллерийского ствола достигает 13000, а при выстреле из гранатомета — 6000, так что приведение батарей в действие во втором случае не гарантировалось. Кроме того, чтобы исключить возможность подрыва снаряда в опасной близости от орудия, взрыватель взводился с некоторой задержкой — небольшой для условий артиллерийской стрельбы, но почти равной характерным полетным временам реактивной гранаты. И, наконец, артиллерийскому взрывателю металлический корпус снаряда служил элементом антенны, а сделать цельнометаллическим корпус ЭМБП было нельзя, так как при этом невозможен выход РЧЭМИ. Все эти проблемы наверняка можно было решить, но разработчики взрывателей заявили: необходимо создание нового изделия, что займет не один год. Это была обоснованная позиция, автор вновь посетил ГРАУ, где был сочувственно выслушан, но офицеры сказали, что «решение принято не на нашем с тобой уровне, машина запущена, и ее не остановить». Базилевич тоже разделял эти опасения, но считал, что противоминный вариант «рассосется сам собой», а ставить ЭМБП на реальные носители все равно придется, так что лучше начинать испытания побыстрее. Дальнейшие события подтвердили его правоту.

Первоочередная реализация «противоминного» варианта была нежелательной потому, что именно от первою образца ждут наглядной демонстрации эффективности нового оружия. Поскольку минные поля могли состоять из различных, в том числе механических мин, возможны были подрывы техники, преодолевающей «разминированные» излучением проходы. Нареканий (пусть несправедливых) в таких случаях не избежать.

ЭМБП могли бы «прозвенеть» не при разминировании, а там, где роль электроники витальна, то есть — в наиболее маневренных видах боя. Если мины выходили из стоя на несколько минут, то совершенно иные — на четыре порядка меньшие (в сотни миллисекунд) длительности ослепления необходимы для срыва атаки ракеты класса «воздух-воздух». Плотности энергии РЧЭМИ, для такого применения требуются тоже меньшие. Еще более ценно, что, в отличие от зрелищно разлетающихся в разные стороны от самолета инфракрасных ложных целей, РЧЭМИ эффективно против ракет с любым принципом наведения, что тоже было подтверждено. Кроме уже продемонстрированного «Атропусом» преодоления активной защиты танка, можно было привести и другие примеры боевых ситуаций, в которых возможности ЭМБП проявились бы вполне:

1) оборона корабля от низколетящей ракеты (при автоматической стрельбе малокалиберными ЭМБП в упрежденную точку моря перед ракетой с последующим короткозамедленным подрывом рикошетирующих снарядов, что сделало бы ракету «незрячей»);

2) прикрытие боевых блоков МБР на конечном участке траектории (требуемая длительность временного ослепления канала подрыва противоракеты — десятки миллисекунд);

3) защита от высокоточных кассетных суббоеприпасов, в фазе поиска ими цели — на ближних подступах к обороняемому объекту.

Словом, остро необходимыми стали не только научно-технические решения, но и дидактическая деятельность — разъяснение особенностей нового оружия и рациональных приемов его боевого применения.

…Одна из основ электродинамики — теорема взаимности: любое устройство принимает волны данной частоты с данного направления тем эффективнее, чем эффективнее оно излучает на данной частоте в данном направлении (а излучает любая электроника, даже и не предназначенная для этого). Так, например, радар принимает/излучает остронаправленно только на «своей» частоте (правда, боковых «лепестков» избежать все равно нельзя). Чем больше частоты воздействующего излучения отличаются от рабочей, тем более вырождается диаграмма (рис. 4.58): число максимумов растет, а их отличия от минимумов уменьшаются.

Простота «вырожденной» диаграммы обманчива, потому что иллюстрирует интегральную эффективность приема. Но в достаточно сложном электронном устройстве функционирует множество контуров и у каждого из них есть своя резонансная частота, зачастую существенно отличающаяся от рабочей частоты устройства. Поэтому минимаксы для отдельных частот существуют и взаимодействие их с такими же в диаграмме направленности источника сверхширокополосного излучения приводит, при его поворотах, к калейдоскопу эффектов в мишени, где каждая последующая «картинка» не похожа на предшествующую.

Казалось бы, самый выгодный вариант — поражение цели излучением ее рабочей частоты, которое преобразуется в приемных трактах очень эффективно. Громогласные авансы дальностей поражения в километры и более это подразумевают, хотя обычно стараются обойти молчанием факт, что многие цели оснащены телевизионными, инфракрасными и прочими головками самонаведения, не имеющими отношения к радиолокации. Что же касается целей с радиолокационными головками самонаведения, то уровни их поражения излучением их же рабочей частоты минимальны, это правда, но такая, что «хуже всякой лжи». Для этого надо очень точно совместить пучок РЧЭМИ и крайне узкий «главный лепесток» антенны головки, иначе дальность поражения упадет даже не в разы, а на порядки. Кроме того, борьба с управляемыми ракетами на их собственных рабочих частотах потребует воспитания военнослужащих в духе кодекса Бусидо[48]: «ослепить» в этой ситуации можно лишь ракету, «смотрящую прямо в глаза», остальные придется пропустить, потому что облучать их «со стороны» бесполезно: нельзя попасть в главный лепесток. Даже и ослепленную в нескольких километрах от позиции, но летящую с исправными боевой частью и ударным взрывателем ракету следует «ждать в гости» спустя секунды и промах ее по ранее захваченной цели будет небольшим.

Можно, конечно, восславить «безумство храбрых», но, скорее всего, каждый из восславленных предпочел бы в этой ситуации стрелять ЭМБП. Во-первых, сделать это можно «из-за угла», наплевав ради безопасности на рыцарские манеры; во-вторых, что более важно, дальность стрельбы определяется не рассеянием РЧЭМИ, а возможностями носителя ЭМБП, соответственно и цель может быть выведена из строя на большей дальности, а значит — менее вероятно попадание уже неуправляемой ракеты в обороняемый объект.

Попытаемся представить и тяжкую долю тех. кто сам оказался целью РЧЭМИ: кто в страде боевой трудился на, может, и не столь героических, но от этого не менее важных постах операторов РЛС. Любое электронное устройство на полупроводниковой элементной базе может быть выведено из строя, если только плотность потока мощности воздействующего РЧЭМИ достаточно высока, но пока не известны модели, адекватно описывающие реакцию сколько-нибудь сложного электронного устройства на облучение сверхширокополосным РЧЭМИ. Может наблюдаться кумуляция эффектов и/или самопроизвольное восстановление некоторых схем спустя время от нескольких миллисекунд до часов и даже дней (т. н. эффект «временного ослепления»). Словом, ни к чему тут будут отработанные расчетами до автоматизма навыки замены вышедшего из строя блока исправным: сначала предстоят мучительные раздумья, какой же из блоков надо заменить, а это непросто, особенно — во время боя.

Наработать же такой опыт и выдать, пусть самые общие, рекомендации можно только по результатам многочисленных экспериментов — стольких, что тогдашние темпы производства ЭМБП обеспечить не могли. Небольшим подспорьем стал источник РЧЭМИ со сверхпроводниковым коммутатором — опять же результат попытки помочь друзьям.

…Попросил о помощи В. Слепцов из НИИ вакуумной техники: он хотел определить критические токи в создаваемых его лабораторией высокотемпературных сверхпроводниках — микронной толщины пленках из YBa₂Cu₃O₇, нанесенных па подложки из искусственного сапфира. Как предполагал Слепцов, токи, при которых такие пленки должны переходить из разряда сверхпроводников в плохие изоляторы, составляли килоамперы. Но скачки сопротивления ведут к скачкам тока в контуре, что не может не сопровождаться существенным изменением магнитного момента, второй производной которого по времени, как известно, пропорциональна мощность РЧЭМИ. Пришлось попросить, чтобы пленки были напылены на сапфировые подложки в виде колец.

В опытах (рис. 4.59) одновитковый соленоид из меди 1 окружал кольцо 2. Оба погружалось в жидкий азот 3, где кольцо и обретало сверхпроводимость. Источник тока формировал, в соленоиде 1 импульс с коротким (в сотню наносекунд) фронтом. Индуктивность соленоида вначале мала, потому что внутри него находится сверхпроводящая вставка, поэтому возрастание тока определяется только возможностями формирователя. Магнитное поле сосредотачивается в узком зазоре между сверхпроводником и соленоидом: в сверхпроводник оно не может проникнуть, потому что там индуцируется ток, полностью его компенсирующий, а в соленоид из меди хоть и проникает, но — медленно. Когда же ток в сверхпроводнике превышает критическое значение, возникает фазовый переход, по одну сторон которого пленка еще сверхпроводящая, а по другую — проводит плохо. Фронт перехода двигается от периферии кольца к его оси. Как оказалось, скорость этого движения довольно велика (десяток километров в секунду или — сантиметр в микросекунду), но слабо зависит от индукции внешнего магнитного поля. Это позволяет за те доли микросекунды, пока магнитное поле «ест» сверхпроводимость кольца шириной в несколько миллиметров, успеть «накачать» существенную энергию в соленоид. Когда же фронт фазового перехода достигает внутренней границы кольца, ток, а значит, и магнитный момент меняются очень быстро и эмиссия РЧЭМИ существенна, хотя и уступает по мощности излучению ЦУВИ почти два порядка.

Ценность сверхпроводникового излучателя, помимо его простоты (рис. 4.60) — в том, что его можно сделать невзрывным (например, получив импульс тока в соленоиде от кабельного формирователя), и в этом качестве использовать для исследований воздействия сверхширокополосного РЧЭМИ па электронику в лабораторных, а не полигонных условиях, что во многих случаях более удобно. Многие образцы электроники, подтвердившие ранее свою стойкость к ЭМИ ЯВ, выходили из строя при воздействии сверхширокополосного импульса РЧЭМИ: принимая во внимание различия в спектральном составе излучения в том и в другом случае, такой результат можно было предвидеть.

…Особенности сверхширокополосного излучения — распространение по всем направлениям от источника и прием целью со всех направлений — просто-таки горланят о подходящем ему военном применении: в боеприпасах, разрывы которых вероятны на любых направлениях относительно цели. Правда, на больших расстояниях, когда воздействующие плотности мощности или энергии РЧЭМИ близки к минимальным эффективным значениям, функциональное поражение становится вероятностным, зависящим от расположения точки подрыва ЭМБП. Но ведь и для осколков, с увеличением дистанции от подорванного боеприпаса, сплошное поражение целей вырождается в вероятностное.

…Одним из парадоксов электромагнитного оружия является то, что создавать чересчур мощный и одновременно малоразмерный источник РЧЭМИ бессмысленно. Как уже известно читателю, электромагнитное излучение представляет колебания магнитного и электрического полей, и, если напряженность последнего достаточно высока — может произойти пробой среды, где распространяется излучение. Конструкция самого источника тщательно изолируется, но и на его поверхности плотность энергии излучения не должна превышать пробивного значения для окружающего воздуха, иначе РЧЭМИ не поразит цель, а будет поглощено «чехлом» из образованной им же хорошо проводящей плазмы. На такой чересчур мощный источник пришлось бы ставить дополнительный слой изолятора, искусственно увеличивая его размер, чтобы снизить плотность энергии РЧЭМИ на поверхности и не допустить пробоя! Излучение ослабляется пропорционально квадрату расстояния, значит и максимальная дальность поражения (R) жестко связана с размером источника (r) и отношением плотностей энергии РЧЭМИ: пробивной (D_d) к минимально необходимой для требуемого воздействия на цель (D_eff):

Для направленных источников РЧЭМИ в качестве «r» выступает длина (рис. 4.61), для изотропных «r» — радиус.

Если уж «стрелять» узким пучком РЧЭМИ, то не с самолетов, с километровых высот: там потенциал пробоя (D_d) разреженного воздуха мал, значит, будет низка и начальная плотность энергии РЧЭМИ, а до земли дойдет пучок, вполне безопасный для цели. Разумнее стрелять «снизу» (где уровень D_d выше) «вверх».

Тот же пробой делает практически нереальным и создание на поле боя таких плотностей мощности РЧЭМИ, которые представляли бы опасность для человека.

Пробой — фундаментальное ограничение, с которым ничего нельзя поделать, и, как угодно изменяя конструкцию источника РЧЭМИ, невозможно устранить связь его размеров с теми максимальными дальностями поражения электроники, которые можно ожидать при боевом применении. В чистом, сухом воздухе на уровне моря, цель средней стойкости поражается на дальности, не превышающей тысячу размеров источника (R<1000 г), даже если плотность энергии РЧЭМИ на его поверхности максимально возможная — пробивная. Кстати, пробивная напряженность для воздуха тем выше, чем короче импульс РЧЭМИ (рис. 4.62), так что применяя источник, формирующий короткие импульсы, можно получить выигрыш не только в эффективности действия по цели, но и сделать устройство более энергоемким.

Обычно подобные пояснения быстро надоедали высокопоставленным собеседникам и следовала реплика: «Ну, и что?». Действительно, ни студентов, ни заказчиков утомлять подобными рассуждениями нельзя. И если первые, помня о дамокловом мече неудовлетворительной оценки, промолчат, то вторые вполне могут мстительно решить про себя не иметь больше дел с «засирающим мозг». Законы жанра требуют заинтересовать собеседника чем-то близким, дорогим и понятным.

Для ЭМБП калибра 120 мм оценка в «тысячу радиусов» дает максимально радиус поражения 60 м, примерно равновероятного по направлениям. Этот радиус на порядок превышает тот, в пределах которого разрывом 130-мм осколочно-фугасного снаряда уничтожается крылатая ракета.

Из, казалось бы, отвлеченных физических рассуждений, вырисовывался облик того, что предлагалось заказчикам.

1) ЭМБП, предназначенные для применения на поле боя, представлялись как массовые боеприпасы, допускающие залповый огонь, потому что разрывы вокруг цели нескольких ЭМБП делают более вероятным совпадение лепестков излучения и приема на частотах, к которым цель была наиболее чувствительна, да и воздействие на полупроводниковый элемент последовательности токовых импульсов вызывает его деградацию при меньшей интегральной энергии, чем это имеет место для единичного импульса.

2) Применять ЭМБП следует в первом ударе, чтобы «ослепить» противника и обеспечить возможность в дальнейшем добить его огневыми средствами. Отличия ЭМБП от других средств радиоэлектронной борьбы проявляются в том, что цель не может избежать поражения ЭМБП, сменив свою рабочую частоту и даже вообще прекратив работу: токи при воздействии РЧЭМИ наводятся и в выключенной аппаратуре. Цель не становится вновь работоспособной сразу при прекращении облучения, в то время как при подавлении помехами дело обстоит именно так.

3) Применение ЭМБП эффективно против рассредоточенных целей, таких как летящий на танковую колонну «рой» кассетных самонаводящихся элементов; при этом подрыв всей завесы ЭМБП можно осуществить одновременно от датчиков облучения, реагирующих на срабатывание любого из ЭМБП, составляющих завесу.

4) Габариты ЭМБП допускают оснащение ими самых массовых носителей, таких как снаряды привычных образцов ствольной и реактивной артиллерии, оснащение которых ЭМБП обнаружить техническими средствами разведки невозможно. Не главные, но дополнительные поражающие факторы взрывных источников — ударная волна и осколки: в чрезвычайной ситуации ЭМБП можно использовать и как боеприпасы общего назначения. Им можно даже намеренно придать, например, функции бронебойных, разместив, например в ВМГЧ, в торце трубы со взрывчаткой медную воронку для образования ударного ядра. Но все же ЭМБП не могут вытеснить из арсеналов огневые средства: признаки поражения после воздействия РЧЭМИ неочевидны и наиболее важные цели необходимо «добивать». ЭМБП — обеспечивающие боеприпасы, позволяющие сократить наряд сил и средств, необходимых для достижения целей операции.

Если пояснения особенностей и перспектив нового оружия были достаточно понятными, а, главное, краткими, они вызывали интерес, но требовали преодоления стереотипов: дело в том, что каждая существующая система оружия оптимизировалась для поражения определенного класса целей, мало отличающихся по уязвимости традиционными поражающими факторами. Например, самолеты и крылатые ракеты поражаются воздушной ударной волной с примерно одинаковым давлением и в осколочных полях с примерно одинаковыми плотностями энергии. Для РЧЭМИ же, как поражающего фактора существует своя шкала стойкости целей, не имеющая ничего общего с уже привычными военным. Так, две модификации однотипной ракеты, одна — с радиолокационной, другая — с инфракрасной головкой самонаведения, поражаются ударными волнами равной интенсивности, а по стойкости к излучению — могут различаться на порядок и более. Это не должно вызывать удивления: и традиционные системы оружия обязаны своим многообразием тому факту, что для уничтожения одной цели достаточно пистолетной пули с кинетической энергией в десятки джоулей, а для другой недостаточно и бронебойного снаряда с энергией в миллион раз большей.

…«Выход на арену» электромагнитных боеприпасов делал неизбежной конфронтацию их создателей с довольно могущественной командой, в которую входили специалисты по направленным источникам РЧЭМИ.

Такие источники создаются на основе вакуумных трубок, в которых движутся электроны. Если движение не равномерно-прямолинейное, оно происходит с ускорением, и, как читатель уже знает из главы 4, в случае заряженных частиц — с излучением. В виркаторе (рис. 4.61, вверху слева) РЧЭМИ генерируется при колебаниях объемного заряда электронов. Между эмиттером Э и сеткой С импульсом высокого напряжения формируется электронное облако — виртуальный катод ВК. Электроны ускоряются к сетке, затем замедляются, пролетев сквозь ее ячейки, и колеблются далее относительно сетки вплоть до нейтрализации заряда (все это возможно лишь в вакууме, где электронам не мешают столкновения с молекулами).

Для генерации РЧЭМИ мощностью в гигаватты нужно много электронов и эмиттирует их плазма от микроострий (рис. 4.63), «взрываемых» электрическим полем высокой напряженности. Нужные плотность микронеровностей и проводимость получаются, например, на сломе графита, и, увидев в лаборатории кучу выпотрошенных карандашей, можно предположить, что их грифели использованы в эмиттере. Но главное — надежно изолировать высоковольтные элементы: эмиссия этого типа требует напряжения около мегавольта. Изоляция и определяет габариты: кубометры. Отношение энергии импульса РЧЭМИ к объему у источников вакуумной электроники мало (10^-6 Дж/см³)[49], но зато вакуумный излучатель может срабатывать многократно. Малый разброс энергий электронов, узкий диапазон частот генерируемого вакуумными излучателями РЧЭМИ позволяют сформировать остронаправленное излучение, но всегда будут и боковые лепестки, опасные для своей же аппаратуры.

Ясно, что, чем мощнее оружие, тем больше его габариты — это общая тенденция, но мастодонты с вакуумными источниками РЧЭМИ превосходят размерами и орудия особой мощности (рис. 4.64), а ограничение, накладываемое пробоем воздуха, не сулит перспектив их уменьшения. Едва способные передвигаться «электромагнитные пушки» быстро обнаружила бы техническая разведка противника, вскрыв замысел операции. К тому же, пучок РЧЭМИ не заставишь искривиться, а па прямой наводке такое оружие прозвища «Прощай, Родина» не избежит. Да и поразить противника у него будет немного шансов, потому что, если от обычного снаряда защищает броня, то от РЧЭМИ — листва и полей сражений, где нельзя укрыться в ближайшем кустарнике, найдется немного.

Разработчики направленных источников и их влиятельные покровители довольно быстро узнали об оценках: максимальная дальность поражения крылатой ракеты излучателем длиной в 1 м — не более 1 км[50]. Вначале подобные оценки угрюмо игнорировались, а наиболее сильным контраргументом был такой: в США разрабатываются мощные направленные излучатели РЧЭМИ и предполагается их военное применение. Равнение на зарубежные концепции — давняя традиция в советской военной науке, но такие доводы были скорее эмоциональными, чем рациональными, тем более что дальности поражения макетами ЭМБП электроники в несколько десятков метров были уже привычны военным, а вот сторонникам направленных источников продемонстрировать дальности поражения даже близкие к километру не удавалось.

Но не всегда исход противостояния решают, как говаривал Остап Бендер, «медицинские факты», потому что новое оружие всегда окружают мифы и иногда они идут в ход в качестве аргументов. Так, в дни конфликта в Югославии во влиятельной газете «Независимое военное обозрение» можно было прочитать: «На вооружении США — электромагнитные бомбы, разрушительное действие которых сравнимо с электромагнитным импульсом (ЭМИ) ядерного взрыва. Этот импульс способен вывести из строя всю электронную технику в радиусе десятков километров… Однако из-за маневренных действий югославской ПВО применение данного оружия не зафиксировано». В те дни собеседник с большими звездами на погонах сравнивал радиусы поражения: «у них — десятки километров, а у тебя — десятки метров». Довод, что «их» данные для источника разумных размеров нереальны из-за пробоя воздуха, был отметен: «Ядерный заряд не намного больше твоих боеприпасов!» Впрочем, оппонент был достаточно эрудирован, чтобы признать: ЭМИ (основную энергию в который вносят гармоники частотами менее 1 МГц) исходит не из заряда. Условия генерации ЭМИ ЯВ — из плазмоида многокилометровых размеров, о котором уже известно читателю — куда менее жесткие, чем в ЭМБП. «Ну и создай такой же плазмоид, что тебе мешает?» — последовало далее. Знание числа «жестких» гамма-квантов (10²³ на килотонну тротилового эквивалента), испускаемых при ядерном взрыве и их энергии позволило по минимуму оценить энергозатраты на подобный процесс — они на много порядков превышали энергию ВВ в боеприпасе разумных размеров. Энергообеспечение эффекта могло быть только ядерным. Речь зашла о продуктах реакций, радиационных поражениях людей — явных признаках эволюции войны в ядерную — и спор стал увядать. Аргумент, что войскам не страшен ответный ядерный удар даже мегатонного класса мощности не прозвучал: то. что немыслимая маневренность сербской ПВО, существует лишь в фантазиях журналистов, генералу было известно.

Часто для отделения зерен от плевел нужен лишь здравый смысл. Например, в газете «Военно-промышленный курьер» № 40, 2004 г., декларировалась способность устройства массой 5 т излучаемой мощностью 500 МВт поражать высокоточное оружие (ВТО) на дистанции 10 км. Через строку — данные о том, что устройство с массой в 1,5 т и на четыре порядка менее мощное (10 кВт) поражает РЛС на дистанции 500 км. Излучение в десятки киловатт типично для РЛС кораблей и самолетов, но ни в авиации, ни па флоте, не отмечалось случаев, когда «жгли» друг друга работавшие на расстояниях в 500 км РЛС. Они мирно соседствуют за сотни метров друг от друга на мателотах[51] или на аэродромах.

И за рубежом заинтересованные фирмы время от времени тужились продемонстрировать перспективность военного применения электровакуумных излучателей, а, как уже отмечалось, аргумент «что ж, американцы, дураки, что ли?» звучал в высоких кабинетах громко, как грозовой разряд. Во время операции «Буря в пустыне» крылатые ракеты, несущие виркаторы, прорывали иракскую ПВО. Энергия для питания источника отбиралась от двигателя ракеты. Маршевый полет при этом невозможен — у позиции ПВО ракета падала, зато источник успевал «выдать» несколько десятков импульсов излучения. Но и реализация основного преимущества электровакуумного излучателя — способности к многократным срабатываниям — по-видимому, помогла мало, что следовало из унылого: «…Результат не удалось выявить в связи с использованием против РЛС и других средств». Неизвестно, насколько внятно разработчики «электромагнитного «Томахока» растолковали военным особенности своего оружия, но изъяны в сценарии боевого применения прямо-таки «резали глаз»: если что и вышло у иракских радаров из строя, так это — приемные тракты, но работать-то на излучение РЛС продолжали, а значит — фиксировались электронной разведкой, как действующие. Выбора у офицеров управления, кроме как — добить «Хармами» позицию ПВО, признаков поражения которой они не наблюдали, не было.

Победители в другой иракской кампании как-то неуверенно прогнусавили о дебюте управляемой электромагнитной бомбы (с виркатором и СВМГ) весом около 2 тонн (рис. 4.65). Ее применили 26 марта 2003 года по зданию телевизионною комплекса Ирака, прекратив вешание более чем на час. Малиновый звон о радиусах поражения в десятки километров не звучал: бомба была управляемой, а значит — вероятное отклонение директрисы облучения от точки прицеливания — меньше десятка метров. Вопрос, на какое время прекратилось бы вещание после попадания управляемой «двухтонки», но — фугасной, отечественные оппоненты воспринимали болезненно, как издевку, поэтому пусть читатель сам сделает вывод о соответствии такого выбора цели особенностям оружия, да к тому же — примет во внимание, что стоимость только одного СВМГ в такой бомбе равна стоимости десятка ВГЧ.

Применение направленного источника в боеприпасе противоречиво: во-первых, такой источник надо наводить на цель, а наличие системы наведения существенно повышает стоимость боеприпаса; во-вторых, поскольку в таком боеприпасе используется ВВ его срабатывание однократно и не реализуется возможность длительной работы электровакуумного излучателя.

Значит ли все изложенное выше, что разработка направленных излучателей вообще бесперспективна? Нет, просто надо учитывать их особенности, планируя применение. Постепенно разработчики направленных излучателей сами пришли к такому выводу. Для таких излучателей приемлемы, например, полицейские задачи: «отпугивание» демонстрантов на дистанции в сотню метров легкими ожогами и долго — пока есть солярка в генераторе (рис. 4.66). Полицейская машина может быть и неповоротливой, потому что на демонстрации не приходят, захватив из дома гранатомет, в противном случае для такого мероприятия надо подобрать иное название.

Многократно срабатывающий вакуумный источник может прикрыть бронетехнику с углов, близких к вертикали: высокоточное оружие поражает танки с этих слабо защищенных броней направлений. Рассеяв излучение в пределах нужного телесного угла, можно долго оборонять танк, «временно ослепляя» подлетевшие боеприпасы.

Там, где счет времени не идет на минуты (как идет он у прорывающего оборону подразделения), а минное поле не простреливается огнем противника, нет смысла и «ослеплять» неконтактные мины с помощью ЭМБП: это дорого, да и боеприпасы лучше приберечь для боя. Выход — в создании машины разминирования с «долгоиграющим» источником РЧЭМИ (рис. 4.67).

Что же касается «электромагнитных пушек» — иногда хочется воскликнуть «Сам сказал!», адресовав слова Марка Туллия Цицерона адептам этого направления, с гордостью вешающим:

«В последние годы в России были достигнуты серьезные успехи в разработке стационарных исследовательских генераторов, создающих высокие значения напряженности магнитного поля и максимального тока. Подобные генераторы могут послужить прообразом электромагнитной пушки, дальность действия которой может достигать сотен метров и более…» («Независимое военное обозрение», № 32. 2006 г.).

…Пока электромагнитному оружию приходится ждать своего часа, как пришлось ждать его черному пороху, потом — бездымному, потом тротилу, потом — гексогену, ну — не буду утомлять. А причина этого в том, что стихией электромагнитного оружия является высокотехнологичная война — с широким применением электроники, а не «контртеррористические операции», в которых основным аргументом сторон является стрельба из ручного оружия, реже — огонь артиллерии.

Как показывает опыт, политические цели наиболее эффективно достигаются в ходе скоротечной военной кампании. Там. где конфликт затягивается (Центральная и Юго-Восточная Азия, Кавказ), эти цели «размываются», а конечные результаты имеют неопределенный характер и не соответствуют затратам. Колоссальная мощь и отрицательные экологические последствия применения ядерного оружия свели до минимума вероятность возникновения ситуаций, реально оправдывающих его использование. Роль главной ударной силы на поле боя переходит к другим видам высокотехнологичного оружия. Радиоэлектронная борьба (РЭБ) эволюционировала за последние годы из обеспечивающего вида боевых действий в основной, ее роль в скоротечных операциях особенно возросла. В арсенале РЭБ постепенно занимает подобающее место и такое новое средство, как электромагнитное оружие. Единичные случаи его боевого применения пока не связаны с громкими победами, но подождем со скепсисом: наступление первых танков осенью 1917 года тоже было «негромким» — взять Флескье англичанам не удалось, несмотря на оставленные на поле боя 62 горевшие остова «сухопутных дредноутов». После того боя шли годы, такие теоретики, как англичанин У. Фуллер, создавали для танков внешне логичную тактику, подобную морской, с «базами» и «эскадрами», но лишь через два с лишним десятилетия, когда машины повел в бой настоящий знаток — моложавый, с щеточкой усов генерал Хайнц Гудериан — осенила себя триумфальным лавровым венком танковая броня…

…Научно-популярные книги принято завершать дидактическим назиданием: мол, немедленно — «учиться, учиться и учиться», или другой цитатой из какого-нибудь классика. Но, как наверняка заметил читатель, автор относится к поучениям без излишнего пиетета, тем более что труды «властителей дум» содержат свидетельства беспорядочных тычков мысли в самых различных направлениях. Например, поучение, которым начался абзац, гармонично дополняет другая, хоть и слегка измененная, мысль: «…банковскому делу настоящим образом!» Так что, полагаю, что завершение книги цитатой не гармонировало бы с остальным содержанием: описанием физических явлений и их применений. Насколько это описание было увлекательным — судить читателю, но в том, что оно продолжится, пусть и в книгах, написанных другими авторами — в этом я уверен. Так что, предпочитаю оставить тему открытой…

Примечания:

3

Горение конденсированного вещества — химическая реакция, связанная с переходом вещества в газообразное состояние. При этом выделяется тепло и газообразные продукты догорают в гак называемой зоне горения, расположенной вблизи поверхности. Скорость горения определяется процессами диффузии и теплопроводности

4

Клаузевиц Карл — прусский военный теоретик (1780–1831 гг.). Его фундаментальный труд «О войне» не потерял актуальности и в наши дни

5

Хаген — персонаж древнегерманского эпоса («Песни о нибелунгах»), убийца героя — Зигфрида

35

Что, однако, на пять порядков больше плотности энергии в конденсаторе и позволяет развить при детонации мощность в многие тераватты)

36

Вспомним, что в первой главе было написано про скорость детонации: она равна местной скорости звука в продуктах реакции. Понятно, что связки не должно быть слишком много — иначе детонация может и затухнуть

37

Несохранение потока — необходимое, но отнюдь не достаточное условие генерации излучения. Так, можно сжимать лайнер нарочито медленно, используя для этого не мощное ВВ, а тот же черный порох. В этом случае почти весь поток диффундирует в металл лайнера, но магнитный момент все равно будет меняться столь медленно, что его вторая производная, а значит, и излучаемая мощность, будут ничтожны

38

От греческого «остракон» — черепок. В древней Греции изгнание граждан, опасных для государства, происходило после тайного голосования, в ходе которого имя кандидата на изгнание писалось на черепках

39

Германская идея возбуждения детонации в облаке, образованном из перемешанных горючего и воздуха, к тому времени получила практическое воплощение. Конечно, вместо угольной пыли были подобраны другие горючие. Если читатель заинтересуется эффективностью таких боеприпасов, однозначно ответить ему нельзя. Давление детонации в смеси горючего и воздуха на четыре порядка меньше, чем в конденсированных взрывчатых веществах, поэтому на близких расстояниях объемно детонирующие боеприпасы вчистую проигрывают традиционным, причем отличия — качественные: при взрыве облака не проявляется бризантный (дробящий) эффект. На больших расстояниях (начиная от границы подрываемого облака и далее) преимущество переходит к объемной детонации, но и в этом случае дать количественную оценку затруднительно, поскольку сравниваются два разных явления: взрыв сосредоточенной в малом объеме мощной взрывчатки и маломощный взрыв в облаке сложной формы (тороиде). Например, в 10 м от облака (для полутонной бомбы его внешний радиус превышает два десятка метров) давление в ударной волне все еще равно лишь половине значения, характерного для взрыва равной массы тротила, но спадает давление от объемного взрыва медленнее и на расстоянии в 50 м уже превышает «тротиловое» более чем в три раза. Поражает такая ударная волна только малостойкие цели: дома (рис. 4.24) незащищенную живую силу. Описываемые опыты были поиском новой области применения таких боеприпасов

40

Конечно, «закрутка» в этом случае — неполная. Траектории лишь искривляются, пока длился свободный пробег частиц между столкновениями

41

Чем «сильнее» поле, тем меньше радиусы траекторий «закручиваемых» частиц, а длины излучаемых волн близки к значениям этих радиусов

42

Скачок проводимости в некоторых ударно-сжатых веществах может и не быть связан с повышением их температуры

43

Опускаемая сходня

44

К 70-м годам XX века советский флот, главкомом которою был С. Горшков, стал действительно океанским, но все же и количественно и качественно он уступал ВМС США. Ставка советского ВМФ в предполагаемом столкновении с хорошо оснащенным и численно превосходящим противником делалась на применение противокорабельных ракет. СССР был впереди западных стран в создании этого оружия.

21 октября 1967 года две П-15, из числа поставленных в Египет, потопили израильский эсминец «Эйлат» (бывший английский, постройки 1944 г.). Еще через пять лет они же были запущены с индийских кораблей по береговым объектам Пакистана. Такое применение было «самодеятельностью» индийских моряков, но оно было успешным: модифицированные П-15 с инфракрасными головками самонаведения «Снегирь» «захватили» нагревшиеся на южном солнце резервуары нефтехранилища, которое после попаданий горело несколько дней.

П-15 несет на борту и горючее и окислитель для своего жидкостного ракетного двигателя, поэтому максимальная дальность стрельбы ее (42 км) уступает ракетам с турбореактивными двигателями, которые несут на борту только горючее, а в качестве окислителя используют воздух

45

Парамагнетики — класс веществ, у которых реакция на внешнее магнитное поле обусловлена движением электронов на атомных орбитах. Оси моментов электронных токов вращаются (прецессируют) при приложении поля, а, кроме того, упорядочиванию их ориентации мешает тепловое движение атомов. По этим причинам существенное намагничивание не происходит.

В ферромагнетиках во взаимодействии с внешнем полем основную роль играют собственные, не зависящие от орбитального движения, магнитные моменты электронов (спины). К тому же, атомы связаны в кристаллической решетке. Магнитные свойства ферромагнетиков весьма заметны: остаточная намагниченность не исчезает и при снятии внешнего поля

46

Ток не только создает собственное магнитное поле, но и взаимодействует с полем внешним, следствием чего является генерация ЭДС. Если металлическую пластинку, вдоль которой протекает постоянный ток, поместить в перпендикулярное к ней магнитное поле, то на краях пластины возникнет разность потенциалов, называемая по имени первооткрывателя этого эффекта. Измерив ее и зная ток, вычисляют напряженность поля. Важно только, чтобы не «вмешивался» скин-эффект — тогда распределения тока и поля будут неравномерными, а результаты измерений — недостоверными. Конденсатор большой емкости нужен для того, чтобы запитывающие преобразователь токовые импульсы были достаточно длительными и скин-эффект не проявлялся

47

На конференции но сверхсильным матичным полям «Мегагаусс-7» сообщалось о веществах с гигантской магнитострикцией (TbFe₂, YCo₅ PrСо₅ и других) и огромной индукцией насыщения (10–20 Тл), плотность магнитной энергии в которых близка к плотности химической энергии в обычной взрывчатке. Если удастся «извлечь» эту магнитную энергию, скачок удельных характеристик устройств типа ФМГЧ будет поистине революционен: последние оставят далеко позади излучатели на основе компрессии магнитного поля

48

«Путь самурая обретается в смерти. Когда для выбора есть два пути, существует лишь быстрый и единственный выход — смерть. Это не особенно трудно»

Хагакурэ. Сокрытое в листве

49

Для источников РЧЭМИ на основе компрессиии магнитного поля характерна иная комбинация рабочих параметров (большой ток — умеренное напряжение) и это отношение выше в тысячи раз

50

Что значительно меньше дальности действительного огня корабельного автомата АК-630 с длиной блока стволов также около 1 м (еще раз напомню речь идет только об излучателе, еще более габаритные устройства его энергообеспечения и наведения остаются за скобками)

51

мателот (морск.) — соседний в строю корабль