/
Автор: Намиас М.
Теги: физика военное дело ядерное оружие гражданская оборона ядерное поражение
Год: 1969
Текст
В
МИРЕ
НАУКИ
И
1Ш1Ш
НАУКА 1Л ОБОРОНА
ТЕХНИКИ
ИЗДАТЕЛЬСТВО
«МИР»
MAURICE NAHMIAS
SCIENCE, DEFENSE, DISSUASION
PARIS 1967
М. НАМИАС
НАУКА И ОБОРОНА
Перевод с французского А. Е. РОГИНСКОЙ
Под редакцией и с предисловием
д-ра физ.-мат. наук, проф. Д. А. ФРАНК-КАМЕНЕЦКОГО
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР»
Москва
1969
УДК (037.61) 623.0:53
В книге затронут большой круг вопросов, свя-
занных в основном с применением наиболее бур-
но развивающихся разделов физики в военном
деле: различные воздействия ядерных взрывов,
наведение на цель самолетов и ракет, некоторые
способы обнаружения и связи с помощью радио-
волн, инфракрасных лучей, лазеров и т. д.
Книга предназначена для всех, кто интересует-
ся техникой и следит за популярной литературой
по физике, а также для лиц, занимающихся воп-
росами гражданской обороны.
Редакция научно-фантастической
и научно-популярной литературы
1-12-15
183-69
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Всем известно, как сильно влияют достижения науки
на развитие военной техники. В то же время об этом не так
часто говорится в популярной литературе. А если и гово-
рится, то 'Не всегда достаточно квалифицированно и под-
час мало внимания уделяется научно-технической стороне
вопроса. Автор настоящей книги Морис Намиас — фран-
цузский физик, в свое время профессионально занимавший-
ся военными применениями физической науки. На русский
язык давно переведена его популярная книга о ядерной
энергии1, имевшая заслуженный успех.
Предлагаемая вниманию читателей книга отличается
широтой охвата. В ней в легкой и доступной форме затро-
нут громадный круг вопросов, связанных в основном с при-
менениями наиболее бурно развивающихся разделов фи-
зики в военном деле: различные воздействия ядерных взры-
вов и методы обнаружения таких взрывов, наведение на
цель самолетов и ракет, разнообразные способы обнаруже-
ния и связи с помощью радиоволн, инфракрасных лучей,
лазеров и т. д. Очень интересно рассказано о методах опоз-
навания свой — чужой. Описаны вспомогательные ядер-
ные энергетические установки для космических полетов и
военных действий в трудных условиях. В первой и пос-
ледней главах автор касается, хотя и довольно бегло,
вопросов, связанных не только с физикой, но и с математи-
кой и биологией. Первая глава посвящена применениям
электронных вычислительных машин и метода случайных
чисел для выбора наивыгоднейшего оптимального решения
тактических задач. В последней главе речь идет о биологи-
ческом действии радиации.
Охватив столь широкий круг вопросов, автор, естествен-
но, не мог по каждому из них выступать как специалист.
1 М. Намиас. Ядерная энергия. Освобождение и использсвание,
ИЛ, 1955.
5
Поэтому в книгу вкрались отдельные неточности. Там, где
нам удалось их заметить, мы старались оговорить и испра-
вить их подстрочными примечаниями. В отдельных случаях
в переводе сделаны небольшие сокращения с целью исклю-
чить сомнительные утверждения автора. На двух наибо-
лее важных пунктах мы позволим себе остановиться
здесь несколько подробнее.
Говоря о гамма-излучении атомного взрыва, автор при-
водит таблицу и график, которые не согласуются между
собой. Объяснить расхождение он пытается с помощью
аргументов, явно не выдерживающих критики. Вопрос
этот исчерпывающе освещен в монографии О. И. Лейпун-
ского1, пользуясь которой читатель может легко проверить
и уточнить приводимые Намиасом данные.
Гораздо важнее и принципиальнее вопрос о биологи-
ческом действии атомных взрывов. Здесь автор явно пы-
тается оправдать официальную позицию буржуазного пра-
вительства Франции, отказавшегося подписать договор о
запрещении ядерных испытаний в трех сферах. Он приво-
дит данные о биологическом действии радиации, учитываю-
щие только внешнее облучение. В действительности, как
хорошо известно, главная опасность связана с тем, что
организм усваивает из атмосферы радиоактивные изотопы,
прежде всего углерод-14 и стронций-90. Внутреннее облу-
чение этими изотопами вызывает заболевания раком и род-
ственными ему болезнями, а также гибельные мутации
(наследственные изменения), причем генетический вред от
углерода-14 растягивается на многие поколения. Дело
однако не только в том, что автор приводит заниженные
цифры для вредных последствий облучения (так, по вы-
числениям О. И. Лейпунского1 2 и А. Д. Сахарова3 увели-
чение числа наследственных болезней на 0,04% получается
от дозы, равной не 10, а всего 1р). Главное — что дело не
в процентах, а в общем количестве жертв. Ежедневно на
земном шаре умирает естественной смертью не менее
100 000 человек, и, несмотря на это, всяксе убийство возму-
щает нас, хотя оно увеличивает число смертей лишь на
ничтожно малый процент. Вред от испытаний ядерного
1 О. И. Лейпунский. Гамма-излучение атомного взрыва. Атом-
издат, 1959.
2 О. И. Лейпунский. «Атомная энергия», т. 3, в. 12, 1957,
стр. 530.
3 А. Д. Сахаров, там же, т. 4, в. 6, 1958, стр. 576.
6
оружия надлежит выражать в оощем числе людей, которым
суждено пострадать от этих испытаний, как это сделано в
цитированных выше статьях советских ученых. По под-
счетам О. И. Лейпунского каждый взрыв ядерной бомбы
мощностью 1 Мт вызывает около 2000 заболеваний лей-
козом (белокровием) и около 5000 наследственных болез-
ней и уродств.
Верно, что от естественных причин много людей стра-
дает раком, белокровием, наследственными болезнями. Но
то, что каждый ядерный взрыв дополнительно причиняет
страдания тысячам людей — это непреложная истина. Рас-
смотренный вопрос — важнейший, но не единственный, в
котором Намиас подпал под влияние правящих кругов
своей страны, хотя в предисловии он обещает «полностью
отказаться от каких бы то ни было политических оценок».
Мы позволили себе исключить из текста некоторые
замечания, с которыми трудно согласиться. Приведем в
качестве примера следующую цитату в чисто французском
стиле: «Распространение ядерного оружия подобно половому
влечению. Его нельзя культивировать, ему нельзя способ-
ствовать, но нельзя и помешать». Эта игривая фраза взята,
впрочем, из выступления некоего политического деятеля и
ни в малой степени не характеризует язык самого автора.
Книга написана в очень деловом стиле, без малейшего
стремления развлечь читателя.
Книга Намиаса предназначена не для «семьи и школы».
Автор считает известными читателю такие вещи, как прин-
цип работы лазера и когерентность его излучения. Он
не гнушается и простыми алгебраическими формулами.
Но для всякого читателя, интересующегося техникой и
следящего за популярной литературой по физике, книга
будет полезна и интересна. Многие главы, возможно, дадут
кое-что ценное также инженерам и физикам, не занимаю-
щимся специально оборонными вопросами. Автор, конечно,
не мог сообщить ничего, что не публиковалось уже в спе-
циальной литературе, но для более широких кругов чита-
телей ряд разбираемых вопросов еще нигде не освещался.
Содержание книги важно и актуально для каждого и
понятно для многих. Мы надеемся, что читатели с интере-
сом прочтут ее.
Д. А. Фр анк-Каменецкий
ВВЕДЕНИЕ
Оборона независимо от того, находится она в руках
одной или нескольких наций, имеет в своем распоряжении
и активные и пассивные средства. Это — щит и меч всех
времен. В наши дни меч стал вдвое острее, так как сущест-
вует ядерное оружие — современный символ меча, на-
висшего над Дамоклом 23 столетия назад.
Теперь античная аллегория применима не только к от-
дельному человеку, но и к целому народу. С недавних пор
она получила название Атомной Угрозы или Устрашения.
Устрашение не может мыслиться без арсенала оборони-
тельного и наступательного оружия, а также технических
средств, равных если не количественно, то, во всяком слу-
чае, качественно оружию и технике вероятного противни-
ка. Разумеется, для увеличения потенциала устрашения
можно использовать и психологическое оружие, но это
последнее быстро притупляется, если за ним не кроется
ничего, кроме простого запугивания.
Ярым проводником политики атомного устрашения был
Фостер Даллес. В наши дни одни склонны видеть в подоб-
ной политике лишь возможность наращивания техниче-
ских средств войны; они ссылаются в качестве прецедента
на ужас наших предков при появлении пороха и огне-
стрельного оружия. Другие рассматривают ее как нечто
решительно новое для рода человеческого. Они утвержда-
ют, что атомная война станет похоронным звоном по чело-
вечеству.
Некоторые социологи уверяют, что демографический
рост неизбежно ведет нас к катастрофе. Не смея сказать
во всеуслышание, они твердят втихомолку, что войны, так
же как эпидемии, голод и наводнения, являются регулято-
рами того симбиоза, который позволяет человеку царить
на земле. Пацифисты восстают против этого и уповают на
Прогресс.
8
Нас осаждает масса жизненно важных проблем, укло-
ниться от которых невозможно. Но как разобраться во
всем, не зная существа вопроса? Обрывков сведений и не-
ясных намеков нам уже не достаточно.
На протяжении шести лет мне довелось работать среди
тех, кто кует оружие устрашения. Именно поэтому я попы-
тался раскрыть для широкого читателя некоторые науч-
ные аспекты оборонительного и наступательного потенциа-
ла оружия устрашения, полностью отказ вшись от каких
бы то ни было политических оценок.
ГЛАВА 1
НАУКА И ВОЙНА
1. 1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Сразу после атомных бомбардировок Хиросимы и Нага-
саки появилось множество работ, посвященных ужасаю-
щим последствиям ядерной войны.
Планы защиты против ядерного оружия давно счита-
ются утопией. Полагают, что убежища смогут укрыть нич-
тожно малую часть гражданского населения и военных.
На экраны кинотеатров выпускают фильмы на эту тему —
в Англии один из них был даже запрещен для показа по
телевидению. Те, на ком лежит бремя национальной оборо-
ны, ясно представляют себе последствия ядерной войны в
масштабе всей планеты.
Тактические ядерные бомбы заполнили разрыв между
обычными бомбами в несколько тонн, сбрасывавшимися в
1944 г. на Гамбург, и ядерными бомбами в 20 000 т
(20 кт), которые разрушили два японских города. В нас-
тоящее время существуют ядерные мини-бомбы в несколь-
ко тонн тротилового эквивалента, которые может забрасы-
вать один боец при помощи базуки1.
Совершенно ясно, что если иметь в виду плотность на-
селения, аналогичную той, которая была в Хиросиме и На-
гасаки в 1945 г. (около 20 000 человек на юи2), мощность
бомб (несколько килотонн и даже мегатонн), полное отсут-
ствие гражданской и военной обороны, как было в случае
с японскими городами, легко представить себе фантасти-
ческие разрушения, которым подвергнутся городские цент-
ры, такие, как Париж, где плотность населения достигает
35 000 человек на км2. Отсюда и происходит апокалипти-
ческая точка зрения на тотальную атомную войну, которую
в настоящее время, по-видимому, могут вести пять стран.
1 Базука — реактивное противотанковое ружье. — Прим. ред.
10
Изучение последствий атомной войны не потребует ни
электронной вычислительной машины, ни специалиста в
этом вопросе. Результаты мы и так знаем: немедленное раз-
рушение крупных центров, миллионы убитых и еще боль-
ше раненых, чудовищные пожары, эпидемии, голод, анар-
хия и т. д...
Любое Верховное командование заранее рассчитывает
свои шансы и сравнивает их с той ценой, которую оно вы-
нуждено будет заплатить за победу. Уничтожить более
60% вооруженных сил или военных объектов противника,
пожертвовав менее чем 20% своих собственных, — это
«рациональная» оценка, которая может побудить решиться
на нападение.
1. 2. ВОЙНА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ
В конце последней мировой войны в Генеральных шта-
бах появились ученые и специалисты, нисколько не забо-
тящиеся о военной выправке, основным оружием которых
были счетные линейки. По их указаниям, не взирая на
протесты Морского командования, караваны судов были
сильно укрупнены. Точно так же и авиационные соедине-
ния не казались им безупречными. Но вот что любопытно:
потери на море и в воздухе уменьшились, как и предска-
зывали эти «штафирки», которые вскоре стали внушать
почтение генералам и адмиралам. Новые фронтовики не
обращались к оракулам, а применяли исследование опе-
раций.
Этот несколько непривычный термин подразумевает
вещь старую, как мир. Современный торговый представи-
тель, так же как и его предки — разносчики товаров или
погонщики верблюдов, сам того не зная, всегда производил
и производит исследование операций.
Найти кратчайший путь от одной точки до другой,
пройти этот путь в наиболее короткий отрезок времени,
предусмотреть удобные и дешевые остановки и т. д. — все
это и есть исследование операций. Его можно осуществить
интуитивно или при помощи карандаша и бумаги, если речь
идет о выборе между двумя или тремя дорогами, пятью или
шестью клиентами и столькими же ресторанами, гости-
ницами или бензозаправочными станциями; но когда число
параметров превысит дюжину, без помощи электронной ма-
шины вы почувствуете себя обескураженным.
11
1. 3. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ В РЕЗУЛЬТАТЕ НАПАДЕНИЯ
Начнем с относительно простого примера. Бомба, мощ-
ность которой равна Р, падает в некой точке Z. Даже вто-
роклассник, приняв точку Z за центр, сможет начертить
круги, ограничивающие области, в которых произойдут
различные разрушения: механические, термические, био-
логические и т. д. Для бомб любой мощности существуют
хорошо известные закономерности. Так, если для бомбы
мощностью 1 кт радиус окружности, внутри которой избы-
точное давление больше 1 бар, равен 2 км, то для- бомбы
мощностью 1000 кт радиус поражения будет равен 2|Л 1000,
т. е. 20 км.
Начертив окружности, можно сказать, будет ли данное
здание разрушено или же, поскольку известна его проч-
ность и расстояние от точки Z, оно уцелеет.
Естественно, если известна точка падения бомбы, эта
проблема не особо трудна. Но все усложняется, когда
одной или несколькими бомбами надо поразить цель С,
так называемый желаемый эпицентр взрыва (ЖЭВ). Воз-
можно, бомбы не попадут в С, которая либо имеет огра-
ниченные размеры, либо вообще представляет собой точку.
В зависимости от точности попадания, бомбы взорвутся при
ударе о землю или в воздухе на вертикали реального эпи-
центра взрыва (РЭВ), более или менее удаленного от С;
назовем это кругом вероятной ошибки (КВО). Итак, имеют-
ся следующие параметры: а) мощность бомбы, равная Р;
б) радиус круга вероятной ошибки; в) высота, на кото-
рой произошел взрыв; г) расстояние от С до РЭВ; д) со-
противляемость мишени различного рода разрушениям —
полным или частичным; е) процент непопадания; ж) ко-
личество людей, находившихся в С, приведенных или не
приведенных в состояние боевой готовности; з) быстрота
приведения в боевую готовность (5 или 30 мин?) и возмож-
ные второстепенные разрушения, немедленные или отда-
ленные, при наличии или отсутствии крупных разрушений,
вызванных взрывом, и т. д.
На рис. 1.1 показаны планшеты для быстрого расчета, ис-
пользуемые военными техническими специалистами.
Планшет а. Расчет вероятности при нормальном рас-
пределении.
Движок потенциометра указывает количество бомб и
отношение СТС/КВО (СТС — средняя точка соударения).
12
На неподвижном диске можно прочитать кумулятивную
вероятность в зависимости от расстояния от цели, когда
точка соударения совпадает с целью или удалена от нее,
при нормальных распределениях: линейных, сферических,
эллипсоидальных, круговых и эллиптических. На обороте
планшета (а') даны четыре прикера его использования.
Планшет Ь. Вычисление радиуса действия радиолокатора.
На планшете указаны:
1. Мощность передатчика — частота повторений.
2. Коэффициент усиления антенны — длина волны.
3. Продолжительность импульса — шум приемного уст-
ройства.
4. Наконец, в зависимости от размеров поверхности
цели можно найти радиус действия радиолокатора, выра-
женный в морских милях.
На обороте планшета (Ь'): таблица децибел—против коэф-
фициента усиления мощности; коэффициент усиления ан-
тенны и ширина луча в зависимости от частоты и размеров
антенны; кривые расстояний в зависимости от высоты над
целью.
Планшете. Вычисление радиуса действия радиолокатора.
На планшете указаны:
1. Мощность радиопередатчика — поверхность цели.
2. Частота — ширина луча.
3. Продолжительность импульса — температура фоно-
вого шума.
4. Потери в децибелах, которые с использованием от-
ношения сигнал/шум дают радиус действия радиолокатора,
выраженный в морских милях.
На обороте планшета (с') даны коэффициент усиления ан-
тенны и ширина луча в зависимости от частоты и размеров
антенны.
Планшет d. Вычисление пассивного обнаружения с помо-
щью инфракрасных лучей. Вычисляется максимальный ради-
ус обнаружения источника инфракрасного излучения в зави-
симости от испускаемой энергии, чувствительности прием-
ника, фактического размера его отверстия, его постоянной
времени, количества приемников и полного угла поля зре-
ния. На обороте планшета (сГ) даны поправки к максималь-
ному радиусу в зависимости от потерь в оптической системе
и в атмосфере, диаграмма, уточняющая чувствительность
приемника и параметры поиска.
13
Рис. 1. 1. Планшеты для быстрого расчета различных
Планшет е. Вычисление результатов действия ядерных
бомб. С. его помощью можно определять избыточные
давления, динамические давления и скорость ветра в зависи-
мости от мощности бомб и высоты взрыва. Кроме того, можно
определить полное количество излученной тепловой энер-
гии в зависимости от времени; момент появления и про-
должительность избыточного давления в зависимости от
расстояния от эпицентра взрыва; размеры воронок. На обо-
роте планшета (е') дано тепловое излучение (кал/см2) в задан-
14
параметров, применяемые военными специалистами.
ном месте в зависимости от мощности бомбы и начальное
ядерное излучение.
Планшет /. Оценка мощности взрыва. Вычисление
мощности бомбы в зависимости от наблюдаемых результа-
тов взрыва: размера воронки, диаметра круга, в котором
интенсивность излучения превышает 30 p/час, размера ог-
ненного шара и т. д. На обороте планшета (/'): после опре-
деления мощности можно предсказать количество радио-
активных осадков (p/час) в зависимости от средней ско-
15
2КВ0
Рис. 1.2. Круги для бомбы в 4 Мт, взорванной на высоте, опти-
мальной для поражения цели С. Круг радиусом R соответствует
избыточному давлению, превышающему 1,75 бар (кг/см2).
роста ветра, высоты атомного гриба, его радиуса и рас-
стояния от эпицентра взрыва.
Планшет g. Вычисление интенсивности излучения, а
также затухания и дозы радиоактивных осадков в зависи-
мости от времени. На обороте планшета (g'Y коэффици-
ент защиты для различных убежищ и затухание 7-излуче-
ния, наведенного нейтронами.
Планшет Л. Для бомб различной мощности, взрываемых
в воздухе, можно вычислить дозу, полученную людьми в за-
висимости от способов защиты от облучения. На обороте
планшета (Л'): то же для взрывов на земле.
1. 4. ПОЛУГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД
Исследование необходимо начать со сбора информации
об известных параметрах. В отношении недостающих дан-
ных надо построить гипотезу и выбрать начальные число-
вые значения, а затем, варьируя ими, проверить первона-
16
Рис . 1. 3. Определение расстояния между станциями А и В.
( A = Llt 0Л
Географические координаты (широта, долгота) | в==д2, Q&
L2 — Lx = &L;
a = 90° — ;
d = 90° —0Л ;
cos c— cos a • cosb-f-sina • sinfr • cos C=sin 0£ sinOyj + cos Qq cos 0л cos Д L =X;
c = arc cos X = Y град;
чальнсе предположение. Короче говоря, расчет проводится
по методу Монте-Карло — воспроизводится подлинная игра
случая.
Исследуем сначала вариант с протяженной мишенью,
составленной из многдх элементов, размещенных на опре-
17
Рис. 1. 4. Вероятность разрушения объекта с заданной сопро-
тивляемостью в зависимости от общей мощности Р сброшенных
бомб.
деленном пространстве. Выберем точку С внутри периметра:
например, контрольную вышку на аэродроме. Будем рас-
сматривать точку С как «желаемую» цель и очертим вокруг
нее окружности радиусом 1 и 2 КВО, как показано на
рис. 1.2. Можно доказать, что если вероятность попадания
РЭВ в круг радиусом 1 КВО равна 50%, то в круге радиу-
са 2 КВО она будет равна 90%, а в круге радиуса 3 КВО—
превысит 98%, т. е. попадание РЭВ в этот круг почти до-
стоверно. Вычислительная машина выбирает 50 произволь-
ных точек попадания РЭВ внутри круга радиуса 2 КВО.
Каждая из этих точек становится центром, из которого
очерчивают круги разрушений, вызванных бомбой мощ-
ностью Р, взорванной на определенной, так называемой
оптимальной высоте, о которой в дальнейшем мы еще будем
говорить.
Вычислительной машине задают географические коор-
динаты элементов мишени С. Она произвольно выбирает
географические координаты РЭВ внутри круга радиуса
2 КВО: в запоминающем устройстве ее хранятся значения
радиусов различных разрушений, вызываемых бомбой в
18
Рис. 1. 5. Вероятность выживания объекта в зависимости от точ-
ности попадания, или КВО. Объект состоит из пяти взаимосвязанных
элементов. Кривые соответствуют различным значениям сопротив-
ляемости Н элементов (в пьезах); п — количество бомб, W — мощ-
ность бомб (в Мт).
1 кт. Кроме того, ей известны арифметические соотно-
шения для обработки данных при любой мощности бомбы,
а также соотношения, связывающие географические коор-
динаты точек и расстояния между ними (рис. 1.3). Машина
вычисляет, сколько раз данный элемент комплекса С ока-
зывается внутри 50 кругов, в которых избыточное давле-
ние выше, например, 1 бар: если 10 раз, то в 20 случаях из
100 он будет разрушенным.
19
Нанося на график вероятности разрушения данного эле-
мента мишени в зависимости от возрастающей мощности
бомбы Р, получают кривую, как показано на рис. 1.4.
Можно заметить, что начиная с определенного значения Р
вероятность разрушения изменяется очень мало и, следо-
вательно, было бы «нерационально» использовать для пора-
жения этой цели более мощные бомбы. Если достаточной
считается вероятность разрушения 60%, то не имеет смыс-
ла применять бомбы, полная мощность которых превосхо-
дит значение Р, соответствующее этой вероятности. .Пол-
ная мощность может быть достигнута применением либо
20
одной, либо нескольких бомб. Последнее требует
особого изучения, так как здесь надо принимать в расчет
средства доставки (самолеты или ракеты), вес, объем и стои-
мость бомб и средств доставки и особенно процент непопа-
дания.
Вместе с тем было бы неразумно делать ставку на одну
бомбу1, если процент непопадания более 10. В этом случае
находят оптимальные условия проведения операций как
компромисс между всеми взаимно противоречащими тре-
бованиями.
1. 5. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МЕТОД
После того как проделаны полуграфические исследова-
ния, можно установить математические или полуэмпириче-
ские соотношения применительно к почти точечным объек-
там, т. е. к объектам, малым по своим размерам по срав-
нению с радиусом поражения. Подобные соотношения
существуюти для малых линейных целей, таких, как трубо-
проводы, железные и автомобильные дороги и т. д.
Вероятность выживания объекта,
а) Точечный объект:
Q
AW п
р = 0,5 с*н для п > 1;
(1)
I Л 07 3 I
р = 1 — п \ 1 — 0,5 с*н / для п < 1.
(2)
Это значит, что бомба разрушает больше чем один то-
чечный объект, например несколько танков, находящихся
близко друг от друга.
б) Малый линейный объект (например, трубопровод):
з
р=1-[2ф(/)-1] при / = (3)
ред.
1 Это относится не только к ракетам, но и к самолетам. —Прим.
21
Здесь W — мощность бомбы, Мт; С — КВО, км; п —
количество бомб; Н — сопротивляемость объекта, бар'
А = 45; В = 3,4.
Если КВО выражается в морских милях, а Н — в пье-
зах, как на рис. 1.5—1.8, то принимаем: А = 3,6; В == 7;
1 бар — 1 кг/см2; 1 пьеза = 0,068 кг/см2; 1 морская миля =
== 1,85 км; ф(/) — нормальное распределение. Напомним
некоторые его значения:
t W)
0,0 0,5
0,1 0,54
0,2 0,58
0,4 0,65
0,6 0,72
0,8 0,79
1,0 0,84
2,0 0,98
3,0 0,998
4,0 0,999
Избыточность. При наличии г идентичных эле-
ментов вероятность выживания объекта вычисляется по
следующей формуле:
/=1-(1-р/. (4)
Пример. Если вероятность выживания одного объекта
р = 0,48, то вероятность выживания двух таких объектов
(г = 2), находящихся далеко друг от друга, равна
р' = 0,73.
Взаимосвязь элементов. Рассмотрим, на-
пример, военную базу, состоящую из k точечных взаимо-
связанных объектов, обладающих одинаковой сопротивляе-
мостью Н. Вероятность выживания базы или вероятность
того, что база останется дееспособной, равна
P = pk.
Например, если р = 0,5 и k = 2, то Р = 0,25. На рис. 1.5
22
Рис. 1. 7. Вероятность выживания группы из пяти взаимосвя-
занных элементов проиллюстрирована в зависимости от сопротив-
ляемости Н этих элементов. Кривые соответствуют различным зна-
чениям точности попадания С, количества п и мощности W бомб.
показана зависимость р8(при k = 5) от Н, а на рис. 1.7 —
зависимость р5 от С. На рис. 1.6 и 1.8 указаны значения ръ
при дублировании (г = 2) каждого из пяти объектов, на-
ходящихся на базе.
Пример. Рис. 1.5, кривая а: при Н = 6,8 бар; п = 1;
W = 0,1; С = 1,2 км, вероятность выживания базы Р =
= 0,5. Это значит, что вероятность выживания1 каждого
1 Вероятность разрушения q = 1—р, где р — вероятность вы-
живания.
?3
из пяти объектов данной базы равна
1
р = 0,5 5 = 0,87.
Дублируем каждый из пяти элементов и обратимся к
кривой а на рис. 1.6. При тех же значениях Я, /г, С и W
1
получаем Р' = 0,9, откуда р' = 0,95 ~ 0,99; иначе го-
воря, если удвоить каждый элемент базы, то он имеет 99
шансов из 100 уцелеть при нападении. На рис. 1.5—1.8 по-
казаны расчеты, выполненные на электронно-вычисли-
тельной машине ИБМ 704 с помощью этих формул.
Рис. 1. 8. Те же кривые, что на рис. 1. 7, но при дублировании
каждого из пяти элементов объекта.
24
Вероятность разрушения
Рис. 1. 9. Вероятность разрушения, рассчитанная методом Монте-
Карло, в зависимости от числа испытаний п.
Рис. 1. 10. F —надежность системы из п составляющих; f —
средняя надежность каждого элемента; р — средняя вероятность раз-
рушения каждого элемента.
1. 6. ДОСТОВЕРНОСТЬ СТАТИСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ
Известная поговорка относительно третьего способа
лжи1 вполне справедлива в том случае, когда статистика
базируется на недостаточном количестве данных. Просто
утверждать, что местечко Марн-ля-Кокет1 2 имеет 45 шан-
сов из 100 быть разрушенным, если противник предпримет
общее наступление, бессмысленно. Но, исходя из предпо-
ложения, что нападение будет осуществляться на основе
рационального расчета, утверждать, что из 120 аэродро-
мов Центральной Европы останется, вероятно, только
30 ±3 неповрежденных и 20 ±2 годных для восстановления,
значит делать такой прогноз, на который можно пола-
гаться.
Закон больших чисел хорошо иллюстрируется приведен-
ным выше примером расчета по методу Монте-Карло при
50 значениях РЭВ. Рис. 1.9 показывает, что 20 РЭВ — уже
достаточно большое число и что любая вычислительная ма-
шина, настолько быстродействующая, чтобы манипулиро-
вать с числом, превышающим 20 РЭВ, позволит получить
надежные статистические результаты.
Рис. 1.10 иллюстрирует аналогичную проблему на-
дежности для сложного объекта, состоящего из п элемен-
тов. Из рисунка можно видеть, что для очень надежных
компонентов при р = 1% система из 100 компонентов имеет
надежность 36%. Если требуется надежность порядка 80%,
то для системы, состоящей из 10 компонентов, р должно
быть равно 2,2%.
1 Автор имеет в виду крылатое выражение о существовании
трех видов лжи: во-первых, ложь, во-вторых, наглая ложь и,
в-третьих, статистика. — Прим, перев.
2 Марн-ля-Кокет — местечко во Франции в департаменте Сены
и Уазы- — Прим, перев.
ГЛ AB A 2
УЯЗВИМОСТЬ СИЛ ВОЗМЕЗДИЯ
2. 1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
В конце второй мировой войны для бомбардировки Лон-
дона немцы использовали Фау-1 и Фау-2. Пусковые уста-
новки снарядов Фау-1 очень мобильны, и это крайне
затрудняло определение их местонахождения. Отряды за-
нимали позицию непосредственно перед запуском и тща-
тельно маскировались главным образом в дюнах близ Гааги,
в карьерах или в стволах шахт. Уничтожить их было прак-
тически невозможно, так как они редко оставались на од-
ном месте долее нескольких часов. Авиация союзников мог-
ла уничтожать только заводы, изготовлявшие части снаря-
дов и пусковых установок. Однако местонахождение этих
заводов далеко не всегда было известно и, более того, не-
которые были расположены в неуязвимых укрытиях.
Подобные примеры мобильности маскировки и надеж-
ности укрытия иллюстрируют различные способы делать
оружие неуязвимым и действенным.
2. 2. РАЗРУШЕНИЯ, ВЫЗВАННЫЕ ЯДЕРНЫМ ВЗРЫВОМ
На какие разрушения следует рассчитывать и как мож-
но замаскировать оружие, чтобы поддержать потенциал
устрашения? Если бы эта проблема была решена, вероят-
ный противник узнал бы об этом достаточно быстро. Страх
неизбежного возмездия заставил бы его отказаться от на-
падения.
Перейдем к рассмотрению различных последствий ядер-
ного взрыва. Сначала сравним некоторые из них с резуль-
татами, получаемыми от классических взрывчатых веществ,
таких, как нитроглицерин (НТГ) и тротил, или тринит-
ротолуол (ТНТ). Оба эти взрывчатые вещества состоят из
углерода, водорода, азота и кислорода. Химическая фор-
мула НТГ: C3H3N3O9\ формула ТНТ: CiHbN3OQ.
27
ТНТ не обладает нужным количеством кислорода, для
того чтобы окислить все атомы углерода, а в НТГ их дос-
таточно. Поэтому взрывная сила ТНТ ниже, чем НТГ:
разложение 1 кг ТНТ высвобождает 1016 ккал, в то время
как 1 кг НТГ высвобождает 1354 ккал. Для сравнения ука-
жем, что I кг бензина дает 11 000 кал, 1 кг дров —
4100 кал, причем горение здесь происходит очень медленно,
а ТНТ и НТГ разлагаются за сотню микросекунд.
Кроме того, при взрыве одного кубического сантиметра
НТГ получается 1150 см3 углекислого газа, азота, кисло-
рода и более или менее разложившегося водяного пара.
Примерно за 100 мксек температура этих газов возрастает
до 3000° С, в результате давление их увеличивается в
12 раз и достигает более 100 т/см2.
Нет ничего удивительного в том, что в итоге происходит
взрыв и возникает избыточное давление, которое распро-
страняется на большое расстояние от места взрыва.
Это избыточное давление вызывает перемещение возду-
ха с такой значительной скоростью, которую невозможно
сравнить с обычными ветрами. Мы привыкли к ветрам со
скоростью до 50 км/час, а в исключительных случаях испы-
тываем шквалы в 180 км/час. Скорость тайфунов никогда
не превышает 270 км/час. Все это — ласковые ветерки
по сравнению с ветрами, порожденными избыточным дав-
лением в результате ядерного взрыва. Динамическое из-
быточное давление 0,07 бар * вызывает ветер скоростью
360 км/час. В табл. 2.1 даны некоторые значения скорости
ветра в зависимости от значений избыточного давления.
Так как единица давления бар, который равняется 1 кг/см2,
оказывается слишком малой, то обычно давление, вызван-
ное взрывами, выражают в килобарах, т. е. в т/см2. При-
родные ветры не так разрушительны, как ветры, порождае-
мые взрывами, — зато они дольше длятся и распростра-
няются на значительно большие расстояния.
При анализе разрушений, вызванных ядерным взры-
вом, необходимо учитывать также разрежение, которое
следует за взрывной волной. Это относительное разреже-
ние вызывает значительные разрушения. Лист железа,
доска, дверь, прилипшие в результате избыточного давле-
ния к прочной стене, могут быть отсосаны во время наступ-
ления «пустоты», оторваны от стены и отброшены в самых
различных направлениях, превращаясь таким образом в
настоящие метательные снаряды.
28
бар
Скорость Ветра, м/сек
Рис. 2. 1. Шкала уязвимости при избыточном давлении Р или
динамическом давлении Q.
Наконец, ядерная бомба отличается от обычной други-
ми видами воздействия: термическим и радиоактивным,
которые могут оказаться еще более опасными, чем давле-
ние взрыва.
Таблица 2.1
Скорость ветра V при динамическом
давлении q и избыточном давлении р
р, бар q, бар v, км/час
14 23,1 3850
10,5 15,6 3290
7 8,6 2618
5 5,6 1967
3,5 2,8 1741
2,1 1,12 1241
1 ,4 0,56 870
0,7 0,14 537
0,35 0,05 306
0,14 0,007 130
2. 3. ШКАЛА УЯЗВИМОСТИ
Существует классификация объектов по степени их со-
противляемости избыточному давлению.
Первая классификация состоит из 24 категорий —
от самых хрупких объектов, таких, как стекло, до объек-
тов, обладающих наибольшей сопротивляемостью, таких,
как подводные лодки. Рис. 2.1 иллюстрирует шкалу уяз-
вимости по отношению к избыточному давлению р и ди-
намическому давлению q.
В каждой категории имеются подгруппы, так что общее
число ступеней доходит до 100. Тепловое воздействие вызы-
вает перемещение объекта вниз по шкале. Напротив, лю-
бая мера защиты объекта заставляет его подниматься по
шкале вверх.
По определению, VNP — число, характеризующее уяз-
вимость по отношению к избыточному давлению р, задает-
ся формулой
30
VMP = 12,63 (log p0j5) — 0,63.
Точно так же VNQ = 6,31 (log <70,5) + 9,72, где po,5 И
qo,s — соответственно избыточное давление и динамиче-
ское давление, при котором вероятность добиться намечен-
ного результата равна 0,5.
Здесь </о,5 =О,О23(ро,5)2 при значении р0,5 меньше
3 бар.
На основе данных, полученных в Хиросиме и Нагасаки,
и в результате последующих ядерных испытаний была со-
ставлена настоящая энциклопедия по указанному вопросу.
Существует даже классификация разрушений, начиная с
полного и невосстановимого до безобидной царапины.
Все полученные данные кодируются и закладываются в
запоминающее устройство электронно-вычислительной ма-
шины, предназначенной для изучения предполагаемых раз-
рушений. Исследователь прибегает к помощи этой маши-
ны, когда ему надо рассчитать последствия нападения.
На рис. 2.2 показаны результаты взрыва бомбы в 100 кт
на оптимальной высоте (1000 м). Здесь ВТВ — высота точ-
ки взрыва, РЭВ — реальный эпицентр взрыва на вертика-
ли ВТВ, ЖЭВ — желаемый эпицентр взрыва, — радиус
круга, внутри которого избыточное давление более 1,6 бар,
а тепловая энергия более 200 кал/см2, /?2 — радиус, за
пределами которого избыточное давление ниже 0,3 бар, а
тепловая энергия менее 20 кал/см2.
Цифрами от 1 до 6 обозначены танки, находящиеся в
позиции «ядерной готовности» и способные выдержать мак-
симальное давление 1,6 бар. В данном случае танки 1, 2 и 3
разрушены, танки 4 и 5 выдержали избыточное давление,
но их экипаж подвергся облучению нейтронами и 7-луча-
ми, получив дозы от 100 до 1000 бэр1 (см. табл. 2.2), а их
электрические установки испытали перенапряжение в
40 000 в. Танк 6, находившийся на расстоянии 2600 м
от ВТВ, остался неповрежденным, однако оптическая
вспышка могла ослепить его экипаж. Если бы бомба взор-
валась к восток-северо-востоку от РЭВ, 4-й и 5-й танки
также были бы разрушены, а 6-й подвергся бы очень силь-
1 Бэр (биологический эквивалент рентгена) — такая доза иони-
зирующего излучения, которая для человека биологически эквива-
лентна дозе в 1 р рентгеновского или 7-излучения. См. § 9. 11. —
Прим. ред.
31
Рис. 2. 2. Результаты взрыва бомбы в 100 кт на высоте 1000 м.
ному облучению. Очевидно, графический метод является
более наглядным, чем метод сугубо математический или
расчет на электронно-вычислительной машине.
Следует заметить, что бомба в 100 кт может получить
«добавку» из легких элементов, способных участвовать в
термоядерных реакциях. В этом случае мгновенное излу-
чение очень богато нейтронами. Относительно воздействия
на электрические установки укажем следующее: электро-
магнитный импульс, вызванный огненным шаром бомбы в,
100 кт на расстоянии = 1150 ж, равен примерно
100 000 в.
Сопоставление полученных результатов покажет ис-
следователю, что если танковое подразделение (рис. 2.2),
Таблица 2.2
Мощность, кт Оптимальная высота взрыва, м Тепловая энергия, кал/см* Начальная радиация, бэр
— для 5 пьез (0,33 бар) — для 25 пьез (1,65 бар) Ki Ях
100 3 300 1 150 20 200 3 МО4
20 12,5-Ю4
4 000 11200 3 600 60 1 000 0 10
32
готовое к ядерному нападению (танки размещены на рас-
стоянии более 1 км один от другого), в результате атом-
ного нападения потеряло только 50% своего состава, мож-
но считать, что оно уничтожено на все 100/6, так как из-за
сильной радиации часть экипажа вскоре окажется не в
состоянии выполнять свои обязанности, а разрушение всех
радиоантенн у танков полностью исключит возможность
радиосвязи между ними.
Рассмотрим несколько подробнее различные последствия
ядерного нападения.
2. 4. МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
Чтобы разрушить бетонированное убежище, нужны сот-
ни бар избыточного давления, а для того чтобы уничтожить
самолет на взлетной площадке, достаточно несколько сотых
бара. Чем больше площадь предмета, тем он уязвимее.
Телефонные столбы легче выдержат избыточное давление и
сильный нагрев, чем два смежных дома. Человек — прак-
тически наиболее слабое звено: 70 мбар избыточного дав-
ления достаточно, чтобы подхватить его как соломинку и
разбить о какую-нибудь стену.
Приведем некоторые значения избыточного давления,
вызванного взрывом, произведенным на земле бомбой в 1 Мт,
в зависимости от расстояния от эпицентра взрыва.
Расстояние, м
30
100
200
450
800
1600
2400
3300
Избыточное давление, бар
100 000
10 000
1 000
100
14
3
1,5
0,7
Совсем иначе обстоит дело в отношении механических
результатов взрывов в глубине земли под точкой удара.
Так, при взрыве бомбы в 1 Мт на земле в вулканиче-
ской породе спустя 102 мсек после взрыва на глубине 9 м
под точкой взрыва наблюдаются зоны избыточного давле-
ния в 1000 кбар, а на глубине 2 и 6 м — 2000 кбар. Но осо-
2—255
33
Рис. 2. 3. Вертикальный разрез областей избыточного давления
в толще земли через 0,1026 мсек, после взрыва бомбы в 1 Мт, про-
изведенного в точке пересечения осей. Давление дано в килобарах.
бенно странно наблюдать зоны избыточного давления в
5000 кбар на глубинах от 6,5 до 8,5 и в 7000 кбар на глуби-
не 7—7,5 м, так как на первый взгляд давление на этих
глубинах должно быть между 2000 и 1000 кбар. На рис. 2.3
показан разрез участка земли и различные зоны избыточ-
ного давления. На еще больших глубинах обнаруживаются
другие аномалии, объяснить которые можно лишь при
очень тщательном анализе. Так, зона с избыточным давле-
нием в 2 кбар находится на глубине между 125 и 200 м,
но внутри нее на глубине 160 м существует зона избыточ-
ного давления в 7 кбар.
Теперь перейдем к рассмотрению вопроса о взрыве на
поверхности земли — вопрос, к которому мы еще не раз
вернемся. Наземный взрыв, целью которого является раз-
рушение укрытого на глубине строения, будет наиболее
действенным при следующем условии: точность стрельбы
(или КВО) должна обеспечить наибольшую вероятность
того, что взрыв произойдет над указанным строением. Если
очевидно, что степень этой вероятности мала, то наземный
взрыв будет в высшей степени неэффективным. Крупные
разрушения, происходящие от наземного взрыва, ограни-
чены размерами образовавшейся воронки. Как только
бомба удаляется от намеченного объекта, значительных ре-
зультатов ожидать не приходится. При плохо рассчитанном
КВО есть риск не только не разрушить объект, врытый в
34
Рис. 2. 4. Кривые избыточного давления в зависимости от рас-
стояния от эпицентра и высоты взрыва.
+ 120 м Огненный шар едва касается земли.
+90 м Высота, безопасная для выпадения местных радиоактив-
ных осадков.
+60 м На этой высоте после взрыва не выпадает значитель-
ного количества радиоактивных осадков.
+30 м Ниже этой высоты появляется возрастающая опасность
выпадения местных радиоактивных осадков.
+ 18 м При данной высоте взрыва на поверхности земли под
действием сжатия образуется воронка.
+2,4 м Воронка образуется в результате испарения.
----------- Поверхность земли ------------
— 7,5 м Ниже этой точки воронка увеличивается медленнее.
— 21 м Воронка имеет максимальный радиус (42 м). Ниже этой
точки происходит кипение с частичным запаива-
нием воронки.
— 90 м На поверхности земли нет никакой воронки.
Рис. 2. 5. Высота взрыва для бомбы 1 кт. Чтобы экстраполиро-
з______________________________________________________________
вать данные для других мощностей, следует умножить h на у W.
При взрыве на поверхности земли бомбы мощностью в 1 кт радиус
воронки равен 18 м, а глубина 6 м. Чтобы вычислить глубину d во-
ронки от взрыва на поверхности бомбы мощностью W кт, следует
умножить 6 м на Предполагается, что земля ровная и незасо-
ренная.
2*
землю, но к тому же создать чрезвычайно радиоактивную
зону, которая в течение долгого времени сделает пребыва-
ние на данной территории невозможным, а кроме того, выз-
вать разрушения меньше тех, которые были бы получены
при взрыве, произведенном на оптимальной высоте.
2. 5. ОПТИМАЛЬНАЯ ВЫСОТА ВЗРЫВА (ОВВ)
Чем выше точка взрыва над землей, тем меньше избы-
точное давление, наблюдаемое на поверхности земли.
Предположим, например, что бомба в 1 Мт взорвана
на высоте 1000 м. На земле в эпицентре взрыва будет из-
быточное давление 10 бар. При удалении от эпицентра в
горизонтальном направлении избыточное давление умень-
шается. Но чтобы получить определенное избыточное дав-
ление Sj на возможно более далеком расстоянии, надо взор-
вать бомбу на высоте А, оптимальной для данного избыточ-
ного давления Si, которое распространится на расстояние
di (рис. 2.4). Если взрыв произведен на высоте ниже опти-
мальной, расстояние уменьшится, а так как площадь по-
ражения пропорциональна квадрату радиуса, то поверх-
ность, затронутая избыточным давлением Si, уменьшится
еще быстрее1. Напротив, избыточное давление в эпицентре
взрыва увеличится. На рис. 2.5 показаны различные вы-
соты, на которых производятся взрывы, от +120 до —90 м,
включая те, которые вызывают образование воронок. Мож-
но заставить бомбу проникнуть довольно глубоко в землю
до того, как она взорвется. В этом случае образуются во-
ронки большего размера. При глубине взрыва, не превы-
шающей 7,5 м, радиус воронки для бомбы в 1 кт равен
приблизительно 33 м. Если произвести взрыв на еще боль-
шей глубине, но не глубже 21 м, то может образоваться
воронка радиусом до 42 м. Для других значений мощности
надо умножить эти значения на корень кубический из мощ-
ности, выраженной в килотоннах.
При взрыве бомбы в 1 кт на глубине менее 21 м раз-
мер воронки уменьшается в результате обвалов, но меха-
нические воздействия при этом увеличиваются.
Бомба, сброшенная с самолета, с трудом может про-
1 Уменьшение площади поражения при высоте ниже оптималь-
ной объясняется расходованием энергии взрыв.ной волны при кон-
такте с земной поверхностью. — Прим. ред.
36
Рис. 2. 6. Устройство для торможения с помощью парашюта.
На снимке вверху виден парашют, лежащий на земле.
/ — парашютный контейнер; 2 — бомба; 3 — головной взрыватель; 4 — установка
«Тип 200» со стаканным взрывателем.
никнуть в землю на глубину нескольких метров. Но если
обеспечить для снаряда глубокое гнездо, то разрушение
мостов, плотин и т. д. может быть осуществлено с опти-
мальными результатами.
2. 6. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЗРЫВАТЕЛИ
Как заставить бомбу взорваться на заранее намеченной
оптимальной высоте с тем, чтобы довести до максимума
площадь с заданной величиной избыточного давления?
Для этого существуют по меньшей мере три способа —
с помощью радиолокационных, барометрических и времен-
ных взрывателей.
37
Рис. 2. 7. Взрыватель, обеспечивающий взрыв непосредственно
при соударении или в пределах 15 сек,.
В бомбу монтируется миниатюрный радиолокационный
приемопередатчик. Посылаемые им сигналы отражаются от
земли и улавливаются бомбой. Время от момента передачи
сигнала до его приема, умноженное на скорость света,
300 000 км/сек, дает удвоенное расстояние, отделяющее бом-
бу от земли. Если время от начала передачи до приема
сигнала равно 1 мксек, то расстояние бомбы от земли равно
150 м. Но, если поверхность земли неровная, сигнал может
прийти отраженным, например от горного хребта, и тем
самым дать неверное расстояние по вертикали.
Измерение атмосферного давления в зависимости от вы-
соты, необходимое для того, чтобы взрыватель сработал при
заданном давлении, также связано с трудностями. Прежде
всего необходимо знать барометрическое давление над ми-
шенью точно в момент взрыва. Во-вторых, чисто местные
события, например пожары в промышленных или сельско-
хозяйственных районах, могут значительно изменить по-
казатели барометрического давления, предсказанные метео-
рологами, в результате чего взрыв произойдет не на опти-
мальной высоте.
При использовании временных — химических, электри-
ческих или механических — взрывателей важно знать, каким
будет аэродинамическое поведение бомбы. Это необходимо
для того, чтобы точно определить время tQ, когда следует
38
привести в действие взрыватель с тем, чтобы он сработал
ровно через t секунд и бомба находилась на оптимальной
высоте.
Чтобы удлинить время падения бомбы и тем облегчить
работу взрывателей, прибегают к помощи парашюта. Бом-
бы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки, были снабжены
парашютами. На рис. 2.6 показано парашютное устройство,
созданное во Франции.
Контактный взрыватель, также созданный во Франции,
срабатывает мгновенно при ударе или спустя 15 сек. Более
того, существует система предохранения против несвоевре-
менного взрыва. На рис. 2.7 показан взрыватель с двумя
корпусами: подвижным и неподвижным.
Рис. 2.8 — 2.10 иллюстрируют значение, которое имеет
высота взрыва. На рис. 2.8 показана оптимальная высота
взрыва бомбы для получения максимального радиуса круга,
в котором избыточное давление превышает значение Р.
Рис. 2. 8. Оптимальная высота Л, на которой следует взорвать
бомбу в 1 кт, чтобы обеспечить наибольший круг, в котором избы-
точное давление превышает Р (в пункте, высота которого находится
на уровне моря).
39
Рис. 2. 9. 7?— максимальный радиус круга, описанного вокруг
эпицентра взрыва, в котором избыточное давление больше значения
Р при взрыве бомбы в 1 кт на оптимальной высоте.
Р и с. 2. 10. Кривые, иллюстрирующие разрушения, причиненные
автомашинам в зависимости от их расстояния D от эпицентра взрыва
и от высоты h взрыва бомбы в I кт.
Например, наибольший круг, где избыточное давление Р^>
>7 бар, будет получен при взрыве бомбы в 1 кт на высоте
76 м. Для бомбы в 1000 кт наибольший круг с избыточным
давлением 7 бар будет получен при взрыве на высоте
76-)/ 1000 = 760 м. Ясно, что в этом случае «оптимальный»
круг значительно больше, чем при взрыве бомбы в 1 -кт
(рис. 2.9), который на высоте 76 м дает избыточное давление
более 7 бар. При мощности 1000 кт, оптимальной высоте
760 м радиус круга с избыточным давлением более 7 бар равен
112-1/1000 = 1120 м. Корректировка высоты над уров-
нем моря для ровной поверхности производится по формуле
здесь Р — избыточное давление в пункте, где атмосферное
давление равно р; Ро и р0—соответствующие величины
на уровне моря.
Кривые на рис. 2.10 иллюстрируют разрушения, при-
чиненные автомашинам в зависимости от расстояния: от
эпицентра взрыва бомбы в 1 кт. Машина в условиях, обоз-
наченных кривыми 1 и 2, в 90 случаях из 100 будет разрушен-
ной. Если на графике она находится между кривыми 2 и 3,
вероятность ее уничтожения равна 50%. За пределами кри-
вой 3 эта вероятность равна 10%, а по мере удаления —
все меньше и меньше. Например, машина, находящаяся
на расстоянии 91 м от эпицентра взрыва бомбы в 1 кт на
высоте 240 м, в 10 случаях из 100 окажется разрушенной.
То есть из 100 машин, находящихся на расстоянии 91 м
от эпицентра, 10 будут разрушены полностью, а в 90 ос-
тальных произойдут аварии вследствие теплового эффек-
та, электромагнитной вспышки высокого напряжения, иони-
зирующих излучений и, наконец, в результате поврежде-
ний, причиненных предметами, брошенными взрывной вол-
ной.
Если бомба предназначена для противовоздушной обо-
роны, взрыв производится взрывателем, действующим при
сближении. На рис. 2.11 показана-бомба, снабженная ин-
фракрасной самонаводящейся головкой. Это одновременно
и снаряд «воздух — воздух», который устремляется прямо
на струйное сопло самолета, и снаряд «воздух — земля», ког-
да объектом нападения является, скажем, заводская труба.
Ракета, показанная на рис. 2.12, снабжена электро-
магнитной самонаводящейся головкой. В начале полета
41
Рис. 2. 11. Внизу — ракета с самонаводящейся инфракрасной
головкой. Наверху — ракета «Сайдвиндер», основанная на том же
принципе.
ракета управляется при помощи радиолокатора с самолета
или с земли. Приближаясь к цели, на которую направлен
другой радиолокационный луч с самолета или с земли,
боеголовка улавливает часть лучей, отраженных мишенью.
Эти лучи окончательно направляют ее к цели.
В гл. 5 мы увидим, как опасны радиолокационные по-
мехи, которые могут сделать непригодными указанные спо-
собы наведения бомбы.
2. 7. ПОДВОДНЫЕ ВЗРЫВЫ
Совершенно очевидно, что легче заставить бомбу до того,
как она взорвется, проникнуть на очень большую глубину
в воду, чем в землю. К тому же механические эффекты взры-
ва в воде значительнее тех, что получаются в воздухе.
Вводе не только лучше распространяется избыточное дав-
ление, но происходит также отражение от морского дна,
которым отнюдь не следует пренебрегать.
В самом деле, избыточное давление в воде распростра-
няется обратно пропорционально расстоянию по закону
1/R, а не I/R2. Бомба в 20 кт, взорванная в воде, дает из-
быточное давление в 14 бар на расстоянии 5460 м и 1,4 бар—
на расстоянии, в 10 раз большем, т. е. 54 км. Сравним эти
цифры с цифрами, получаемыми при взрыве в воздухе.
Если та же бомба взрывается на высоте, оптимальной для
избыточного давления Р в 14 бар, это значение мы полу-
чим на расстоянии 230 м от эпицентра, а избыточное дав-
ление, в 10 раз меньшее (т. е. 1,4 бар), распространится в
воздухе только на 670 м, но не на 54 км, как в воде.
2. 8. ТЕРМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ
При взрыве на земле в пункте, высота которого на-
ходится на уровне моря или немного выше, 35% энергии
ядерной бомбы превращается в тепловую энергию. На
рис. 2.13 показано, какую часть общего эффекта составляют
механические, термические и радиоактивные эффекты при
взрыве.
Напомним, что взрыв мощностью 1 кт эквивалентен
высвобождению 1012 кал, т. е. 4,2-1019 эрг. В следующей
таблице показаны значения термической энергии на рас-
стоянии 1600 м от эпицентра взрыва, произведенного на
уровне моря.
43
Рис. 2. 12. Наверху —ракета с самонаводящейся электромагнит-
ной радиолокационной головкой; внизу — ракета «Фалькон», осно-
ванная на том же принципе. На фотоснимках видно, как эта ракета
направляется к телеуправляемому планеру (слева) и настигает его
(справа). Длина «Фалькона» менее 2 ж, весит он 40 кг и летит со
скоростью вдвое больше звуковой на расстояние не более 9 км.
Работает на твердом ракетном топливе.
Рис. 2. 13. Распределение энергии ядерной бомбы, взорванной
на малой высоте; Это распределение становится совершенно иным,
когда взрыв происходит на большой высоте (см. гл. 3). Часть энер-
гии ^-частиц уносят нейтрино, излученные вместе с ними. Нейтри-
но практически не взаимодействуют с веществом, вследствие чего
около 5% энергии бомб и ядерных реакторов пропадает, не отдавая
ни одной калории. То же самое происходит в звездах, где часть
энергии, излученной в результате ядерных реакций, уносится с
нейтрино.
Мощность Р, кт Термическая энергия ккал/см21
взрыв на неболь- шой высоте взрыв на земле
1 менее 1 менее 1
10 4 1
100 30 10
500 100 40
1 000 180 80
10 000 650 900.
Тепловая энергия высвобождается за несколько се-
кунд1 и распространяется со скоростью света. В воздухе
она намного обгоняет взрывную волну, скорость которой
близка к скорости звука, т. е. 330 м/сек, Внутри земли
1 Солнечная тепловая энергия в земной атмосфере на крыше
дома равна 2 кал/лшя-си2.
45
тепловая энергия распространяется медленнее, чем в воз-
духе, но и рассеивается она тоже медленнее. Например,
путем только механического воздействия нельзя разрушить
подземный ангар, однако тепловая энергия, порожденная
ядерным взрывом, может серьезно повредить линии элект-
ропередач и другие важные коммуникации.
2. 9. ДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЙ
Существуют три вида воздействия излучения взрыва:
биологическое, действующее на человеческий организм по-
средством 7-лучей и нейтронов; физическое — действие ви-
димого света на глаза или различных излучений на элект-
рические системы двигателей; наконец, импульс радиоизлу-
чения, который мы рассмотрим в гл. 4.
Следующая таблица дает представление о дозах пер-
вичных1 7-лучей и нейтронов в результате взрыва на земле
одной бомбы в 1 Мт,
Расстояние, м Доза 7-лучей, р Доза нейтронов, рад
800 200 000 более 330 000
1 600 1 000 от 1800 до 20 000 В зависимости
2 400 500 от 20 до 200 , от мощности бомбы и от
3 300 40 от 0,5 до 5 соотношения
делящейся и термоядерной частей
В гл. 9 мы рассмотрим воздействие этих излучений на че-
ловека. Световая вспышка поражает зрение, вызывая в
зависимости от дозы различные поражения, начиная с вре-
менного ослепления и кончая полной слепотой. Для защи-
ты летчиков изобретены специальные очки. Их стекла под
воздействием вспышки мгновенно становятся непрозрач-
ными. К сожалению, стоимость их очень велика. Для
солдат и гражданского населения предусмотрена повязка,
1 Кроме первичного излучения, существует еще наведенная ра-
диоактивность (НГА), вызванная поглощением нейтронов вещества-
ми почвы, зданий и т. д. (см. § 9.5). — Прим, ред.
46
которая закрывает один глаз. Если незащищенный глаз
ослеплен, то раненый может переложить повязку на него.
Защищенный до этого глаз будет видеть, а поврежденный—
восстанавливаться под повязкой.
Что касается электрических систем, то для их повреж-
дения требуется доза более 50 000 р.
2. 10. ПОДВИЖНЫЕ И ШАХТНЫЕ ПУСКОВЫЕ УСТАНОВКИ
РАКЕТ
Совершенно очевидно, что ракета, не имеющая укрытия,
более уязвима, чем укрытая, и что наибольшую надеж-
ность дает укрытие под слоем бетона.
Однако такое укрытие стоит дорого и, кроме того, оно
влечет за собой неприятные последствия: прежде всего то,
что ракета в этом случае полностью теряет мобильность.
Выбор места для подобного укрытия обычно не вызывает
восторга у населения. В самом деле, такое место становит-
ся вероятной мишенью. Возникают также препятствия для
оперативных действий — в критический момент дверь или
люк укрытия могут оказаться блокированными. В самой
ракете, даже когда она не приведена в боевую готовность,
имеются различные механизмы, электрическая проводка,
что всегда более или менее взрывоопасно. Разрушения,
которые образуются возле люка, иногда невозможно быст-
ро ликвидировать. Есть еще один довод против подзем-
ных баз — это почти полная невозможность создать лож-
ную базу, не затратив суммы, потребной для постройки
настоящей базы.
При использовании подводного носителя ракет с ядер-
ными боеголовками почти все эти неудобства исчезают.
Такому носителю присущи мобильность, неуязвимость,
использование его избавляет территорию и ее жителей от
ответного ядерного удара. Здесь легко создавать ложные
объекты, а появление призраков подводных лодок во мно-
гих точках усложняет работу разведывательной службы
противника и, следовательно, уменьшает возможность на-
падения на истинные базы.
ГЛАВА 3
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЯДЕРНЫХ БОМБ
3. 1. ЗАЖИГАТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЯДЕРНЫХ БОМБ
В последнее время немало говорится о разрушениях в
результате пожаров на весьма обширных территориях с
помощью одной-единственной ядерной бомбы, взорванной
на очень большой высоте. Многие утверждают, что в этом
случае вовсе не нужно стремиться к точности прицела и
применять арсенал бомб и средств доставки, самолетов и
ракет.
При каких условиях сказанное окажется справедли-
вым? Прежде всего для этого нужна сверхбомба мощностью
порядка 100 Мт. Затем необходимо взорвать ее прибли-
зительно на высоте 80 км. И, наконец, следует выбрать
совершенно ясный, безоблачный день. Если все эти усло-
вия будут обеспечены, то, по всей вероятности, пожары
распространятся приблизительно на расстояние 170 км
от эпицентра взрыва. Конечно, многочисленные пункты
внутри этого круга, площадь которого около 100 000 км2,
устоят против теплового излучения, но пожаров будет так
много, что бедствие быстро распространится и за указан-
ные пределы.
Бомба, взорванная на высоте 80 км, вызовет относи-
тельно слабое избыточное давление. Противопожарные убе-
жища смогут укрыть людей, если теплоизоляция сумеет
противостоять местным пожарам и температура внутри
убежища будет ниже 35° С. Само собой разумеется, что
совершенно обязательно иметь в убежище запасы кислоро-
да, воды и продовольствия.
Исследуем теперь механизм самой операции. В преды-
дущей главе мы говорили, что 35% энергии ядерной бомбы
испускается в виде теплового излучения в нормальной ат-
мосфере, т. е. на уровне моря. На большой высоте эта циф-
ра может увеличиться до 60%.
48
Высокий взрыв
Рис. 3. 1. Тепловое излучение ядерных бомб, взорванных на
большой и малой высотах, в зависимости от времени, прошедшего
после взрыва.
При взрыве на малой высоте в течение первой секунды
в виде теплового излучения испускается 1% всей энергии.
Вторая, гораздо более мощная вспышка происходит одну-
две секунды спустя и уносит в виде тепла более 30% энер-
гии. Между этими двумя максимумами располагается ми-
нимум, вызываемый поглощением излучения воздухом и
особенно окислами азота NO, NO2 и N2O4.
Этот минимум отсутствует при взрыве, произведенном
на большой высоте (рис. 3.1). Чем богаче оптический спектр,
излучаемый огненным шаром и достигающий земли, ульт-
рафиолетовыми лучами, тем он опаснее с точки зрения
биологической. Но об этом будем говорить в следующем
параграфе.
На большой высоте, где плотность воздуха равна, на-
пример, 1/30 плотности воздуха на уровне моря, радиус
огненного шара гораздо больше, чем при взрыве близко к
поверхности земли, и тем не менее температура огненного
шара не опускается ниже определенного уровня. В резуль-
тате огненный шар испускает тепло более продолжи-
тельное время и с большей поверхности. В этих условиях
практически происходит только одна вспышка, которая
уносит примерно 60% всей энергии бомбы. 10% этой энер-
гии достигнет земли через 10 мсек, половина оставшегося—
через 2 сек, а остальное — еще через несколько секунд.
49
Оптимальная высота взрыва 80 км, При большей высоте
значительная часть энергии излучится в верхние слои ат-
мосферы, в космическое пространство.
На рис. 3.2 показано, как тучи или пелена искусствен-
ного дыма защищают землю от излучений при взрыве
бомбы.
Взрыв на большой высоте рассматривается как опера-
ция очень большого масштаба против войск, рассредото-
ченных в так называемой атомной позиции. В самом деле,
если какая-нибудь армия ожидает атомного нападения, ее
командование стремится рассредоточить свои силы., на-
сколько позволяют местность и расположение населенных
пунктов. Таким способом повышается неуязвимость от так-
тических ядерных бомб. Оборотной стороной рассредото-
Р и с. 3. 2. Коэффициент передачи тепловой энергии в зависимости
от толщины облаков. За единицу или 100% принимается коэффициент
передачи в безоблачную погоду.
50
ченной позиции является, конечно, меньший потенциал
нападения. А это уже немало — заставить противника рас-
средоточить свои силы!
3. 2. ОСЛЕПЛЕНИЕ
Закрывание век в качестве защитного рефлекса на све-
товой импульс происходит недостаточно быстро, так что
взрыв бомбы в 1 Мт на высоте 80 км вызывал ожоги сет-
чатки глаз у кроликов, находившихся в полной темноте
на расстоянии более 520 км от эпицентра взрыва.
Для человека, исходя из имеющихся довольно ограни-
ченных сведений, рассчитаны расстояния Z), где можно
ожидать ожогов сетчатки при взрыве бомбы в 20 кт на ма-
лой высоте. При вычислениях учитывалось, что в солнеч-
ный день зрачок открыт примерно на 2, в сумерки — на 4
и в полной темноте — на 6 мм. Для бомб большей мощности
и при взрывах на большой высоте расстояния, приведенные
в табл. 3.1, значительно увеличатся.
Таблица 3.1
Видимость, км Дальность, км
солнечный день сумерки темнота
40 37 49,6 64
19 17,4 24,7 32
9,5 9,5 12,8 16
3,3 3,3 4,8 6,5
Временная или полная потеря зрения наблюдается и на
значительно больших расстояниях.
3. 3. ПОДВОДНЫЕ ВЗРЫВЫ И ВЫЗЫВАЕМЫЕ ИМИ
ПРИЛИВНЫЕ ВОЛНЫ
При экстраполяции результатов экспериментальных
взрывов было установлено, что достаточно одной бомбы
в 10 Мт, взорванной в море неподалеку от какого-нибудь
порта на глубине 250 м, чтобы вызвать на поверхности
волны, максимальная высота которых на расстоянии
51
1600 м от эпицентра будет равна 200 м. Такая волна, кото-
рую и вообразить-то трудно, могла бы достигнуть поистине
колоссальных размеров, если бы побережье имело благо-
приятную для этого конфигурацию.
Высота волн обратно пропорциональна расстоянию от
эпицентра взрыва. Поэтому даже на расстоянии 160 км
от эпицентра высота волн будет доходить до 2 м. К разру-
шительному действию волн следует прибавить выпадаю-
щие почти сразу же после взрыва радиоактивные осадки,
смешанные с водяными смерчами. Например, через час
после подводного взрыва бомбы в 15 кт на глубине 27 м
под водой в 30 м от дна будет создана доза, превышающая
1000 р на расстоянии 1 км. Полная доза за 1 час 30 мин
после взрыва достигнет 7200 р. К концу дня она дойдет
до 8000 р.
3. 4. ЯДЕРНЫЕ МИНЫ
Ядерные мины, которые иногда относят к разряду «раз-
рушительных зарядов», не очень сильно отличаются от так
называемых классических мин.
Во время второй мировой войны появилась серия на-
земных и морских мин, механизмы которых, и тогда уже
достаточно сложные, впоследствии были еще более усовер-
шенствованы.
Для защиты от магнитных мин, которые взрываются
при приближении судна, были разработаны предохрани-
тельные электрические пояса, которые нейтрализуют ма-
гнитное поле, создаваемое судном.
Другой вид магнитной мины водолазы прикрепляли к
корпусу судна, а смельчаки-пехотинцы — к уязвимым час-
тям танка. Эту мину можно обнаружить с помощью магни-
тометра, если речь идет о судах, или же использовать спе-
циальную немагнитную обшивку танка.
Наземная магнитная мина, местонахождение которой
быстро определяется электромагнитными приборами, ус-
тупила место мине из пластика. Но и эту последнюю в свою
очередь научились обнаруживать при помощи ультра-
звука.
В 1940 г. мины можно было обнаружить, пустив на
опасную зону стадо коров, а в 1944 г. — телеуправляемый
транспортер, однако с тех пор конструкции множествен-
ных взрывателей были сильно усовершенствованы. Так, при
52
освобождении Марсельского порта некоторые мины взры-
вались только после прохода дюжины пятитонок.
В настоящее время существуют мины, управляемые на
расстоянии по проводам или по радио.
Часовой механизм мин замедленного действия уступил
место химическим «грызунам», которые более или менее
быстро и регулируемым образом разъедают перегородку
или пружину. В наиболее совершенной модели мины при-
меняется радиоактивное вещество, которое заряжает кон-
денсатор1. Разряд электрической энергии, накопленной в
конденсаторе, приводит в действие механизм в точно уста-
новленное время.
Другой вариант использования радиоактивности со-
стоит в том, что минирование определенной зоны произво-
дится минами с взрывателями, срабатывающими от разря-
да конденсаторов. В назначенный момент при помощи
парашюта или ракеты на зону сбрасывается сильный ис-
точник, скажем, кобальта-60 и повсеместно происходят
взрывы1 2.
Эти мины могут быть зарыты в землю, спрятаны в лист-
ве или даже привязаны к веткам дерева. Обычный элект-
рический трансформатор, помещенный на столбе, в дейст-
вительности может оказаться одной из этих адских машин.
А простая шариковая ручка иногда может превратиться
в смертоносное оружие.
Вкратце остановимся на способах разминирования, ко-
торых в настоящее время существует три:
1. Генератор биений с двумя осцилляторами высокой
частоты.
2. Детектор возбуждения колебаний.
3. Мост индуктивности.
В первой системе содержится один каскад высокой час-
тоты, действующий на частоте f ь и второй — на частоте f2,
близкой к fi. Катушка датчика, состоящая из одного или
двух витков, присоединена параллельно катушке самоин-
дукции. Конденсатор переменной емкости позволяет из-
менять частоту а телефонный детектор получает сиг-
1 Имеется в виду ^-радиоактивное вещество, испускающее за-
ряженные частицы (электроны или позитроны). Направив поток этих
частиц на пластину конденсатора, можно сообщить ей заряд. —
Прим. ред.
2 Здесь уже используется ^-излучение, которое ионизует воз-
дух и тем самым вызывает разряд конденсатора. —- Прим. ред.
53
нал на частоте f2—fi- Магнитный материал, помещенный
в поле катушки датчика, вызывает увеличение само-
индукции, вто время как металл, не обладающий магнит-
ными свойствами, понижает ее. Предварительно зафикси-
рованная частота /2 станет более низкой или более высо-
кой, чем частота fl9 как только в поле действия катушки
датчика попадет мина. Возникает биение1 f{—f2 или f2—fi9
которое улавливается через наушники.
Вторая система — детектор — использовалась глав-
ным образом англичанами. Она состоит из двух связан-
ных между собой катушек, установленных на входе и вы-
ходе усилителя низкой частоты. Приближение проводяще-
го или магнитного материала изменяет связь между
катушками и вызывает самовозбуждение усилителя.
Третья система, наиболее распространенная в настоя-
щее время, построена на хорошо известном принципе рав-
новесия моста, состоящего из двух одинаковых индукцион-
ных катушек и двух одинаковых сопротивлений. Известно,
что если к одной из диагоналей моста приложено перемен-
ное напряжение, то на концах другой диагонали потенциал
равен нулю.
В самой распространенной конструкции генератор зву-
ковой частоты подает переменное напряжение на две оди-
наковые индукционные катушки Pi и Р2, работающие в
противофазе и соединенные с катушкой S, которая под-
ключена к наушнику D. До тех пор пока индуцированные
катушкой S напряжения равны и противоположны по зна-
ку, напряжение на D равно нулю. Помещение по соседству
с Pi или Р2 металлического предмета вызовет нарушение
равновесия системы, и на клеммах наушников появится
переменное напряжение.
3. 5. ИМИТАЦИЯ ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА
При очень высокой температуре ядерного взрыва вода
разлагается и образуется газ. Вот почему подводный ядер-
ный взрыв на глубине 500 м вызовет сейсмический сигнал,
почти в 400 раз превосходящий сейсмический сигнал, по-
лучаемый от взрыва на земле. Заряд в 25 кт в этом отно-
шении эквивалентен бомбе в 10 Мт.
1 Колебания низкой частоты, возникающей как разность двух
высоких частот. — Прим. ред.
54
Легко получить 50 т взрывчатого вещества, которое,
будучи взорвано под водой, сможет имитировать заряд в
20 кт, т. е. взрыв ядерной бомбы. Если к тому же имеется
небольшое количество радиоактивных отходов, сходство
можно увеличить еще больше, рассеивая соответствующим
образом эти «отличительные признаки» в виде аэро-
золя.
Еще больший эффект может произойти, если взрыв сов-
падет с несколькими вспышками молнии в результате обыч-
ной грозы. В этом случае будет получено множество элект-
ромагнитных сигналов, которые подтвердят якобы ядер-
ную природу взрыва. Об этих электромагнитных сигналах
пойдет речь в гл. 4.
3. 6. МАСКИРОВКА ЯДЕРНЫХ ИСПЫТАНИЙ
Для решения прямо противоположной задачи имеются
иные средства. Чтобы замаскировать испытания, можно
взорвать ядерный заряд с обратной стороны Луны, а ре-
зультаты регистрировать при помощи спутника. Можно
также производить испытания под землей в момент под-
земных толчков, присоединив детонатор бомбы к сейсмо-
графу. Наконец, можно проводить опыты в пещере, в
отработанной шахте или в искусственных полостях. Заме-
тим, что такие полости образуются либо вследствие ядер-
ных взрывов, либо в результате добычи нефти. В следую-
щей таблице даны на этот счет некоторые указания. Здесь
Di — диаметр отверстия на глубине 1000 м, предназначен-
ного для ослабления сейсмического толчка (с целью маски-
ровать ядерный взрыв) в 300 раз, D2 — в 30 раз.
Таблица 3.2
Мощность, кт Dlt м £>2,
10 НО 35
20 135 45
50 180 60
100 240 75
300 300 ПО
55
Все указанные значения в большой мере зависят от поч-
вы; случается, что предположение об ослаблении сигнала,
сделанное до опыта, после его проведения не подтвержда-
ется. Так, на основании опытов, проведенных с зарядом
ТНТ менее 1 т, было рассчитано, что взрыв в 3 кт в твер-
дой почве без полости должен дать сигнал в 2,5 раза сла-
бее, чем такой же взрыв в мягкой почве. Однако во время
взрыва «Гном» наблюдалось прямо противоположное: сиг-
нал был усилен в 2—3 раза.
Существуют и другие методы маскировки ядерных испы-
таний. Для того чтобы на поверхности земли не осталось
никаких видимых следов, полость должна находиться на
глубине, пропорциональной корню кубическому из мощ-
ности взрыва. Например, для Р=13 кт следует опуститься
на глубину минимум 450 м в твердый грунт, в котором нет
гротов, расселин или подземных ходов1.
Иногда возникают осложнения из-за отражения от внут-
ренних стенок полости. Так, если взрыв происходит в цент-
ре впадины, то для 450 г ТНТ в 30 см от эпицентра взрыва
наблюдается избыточное давление 82 бар. Если же на этом
расстоянии поместить прочную и ровную стенку, то избы-
точное давление здесь станет в 8 раз больше. Если на
этом месте поместить полую сферу радиусом 30 см, то
избыточное давление будет в 12 раз больше, т. е. почти
1000 бар. Напротив, если углубление целиком заполнить
зарядом ТНТ, то избыточное давление на расстоянии
30 см от эпицентра взрыва не превысит 20 бар.
На открытом пространстве— без единой отражающей
поверхности — избыточное давление, вызванное взры-
вом бомбы мощностью Р кг на расстоянии D м, выражается
следующей формулой, пригодной только для сравнительно
больших расстояний от эпицентра взрыва (давление по-
этому выражается в миллибарах):
р0,5
р = 80 000—
D1’5
При взрыве на поверхности Р кг ТНТ или приядерном
взрыве на расстоянии R м от эпицентра максимальное дав-
1 Подземный ядерный взрыв, произведенный в декабре 1966 г.
близ Маттисбурга (шт. Миссисипи) на 35-метровой глубине в соля-
ном грунте, прошел практически незамеченным.
56
ление в земле измеряется по крайней мере на глубине од-
ного метра:
р = 4,5
рП,82
~^баР-
3. 7. «ЧИСТАЯ» АТОМНАЯ БОМБА
Атомная бомба состоит из урана с атомным весом 235
(U235) или плутония с атомным весом 239 (Ри239). В мгно-
вение, когда достигается критическая масса, ее обстрели-
вают импульсом нейтронов, получаемых с помощью ра-
диоактивного источника, а-частицы которого в нужный
момент начинают бомбардировать находящийся в источнике
бериллий. Ядра U235 или Ри239, захватывая нейтроны,
делятся на два более легких ядра, которым сопутствуют от
двух до трех вторичных нейтронов. Последние захватыва-
ются в свою очередь другими делящимися ядрами, и про-
цесс начинается снова.
Поскольку каждому захваченному нейтрону соответст-
вует более двух вторичных нейтронов в последующем поко-
лении, количество их увеличивается, несмотря на потерю
нейтронов при делении ядра и на уход значительной их
части за пределы бомбы. Именно в процессе ухода нейтро-
нов кроется объяснение сущности критической массы.
В самом деле, известно, что поверхность сферы радиуса
R увеличивается пропорционально квадрату радиуса, а ее
объем пропорционален кубу радиуса. Уход нейтронов про-
исходит с поверхности в то время, как возникают они в
объеме. Так как поверхность увеличивается медленнее,
чем объем, наступает момент, когда количество возникаю-
щих нейтронов становится больше, чем количество ушед-
ших нейтронов. Таким образом достигается критический
объем, или критическая масса.
Сколько же времени требуется для этого процесса?
Процесс деления — испускания нейтронов каждого по-
коления — длится 10 миллиардных долей секунды, или
один шейк1. Количество энергии, освобождаемой в резуль-
тате каждого деления, равно 200 Мэв, т. е. 3,2-10"4эрг.
1 Один шейк равен 10 нсек, т. е. 0,01 цксек.
57
Легко подсчитать, что для выделения 0,1 кт энергии1 нуж-
но, чтобы произошло 1,3-1022 делений.
Если начать с одного-единственного нейтрона, бомбар-
дирующего делящееся ядро, то, чтобы получить нужное
количество делений, понадобится по крайней мере 51 по-
коление (51 шейк), так как каждое поколение имеет вдвое
большее число нейтронов, чем предыдущее.
Для получения мощности 100 кт потребуется в 1000 раз
больше делений — придется ждать 58-го поколения. Семи
последних поколений, от 51-го до 58-го , (т. е. 7 шейков),
будет достаточно, чтобы перейти от 0,1 к 100 кт, т. е.
получить 99,9% энергии бомбы в 100 кт.
Если начать более чем с одного нейтрона, произвести
бомбардировку в надлежащее место и в надлежащий мо-
мент, то указанный процесс можно несколько сократить,
тем более что на протяжении первых шейков количество
реагирующих нейтронов не очень велико.
В целом операция заканчивается за 50 шейков, т. е.
0,5 мксек; именно это и объясняет ту астрономическую тем-
пературу, которая достигается при взрыве бомбы.
3. 8. РАДИОАКТИВНЫЕ ОСАДКИ И НАВЕДЕННАЯ
ГАММ А-А КТ И ВН ОСТЬ
По окончании всех воздействий ядерного взрыва — не-
посредственных, тепловых и других—остаются атомные
ядра, полученные в результате деления. Эти ядра образу-
ются парами, сумма атомных весов каждой пары прибли-
жается к 232 при делении U235 и к 236 при делении Ри239.
Существуют сотни возможных комбинаций, но каков бы ни
был атомный вес ядра, каждая пара ядер испускает р и
^-радиоактивные излучения. Это и есть те радиоактивные
элементы, из которых образуются радиоактивные осадки.
Чем больше выброшенного из воронки вещества, которое
захватывает радиоактивные продукты, тем быстрее выпа-
дают радиоактивные осадки.
К их пагубному биологическому воздействию следует
прибавить действие радиоактивных элементов, образовав-
шихся на земле в результате интенсивного потока нейтро-
нов, вырвавшихся из бомбы. Это и есть то, что называют
1 Энергию ядерных взрывов принято выражать в кт (килотоннах
тротилового эквивалента): 1 кт = 4,2-1019 эрг. — Прим. ред.
58
наведенной гамма-активностью (НГА), т. е. 7-радиоактив*
ность почвы, возникшая под действием нейтронов1. Гам-
ма-активность значительна, когда высота взрыва меньше
средней длины пробега нейтронов. Последняя на уровне
моря равна примерно 5 км. Воздействие НГА зависит не
только от высоты взрыва, но и от характера почвы и потока
нейтронов, испущенных бомбой.
Таким образом, НГА обратно пропорциональна квад-
рату расстояния от земли до точки взрыва, умноженному
на экспоненциальную функцию этого расстояния, выражаю-
щую поглощение нейтронов.
Состав почвы играет особенно большую роль в том слу-
чае, если она насыщена морской водой, богатой натрием,
последняя в результате захвата нейтронов даст Na24, период
полураспада которого равен 15 час. Наконец, поток нейт-
ронов, испускаемый бомбой, зависит и от ее мощности, и
от самого характера бомбы, т. е. оттого, содержит ли бомба
термоядерные или другие добавки.
Атомная бомба без добавок, взорванная на достаточно
большой высоте, не вызовет локальных радиоактивных осад-
ков. Атомный гриб увлекает продукты деления в верхние
слои атмосферы. Значительная их часть в силу того, что
они обладают коротким периодом радиоактивного распада,
распадается до того, как сила тяжести и ветры увлекут их
на землю в виде глобальных осадков в произвольном месте
земного шара.
Подобную бомбу можно квалифицировать как чистую.
Однако это определение применяется к другому типу ядер-
ной бомбы — к бомбе ff, которая дает меньше радиоактив-
ных элементов на 1 кт1 2,
3. 9. БОМБЫ ff (РАСПАД-СИНТЕЗ)
Бомба ff — это водородная бомба, взрыв которой со-
стоит из двух стадий: деление — термоядерная реакция.
Появление водородной бомбы было вызвано тем, что у
атомной бомбы, основанной только на делении ядра, не-
возможно получить мощность, превышающую 100 кт. Что
1 См. также гл. 9.
2 Обозначения ff и fff (см. далее) происходят от английских
слов «fission» — деление и «fusion» — слияние. Последним термином
на английском языке обозначаются термоядерные реакции, в кото-
рых происходит соединение двух легких ядер. — Прим, ред.
59
касается водородных бомб, то они не только могут обладать
неограниченной мощностью, но по мере ее возрастания
каждая килотонна их мощности стоит дешевле. У бомбы
в 20 Мт стоимость одной килотонны в 10 раз меньше, чем
у бомбы в 20 кт,
В водородной бомбе используются термоядерные реак-
ции легких атомов, таких, как дейтерий — водород с атом-
ным весом 2, тритий — водород с атомным весом 3, литий
с атомным весом 6.
При температуре 60 млн. градусов термоядерная реак-
ция дейтерия и трития становится заметной и дает
D + Т = гелий-4 + быстрый нейтрон + энергия. (I)
В результате взаимодействия 1 кг этих двух изотопов
водорода выделяется 60 кт энергии.
При температуре 400 млн. градусов начинается другая
реакция:
D + D = H + T-|- энергия. (II)
Так как атомная бомба не дает такой температуры,
то мысль о возможности использовать реакцию (II) не
возникала. Однако рассуждать подобным образом значи-
ло не принимать в расчет «непредвиденное», но как раз до-
пущение элемента «непредвиденного» определило успех
Теллера в его споре с Оппенгеймером.
Если дейтерий содержится в природе в изобилии, осо-
бенно в воде, то трития в ней нет совсем, так как он р-ра-
диоактивен и имеет относительно короткий период полу-
распада — 12 лет. Его надо изготовлять искусственным
путем. Можно получать тритий путем бомбардировки дей-
терия нейтронами в атомных реакторах, что дает
D + нейтрон = Т.
Однако процесс получения трития довольно дорог и,
кроме того, тритий нельзя хранить бесконечно, поскольку
он сравнительно быстро распадается. Именно это обстоя-
тельство послужило основанием для главного аргумента,
выдвинутого Оппенгеймером, который выступал против
создания водородной бомбы из трития. Но Теллер пред-
ложил начать делать бомбу с небольшим количеством
трития и с большим количеством дейтерия. Реакция (I)
вызывается высокой температурой, создаваемой атомной
60
бомбой. Теллер предложил бомбардировать литий-6, 8%
которого содержится в природном литии, при помощи быст-
рых нейтронов, полученных в результате реакции (I). Это
дает
Быстрые нейтроны + Li6 == Т + Не + энергия. (III)
Тритий, произведенный in situ1, продолжает питать
реакцию (I). Более того, как указывает Теллер, по мере
развития реакций (I) и (III) температура должна возрас-
тать, а значит, можно вызвать реакцию (II).
Эксперименты доказали правоту Теллера и одновремен-
но вызвали резкие нападки на Оппенгеймера.
С точки зрения радиоактивного заражения атмосферы
ясно, что бомба с термоядерной добавкой, способная раз-
вить мощность 100 кт, с атомным запалом мощностью
10 кт будет в 10 раз менее «грязной», чем атомная бомба в
100 кт.
3. 10. БОМБЫ fff (РАСПАД-СИНТЕЗ-РАСПАД)
Успех воодушевил группу Теллера, и ей удалось полу-
чить интересные результаты. Уран-238 имеется в природе
в большом количестве и очень дешев. Делится он только при
помощи быстрых нейтронов. Поэтому невозможно поддер-
жать цепную реакцию урана-238 в отличие от урана-235
или плутония-239, которые могут делиться под действием
нейтронов более низкой энергии. Деление урана-238 воз-
можно с помощью быстрых нейтронов, образующихся в
результате реакции (I). Получаем реакцию:
Быстрые нейтроны + U238 = 2 радиоактивных ядра -f-
+ вторичные нейтроны энергия. (IV)
Покрывая собственно водородную бомбу ff толстым
слоем урана-238, ловят быстрые «убегающие» нейтроны и
усиливают мощность бомбы ff энергией, освобожденной в
результате реакции (IV). Но в процессе реакции (IV) уве-
личивается количество радиоактивных отходов, получаю-
щихся от взрыва атомного запала. Отсюда и происходит
название бомбы fff — грязная: деление + термоядерная
реакция + деление. Эта бомба, взрыв которой протекает
1 In situ (лат.) — на месте.
61
в три стадии, характеризуется еще одним печальным ре-
кордом — высвобождением значительного количества нейт-
ронов, что стяжало ей также название нейтронной бомбы1.
3. 11. «ГРЯЗНЫЕ» БОМБЫ
В арсенале ядерных бомб существуют такие, которые
содержат радиоактивные продукты деления, получаемые
в ядерных реакторах. Нечего и говорить, что радиоактив-
ные осадки «начиненных» бомб будут еще более значитель-
ными, чем те, которые выделяются из бомб fff. Радиоактив-
ные вещества можно ввести и в обычную бомбу из простого
взрывчатого вещества. Любая страна, имеющая ядерные ре-
акторы, но не располагающая средствами для создания
ядерных бомб, может таким образом симулировать радио-
активный потенциал устрашения.
3. 12. УРАН-235 ИЛИ ПЛУТОНИЙ-239?
Ри239 так же делим, как и U235, и испускает больше
вторичных нейтронов, чем последний. Кроме того, он бес-
прерывно образуется в атомных реакторах, откуда его
довольно легко извлечь химическими методами.
Наконец, он является побочным продуктом, использо-
вание которого делает более рентабельными ядерные ре-
акторы для производства электрического тока, тепловой
энергии, опреснения морской воды и т. д.
Почему же все-таки выделяют U235 из U238 с помощью
дорогостоящих физических методов на гигантских уста-
новках? Довод весьма прост. Драгоценный Ри239, аккуму-
лируемый в урановых стержнях1 2 ядерных реакторов, вре-
мя от времени захватывает нейтроны, которые вместо того,
чтобы способствовать его делению, увеличивают его атом-
ный вес на единицу и образуют Ри240. Этот изотоп плутония
излучает а-частицы с периодом радиоактивного распада
6600 лет. Он неделим и, что еще важнее, спонтанно излу-
чает нейтроны. Так как изотопы Ри239 и Ри240 по химическо-
му составу идентичны, то всякое извлечение плутония из
1 Не следует забывать, что период радиоактивного полураспада
нейтронов равен 12 мин. Таким образом, их нельзя «в бутылке» по-
местить в бомбу.
2 500 кг природного урана, облученного в ядерном реакторе,
могут дать до 1 кг плутония.
62
урановых стержней ядерных реакторов будет давать смесь
из Ри239 и Ри240. Процент Ри240 зависит от режима ядерного
реактора и времени использования урановых стержней.
При одинаковом весе Ри240 спонтанно излучает в 106 раз
больше нейтронов, чем U235. Одна бомба из Ри239, содержа-
щая, положим, 5% Ри240 и весящая менее 10 кг, испускает
в 50 000 раз больше спонтанных нейтронов, чем 10-кило-
граммовая бомба из U235, — около 50 000 нейтронов в се-
кунду.
Рассмотрим теперь критическую массу атомной бомбы.
В определенный момент сближения некритических масс
искусственный источник нейтронов должен возбудить на-
растающую цепную реакцию. Если массы содержат Ри240,
который постоянно испускает нейтроны, то возбуждение
нарастающей цепной реакции нельзя контролировать так,
как при наличии искусственного и внезапного источника
нейтронов. Итак, бомба из Ри(239+24°) должна стать крити-
ческой менее чем за 10 мксек, в то время как бомба из U235
может достигать критической массы в течение одной се-
кунды. В последнем случае бомбу легче изготовить и к то-
му же имеется гораздо больше времени, разумеется в мил-
лисекундах, чтобы возбудить термоядерную реакцию водо-
родной бомбы до того, как она вся испарится.
3. 13. УРАН-235 И УРАН-238
Обратимся снова к нашей гипотезе о критической мас<е
порядка 10 кг. Для деления всей массы не хватит времени.
Значительная ее часть улетучится, как только температура
достигнет нескольких тысяч градусов. Допустим, что толь-
ко одна десятая, т. е. 1 кг, вступит в реакцию. Этой массе
будет соответствовать мощность в 20 кт и практически та-
кая же масса продуктов радиоактивного распада. Увели-
чить мощность атомной бомбы можно, если заставить ее
не так быстро испаряться, с тем чтобы полнее использовать
делящееся вещество, или собрать разом более 10 кг деля-
щегося вещества из нескольких блоков, каждый из которых
должен иметь массу ниже критической1, например шесть
блоков по 5 кг. Так или иначе, но с атомной бомбой не уда-
1 Как только получается критическая масса, но нет нейтронов,
которыми можно было бы ее бомбардировать, возможен взрыв с
очень слабой отдачей.
63
ется перешагнуть за 100 кт, т. е. получить массу продук-
тов деления более 5 кг. Зато научились добавлять в атомные
бомбы элементы, способные к термоядерным реакциям.
Прежде чем получить настоящие водородные бомбы в не-
сколько мегатонн, получают промежуточные бомбы. Третья
китайская бомба, взорванная 9 мая 1966 г., была типа бом-
бы с добавкой и достигала 200 кт. Китайская бомба, взор-
ванная 27 декабря 1966 г. (пятая), приближалась к 300 кт.
В ее состав входил литий, которым Китай очень богат.
В бомбе fff с внешним слоем из U233 проблема радиоак-
тивных осадков иная. Этот слой может содержать сотни
килограммов U238 без малейшей опасности взрыва, посколь-
ку для U238 не существует критической массы.
Каждому килограмму U233, разделившемуся в результа-
те реакции (IV) и после выполнения реакции (I), будет
соответствовать 1 кг продуктов деления. Поэтому коли-
чество радиоактивных осадков при взрыве бомбы fff пре-
высит количество осадков от атомного запала.
3. 14. НАРУШЕНИЯ РАДИОСВЯЗИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЯДЕРНЫХ
ВЗРЫВОВ В 9
В 1958 г. Соединенные Штаты произвели взрыв бомбы
порядка мегатонны на высоте более 400 км. Тогда был по-
лучен первый необычный результат этой операции. Почти
20% ^-частиц, получившихся в результате деления в этой
бомбе, были захвачены земным магнитным полем (рис. 3.3)
на орбите, близкой к 20 000 км.
Плотность электронов на этой высоте достигла одного
электрона на см3. Предмет, поперечное сечение которого
равно 1 см2, двигаясь по этой орбите, за каждый период
обращения подвергался бы бомбардировке одним миллиар-
дом электронов. Это объясняет причину повреждения сол-
нечных батарей некоторых спутников. Подсчитано, что
батареи были подвержены воздействию потока, состояще-
го из 1013 электронов.
9 июня, 26 октября и 1 ноября 1962 г. американцы
вновь произвели опыты на большой высоте. В наблюдениях
принимали участие многочисленные передающие и прием-
ные радиостанции. Некоторые результаты, полученные
ими, сводятся к следующему. Бомба мощностью более 1 Мт,
взрываясь на высоте менее 100 км в верхних слоях атмос-
64
4
Рис. 3. 3. Захват земным магнитным полем р-частиц, излученных
в результате ядерного взрыва.
Р — магнитный полюс; А — эпицентр взрыва (магнитное поле 0,55 гс)\
В — магнитное поле 0,05 гс\ ОС равно трем земным радиусам, т. е. прибли-
зительно 20 000 /ск; М — зеркальное отражение точки А; 0 — геомагнитная
широта; Т — траектория электронов, захваченных на кривой АВСМ. (силовой
линии магнитного поля).
феры, полностью нарушает радиосвязь на высоких часто-
тах в радиусе 1000 км в течение 2 часов и частично — в по-
следующие часы.
На расстоянии от 1000 до 2000 км от точки взрыва на-
рушения весьма различны. Так как ионизация, являющая-
ся в значительной мере результатом воздействия продуктов
деления, вызывает ослабление волн высокой частоты, «гряз-
ная» бомба действует сильнее, чем «чистая».
Любой ядерный взрыв, произведенный на высоте ниже
30 км, оказывает малое действие на распространение волн
высокой частоты вследствие того, что на этих высотах ионы
и электроны очень быстро рекомбинируют.
Но при взрыве на небольшой высоте обнаруживается
другое явление. Это — эффект «экрана», вызванный радио-
активным облаком. Через это облако нельзя установить
радиосвязь. Пусть D — диаметр облака, зависящий от
мощности Р бомбы. Если использовать частоту v на расстоя-
ниях, превосходящих R, то можно установить связь бла-
годаря дифракции волн. Расстояния R выражаются соот-
ношением
где с = 3-1010 см!сек — скорость света, а следующая таб-
лица содержит некоторые значения этих расстояний.
3—255
65
Р, кт D, м Расстояние R, км
v — 3 Мгц v = 300 Мгц
1 600 0,9 90
100 3 700 27,0 2 700
500 5 100 60,0 6 000
2 500 8 500 180,0 18 000
Таким образом видно, что при взрывах мощностью
ниже 100 кт можно устанавливать связь с самолетами на лю-
бых расстояниях на частоте 3 Мгц, Для больших мощнос-
тей связь с самолетом надо устанавливать на значительно
больших расстояниях. Контакт с наземными станциями
будет поддерживаться, несмотря на огненный шар и радио-
активное облако, посредством волн, отражаемых ионизи-
рованными верхними слоями атмосферы. Как бы то ни
было, радиоактивное облако быстро рассеивается — оно
существует менее 20 мин. Нарушения наблюдаются также
в радиосвязи на низкой частоте.
3. 15. ВЫХОД ПРОДУКТОВ ДЕЛЕНИЯ ПРИ ЯДЕРНОМ ВЗРЫВЕ
Взрыв «Старфиш», произведенный американцами 9
июля 1962 г., дал многоразличных результатов. Мы рас-
смотрим два из них: выход продуктов деления ядерной
бомбы и геомагнитные возмущения. В 9 час. 9 сек. по Грин-
вичскому времени в момент, когда над островом Джонстон
в Тихом океане на высоте 400 км происходил взрыв бомбы
в 1,4 Мт, спутник «Космос-5» находился на высоте 800 км
от точки взрыва и на 8600 км северо-западнее ее.
Начальное излучение ^-частиц тотчас достигло счет-
чика Гейгера, находившегося на спутнике, который зарегист-
рировал 40 000 импульсов в секунду. На такой высоте мож-
но пренебречь атмосферным поглощением и по количеству
Т импульсов, принятых счетчиком за секунду, найти коли-
чество продуктов деления, исходя из соотношения 7
7 = 40 000 = 1,4-Ю264^>
66
где Р — мощность бомбы в Мт\ F — интенсивность 7-час-
тиц, излучаемых осколками бомбы в определенном диапа-
зоне энергии 7-частиц; S — эффективная поверхность об-
наружения счетчика Гейгера, ои2; р—эффективность счет-
чика Гейгера (порядка 2% для 7-частиц в 1 Мэв)\ наконец,
г — расстояние в см от спутника до точки, где находятся
продукты деления. Считается, что для данного взрыва эта
точка находилась на высоте 1200 км1.
Из сказанного можно сделать вывод, что мощность бом-
бы была равна или больше 1 Мт. Зная теоретическую мощ-
ность бомбы, можно сделать вывод о выходе продуктов
деления при взрыве. Напротив, предполагая выход продук-
тов деления бомбы нормальным, можно рассчитать теорети-
ческую мощность бомбы. Измерения, основанные на дру-
гих эффектах — механических, электромагнитных и т. д.,—
дадут сходные результаты относительно выхода продуктов
деления2 или теоретической мощности. Спустя 8 мин «Кос-
мос-5» начал регистрировать возрастающий поток электро-
нов, который вращался вокруг земного шара. Эти элект-
роны, обладавшие большой энергией, вероятно, были
обязаны своим появлением {3-распаду брома-87, период полу-
распада которого равен 55 сек. Максимальная энергия
{3-частиц достигает 8Мэв. Этот радиоактивный элемент со-
ставляет 2,5% от всей массы продуктов деления. Кроме
того, очень быстрые электроны могут быть инжектированы
в земное магнитное поле при передаче энергии от прото-
нов, испущенных при облучении азота воздуха нейтронами
бомбы.
3. 16. ВОЗМУЩЕНИЯ ЗЕМНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Во время взрыва, произведенного 9 июля 1962 г., один
сигнал был зарегистрирован магнитометром немедленно.
Другой, более сильный, — через 2 сек после взрыва, был
колебательного характера, убывающей силы и длился около
30 сек. Амплитуда сигнала обратно пропорциональна квад-
рату расстояния магнитометра от острова Джонстон, изме-
ренного по большому кругу. Этот сигнал был изотропен 1 2
1 В точке взрыва скорость движения вещества достигает 30 см
в 0,1 мксек, т. е. 3000 км/сек.
2 Выход продуктов деления атомной бомбы с добавками может
быть повышен с помощью нейтронов, полученных в результате тер-
моядерных реакций.
3*
67
Рис. 3. 4. Кривые постоянной амплитуды — изоплеты f — полного возмущения магнитного
вектора в 9 час. 03 мин. по Гринвичу 9 июля 1962 г. 2 мин. 51 сек. спустя после взрыва
«Старфиш» (показаны на проекции Меркатора).
Р ис. 3. 5. Изоплеты р (возмущения компоненты, перпендику-
лярной" к полю магнитного диполя), изображенные на глобусе.
Английским словом «HIGH» отмечены две области больших возму-
щений в Тихом океане.
в течение 10 сек. Затем распространение возмущения стало
анизотропным.
Рис. 3.4 показывает изоплеты f, нанесенные на проек-
цию Меркатора, а рис. 3.5 — изоплеты на поверхности
земного шара. Из рис. 3.5 видно, что возмущение достигает
максимума в двух местах, расположенных на геомагнит-
69
ном меридиане острова Джонстон. Северный максимум
находится примерно на 45° северной геомагнитной широ-
ты, а южный — примерно на 45° южной геомагнитной
широты. Южный максимум в два раза интенсивнее, чем
северный: 200 7 вместо 100. Во всей Антлантике магнит-
ное возмущение достигает всего I71. Второй максимум
наблюдается в Индийском океане; 7 равно 10"5 гс.
3. 17. КАЛИФОРНИЙ-254
Калифорний-254 — радиоактивный элемент, занимаю-
щий в таблице Менделеева 98-ю клетку, — в природе не
существует. Его период полураспада очень короток —56
дней. Для того чтобы можно было наблюдать этот элемент
на Земле, потребовался бы непрерывный процесс его обра-
зования. Человек сумел получить этот элемент, облучая
уран-238 огромным потоком нейтронов во время ядерных
испытаний. Изучение калифорния чрезвычайно увлекатель-
но, так как он самопроизвольно делится и после каждого
деления испускает более трех вторичных нейтронов. Вслед-
ствие этого его критическая масса мала настолько, что мог-
ла бы уместиться в ружейной пуле. Если смешать калифор-
ний-254 с веществом, которое жадно поглощало бы нейтро-
ны и плавилось при температуре 100° С, можно было бы
получить критическую массу при взрыве ядерной пули.
Но все это, к счастью, лишь научная фантастика.
1 Земное магнитное поле приблизительно равно 30 000 у у маг-
нитного экватора и 50 000 у у магнитных полюсов. В некоторых
Настях земного шара оно достигает 80 000 у . Железная мина вызы-
вает отклонение в 200 у, а подводная лодка на глубине 200 м —
возмущение в 0,1 у.
ГЛ AB A 4
АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ
АТОМНЫХ ВЗРЫВОВ (АОАВ)
4. 1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
В ядерной войне элемент неожиданности может принес-
ти атакующей стороне мгновенную победу при соблюдении
следующих основных условий:
1. Атакуемая сторона не обладает мобильными базами
для осуществления ответных ударов или базами, практи-
чески неуязвимыми.
2. Атакуемая сторона тратит слишком много времени,
чтобы нанести ответный удар. Это происходит в результате
медлительности при принятии решения, передаче этого ре-
шения исполнителям или недостаточной подготовленности
исполнителей.
3. Атакуемая сторона не обладает автоматической си-
стемой, способной информировать ответственных лиц о том,
что на территорию данной страны или на территорию ее
союзника только что произведено ядерное нападение.
Поверхностный анализ привел к неправильным пред-
ставлениям, что о ядерном нападении станет немедленно из-
вестно руководителям государств, поэтому излишне соз-
давать специальные системы обнаружения и передачи такой
информации.
Военные учения показывают, что указанная информация
может стать известной ответственным лицам в лучшем слу-
чае лишь спустя несколько минут после нападения. А в
ядерной войне каждая секунда на счету. Кроме того, ин-
формация не должна оставлять ни тени сомнения или дву-
смысленности. Ложная тревога или слишком медленный
ответный удар были бы катастрофичны. Сто секунд — и
базы, предназначенные для осуществления ответного уда-
ра, могут оказаться уничтоженными. На сто секунд рань-
ше — и снаряды-мстители будут на пути к вражеской тер-
71
ритории. Кроме того, зная, что ответный удар возможен
и будет нанесен немедленно, противник не посмеет пус-
тить в ход свои средства нападения. Таким образом, нали-
чие автоматической системы сигнализации о ядерном на-
падении является жизненно важным.
4. 2. ЗНАЧЕНИЕ АОАВ
Если предположить, что неожиданно вспыхнет тоталь-
ная война и сотни снарядов с ядерными боеголовками будут
сброшены одновременно на такую территорию, как, ска-
жем, Западная Европа, то смешно предполагать, что АОАВ,
расположенная в Европе, уцелеет. Вся эта система (как и
все остальное) будет разрушена прежде, чем она начнет
действовать.
Мы говорим здесь только о научном ведении войны, в
том смысле, в каком это понятие было определено в гл. 1.
Следует добавить также, что подобное нападение не может
быть полной неожиданностью, так как оно подготовляется
заранее, количество пусковых установок приблизительно
известно, самолеты пеленгируются, разведка тоже не без-
действует и т. д. Короче говоря, военная напряженность,
даже скрываемая под видом маневров, может быть обна-
ружена. Но оставим это и обратимся к техническим аспек-
там АОАВ.
Каким условиям должна удовлетворять эта система?
1. Стоимость системы должна быть ограничена разум-
ными пределами и быть чем-то вроде страхового взноса в
отношении охраняемых материальных богатств. Однако, со-
гласно золотому правилу, расходы на оборону не должны
превышать разумных пределов.
2. Система АОАВ должна быть возможно более неуяз-
вимой, причем неуязвимой и по отношению к дивер-
сиям.
3. Вероятностью ложной тревоги, один раз в десять лет,
следует практически пренебрегать. Но двукратной ложной
тревоги быть не должно. Последнее требует объяснения.
Поскольку совершенно неизвестно, использует ли агрессор
одну ядерную бомбу или сбросит сотни бомб, то вполне
вероятно, что система АОАВ за несколько секунд сможет
обнаружить не одну, а несколько вражеских бомб. Следо-
вательно, командующий, поставленный в известность по
крайней мере о двух ядерных событиях, отстоящих
72
одно от другого на несколько секунд, должен быть уверен,
что ни в коем случае не может быть речи о двукратной лож-
ной тревоге.
Что касается ложной тревоги раз в десять лет, то это не
только приемлемо, но и необходимо. Лучшее средство от-
работать систему состоит в постоянном ее совершенство-
вании.
4. 3. ОБНАРУЖИТЕЛИ
Прежде чем исследовать средства передачи информации,
необходимо рассмотреть типы обнаружителей, которыми мы
должны располагать. Нужно, чтобы они были не только
.автоматическими, поскольку любой ценой необходимо ис-
ключить из сферы их действия фактор человеческих эмо-
ций, но и не были сверхсекретными.
Это вступление может показаться излишним. Однако
я мог бы раскрыть печальную историю одного проекта,
стоившего нескольких миллионов долларов и покоящегося
ныне на архивных полках по вине инженеров, которые при-
нялись за указанную проблему, начав с решения вопросов
информации и передачи, и не позаботились об обнаружи-
телях.
Устройство обнаружителей основано на различных явле-
ниях, порождаемых ядерным взрывом. Исследуем три из
них: оптическое, сейсмическое и электромагнитное. Не
станем затрагивать слишком медленно действующих техни-
ческих средств, таких, как акустическое и барометриче-
ское обнаружение. Они могли бы быть приемлемыми толь-
ко в том случае, если бы сигнал был немедленно преобра-
зован в электрические импульсы, а последние — переданы
со скоростью света. Но такая система потребовала бы раз-
мещения акустических и барометрических обнаружителей
на каждых 20 км2, наблюдаемой территории.
4. 4. ОПТИЧЕСКИЙ ЛОКАТОР
Этот тип обнаружителя засекает огненный шар на рас-
стоянии, ограниченном горизонтом, и в зависимости от
состояния атмосферы. В табл. 4.1 приведены некоторые
данные о световых потоках, вызванных ядерным взрывом.
Чем больше высота взрыва, тем дальше горизонт.
С высоты 300 м при совершенно ясной погоде горизонт
73
Рис. 4. la. Максимальная тепловая энергия в зависимости от
расстояния от эпицентра взрыва: сплошные линии — без поглоще-
ния, пунктирные линии — с поглощением; видимость 170Q л.
Рис. 4. 16. Изменение со временем поверхностной температуры
огненного шара бомбы мощностью Р, превышающей 20 кт, взорван-
ной в воздухе. Для бомбы мощностью 1 кт максимум температуры
(Л4) смещается к 32 мсек.
виден на расстоянии 45 юи. Поскольку на таких расстояниях
всегда бывают участки с плохой видимостью, более разумно
считать приемлемыми расстояния порядка 20 км.
Благодаря флуоресценции атмосферного озона, вызывае-
мой взрывом, можно было бы видеть на очень далекие рас-
стояния и уменьшить количество обнаружителей. Но, к
сожалению, климатические условия делают этот способ
еще более ненадежным, чем непосредственное наблюдение
огненного шара.
Таблица 4.1
Световые потоки, вызванные ядерными взрывами
Мощность, кт 10 Светимость на расстоянии 9 км, лм'м2 48 000
Взрывы в воздухе 36 60 000
70 64 000
( ю 25 000
Взрывы на земле 1 36 38 000
4. 5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ
Взрыв ядерного заряда на земле или в воздухе вызывает
электромагнитное возмущение с частотой, близкой 1 кгц.
Длительность этого сигнала зависит от расстояния, на кото-
ром происходит взрыв, — от 40 до 800 мксек. На расстоя-
нии 50 км он длится около 150 мксек.
Первичная волна не искажается волнами, отраженными
от верхних ионизированных слоев атмосферы, вплоть до рас-
стояний, превышающих 3500 км от точки взрыва. Интен-
сивность сигнала зависит от мощности бомбы и расстояния
до эпицентра.
Установлено, что бомба в 20 кт, взорванная на малой
высоте, на расстоянии 10 км дает 125 в/м. На большем рас-
стоянии интенсивность изменяется пропорционально 1//?.
Таким образом, на расстоянии 1000 км она равна 1,25 в/м.
Для расстояний, меньших 10 км, следует ввести члены,
зависящие от 1/7?2 и 1/7?3. На расстоянии, равном 1 км,
наблюдались тысячи вольт на метр. Интенсивность сигнала
прямо пропорциональна логарифму мощности Р бомбы.
Так, для бомбы в 1000 раз более мощной следует ожидать,
75
Рис. 4. 2. Электромагнитный импульс, вызванный молнией
и взрывом ядерной бомбы на малой высоте.
что на расстоянии 1000 км будет наблюдаться 1,25-In 1000=
= 9 в/м1.
Подобная система обнаружения может принимать лож-
ные сигналы в результате вспышек молний, вызывающих
электромагнитное возмущение, часто похожее на возму-
щения, порождаемые ядерными взрывами (рис. 4.2).
Следовательно, необходимо иметь определенные кри-
терии для различения этих двух видов сигналов. Известно,
что вспышка молнии редко бывает изолированной. Элект-
рическое поле, созданное грозой, изменяется в зависимос-
ти от времени и по мере приближения шквала. Электро-
магнитное возмущение, вызванное грозой, не начинается с
нуля, как это происходит при взрыве бомбы.
В университете шт. Аризона Зондж и Эванс изучали
электромагнитное излучение, предшествующее грозе. За
10—15 мин до первой вспышки уже обнаруживалось из-
лучение в диапазоне от нескольких мегагерц до 100 Мгц.
Следует сказать, что надежный способ различения сиг-
налов от грозы и от взрыва, если он и существует, хранит-
ся в секрете. Поэтому обнаружение по такому способу долж-
но быть подтверждено другими признаками, основанными
1 Это несколько наивное утверждение, так как при Р = 1
логарифм обращается в нуль, а при меньших мощностях становится
отрицательным. Для сигнала такая зависимость не имеет физичес-
кого смысла. — Прим, ред,
76
на совершенно ином явлении, например сейсмическом
толчке.
Подземные взрывы тоже вызывают электромагнитные
сигналы, но, конечно, гораздо более слабые, чем те, которые
появляются в результате взрывов на земле или в воздухе.
Заблоцкий систематизировал данные об электромагнит-
ном излучении, полученные в результате одиннадцати
подземных взрывов, произведенных в шт. Невада, и одно-
го — в шт. Ныо-Мексико. Он заметил, что напряженность
электрического поля не превышает 1 мкв/м на расстоянии
около 7 км от эпицентра взрыва и что она изменяется по
фоомуле
р0,44
IЕI = 220 pg - мкв!м
1 1 к3
при Р, выражаемом в кт, a R — в км. Наконец, электро-
магнитный сигнал при взрыве в большой полости получает-
ся более сильным, чем сигнал от взрыва заряда, закопан-
ного прямо в землю без полости.
Рис. 4.3—4.5 иллюстрируют некоторые записи сигна-
лов, приводимые Заблоцким, который объясняет их меха-
низм следующим образом. Взрыв, происшедший в резуль-
тате нарастающей цепной реакции, длится несколько сто-
миллионных долей секунды, во время которых продукты
деления остаются замкнутыми в очень малом объеме, где
температура достигает 10 млн. градусов. Таким образом,
они полностью ионизированы. В следующие 100 мксек
огненный шар распространяется и захватывает все боль-
ше атомов, ионизированных в результате поглощения {3- и
7-частиц. В течение доли секунды радиус огненного шара
возрастает быстро, затем несколько медленнее и, наконец,
через несколько секунд достигает максимального значения,
равного в воздухе
2
R(m) — 77P5 (кт)
и под землей
1
R(m) = 17 Р 3 (кт).
Чтобы объяснить возникновение электромагнитного сигна-
ла, были предложены две интересные гипотезы:
1. Искажение земного магнитного поля в результате
распространения наэлектризованного шара.
77
0,2 сек
Рис. 4. 3. Электрические поля, измеренные на расстоянии 6,72 км
к магнитному востоку от места пяти подземных взрывов (шт. Нева-
да, 1958 г.).
На рисунке видно, как были измерены составляющие в точке О: 750-метровый
кабель служил для измерения Е г, другой, такой же длины, — для измерения
Еу , для измерения Е? понадобился всего 30-метровый кабель.
I — графики трех составляющих в зависимости от времени для взрыва на
глубине 100 м заряда в 72 т; // — заряд в 115 т, взорванный на глубине 30 м\
III — заряд в 5 кт, взорванный на глубине 253 м; IV — слабый заряд (55 т),
взорванный на глубине 256 м; V — заряд в 19 кт, взорванный в туннеле на
глубине 254 м.
о
0,2
Обсек
Рис. 4. 4. Электрические поля здесь измерены на расстоянии
15,7 к магнитному северу от места двух ядерных взрывов в воз-
духе. Выбросы Еср на графике II (1,3 кт на 457 л«) и на графике I
(6 кт на 442 м) имеют противоположный знак.
2. Электрическая асимметрия, созданная потоком элект-
ронов бомбы.
Ослабление электромагнитного сигнала землей заметно
на частотах выше 100 гц. В осадочных породах оно значи-
тельнее, чем в граните, поскольку последний обладает очень
малой проводимостью. Для устранения помех от промыш-
ленной частоты (50—60 гц) необходимы дополнительные
фильтры. Поэтому для обнаружения подземных взрывов
используют сигналы только на мало ослабляющихся час-
тотах — не более 30 гц.
Чтобы зафиксировать колебания магнитного поля в за-
висимости от расстояния до эпицентра взрыва, используют
катушки большого диаметра с большим количеством вит-
ков. Это создает общую поверхность в несколько тысяч
79
Квадратных метров с собственной частотой от нескольких
герц до 20 кгц.
Как видно из диаграмм, поляризация электромагнит-
ных сигналов возникает не под действием одного простого
магнитного диполя. Поперечное электрическое поле пыта-
лись объяснить наличием некоего горизонтального электри-
ческого диполя, ориентированного преимущественно в на-
правлении север-юг и свидетельствующего о радиальной
асимметрии взрывов.
В электромагнитных сигналах при подземных взрывах
Заблоцкий наблюдал следующие явления:
1. Резкий начальный подъем электрического поля, для-
щийся от 8 до 12 мсек.
2. Отрицательный спад, который следует за положитель-
ным начальным подъемом и длится от 0,5 до 1 сек\ его спектр
частот расположен между 2,4 и 8 гц.
Все эти данные доказывают, что можно надежно обна-
руживать подземные ядерные испытания с помощью ре-
гистрации одновременно электромагнитных и сейсмиче-
ских сигналов на средних расстояниях от эпицентра взрыва.
Р и с. 4. 5. Запись составляющих электрического поля на рассто-
янии 7,62 км от эпицентра подземного взрыва бомбы в 200 кт на глу-
бине 180’л, находящегося в направлении на северный магнитный
полюс от точки наблюдения. Напряжения были измерены на орто-
гональных линиях 540-метровой длины.
80
4. 6. СЕЙСМИЧЕСКОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ
Сейсмические толчки характеризуются величиной М
в баллах по так называемой шкале Гутенберга. Это поня-
тие экстраполируют на ядерные взрывы и устанавливают
полуэмпирическое соотношение между значением энергии
Е данного взрыва, выражаемой в эргах1, и числом баллов
М толчка, вызванного этим взрывом:
log Е = 9,4 + 2,14М — 0,054М2.
Эта формула пригодна только для подземных взрывов
или для взрывов непосредственно на земле. Для расче-
тов величины М при взрывах в воздухе в формулу вводят
дополнительный множитель, меньший единицы, -который
может обратиться в нуль по мере увеличения высоты взрыва.
Максимальное смещение почвы, обнаруженное сейсмо-
графом, выражается соотношением
з
4
3 4 р
d (см) = -1000 ,
где Р — мощность бомбы в т, причем бомба взрывается
при ударе о землю; R — расстояние между сейсмографом
и эпицентром взрыва в км. При взрыве на высоте h, та-
кой, при которой в результате взрывной волны не образует-
ся воронки (см. рис. 2.5), это смещение следует умножить
на 0,1. Например, если Р = 100 кт = 105 т, a R = 100 км,
то для взрыва на земле d = 19 мк, а при взрыве на высоте
h — d= 1,9 мк. На рис. 4.6—4.8 показаны два типа сейсмо-
графов.
Очень важны данные, касающиеся скорости, с которой
происходит перемещение почвы. Бетонные сооружения
разрушаются только при скоростях V, превосходящих
10 см/сек, вычисляемых с помощью следующей полуэмпи-
рической формулы:
з
V 3 •
1 1 кт — 4,2* 1019 эрг соответствует величине М — 3,9 балла.
При 10 кт величина М достигает 4,56 балла.
81
Рис. 4. 6. Схема сейсмографа «Вильмор Марк II».
Современные сейсмографы основаны на принципе индуцированного тока в
металлической спирали, помещенной в магнитном поле. Магнит может быть
неподвижным (рис. 4.8), в таком случае катушка движется внутри магнита
или, наоборот, магнит подвижный, а катушка неподвижна. В данном сейс-
мографе в диапазоне периодов от 0,6 до 0,3 сек, достигается чувствительность
2 в • сек{см. Для этого используют катушку сопротивлением 450 ом. При ис-
пользовании катушки сопротивлением 3500 ом чувствительность равна
5,5 в • сек]см. Вес магнита 4,6 кг, а его поле равно 6500 гс. Так как скорость
перемещения катушки в магните меньше чем 1 см!сек, то (за исключением
очень сильных пдземных толчков) индуцированный ток получается слабым,
и для того, чтобы он смог воздействовать на регистрирующее устройство,
требуется усилитель.
Постоянная К зависит от ряда факторов. Можно при-
мерно подсчитать ее величину, основываясь на следующих
сведениях: подземный взрыв дает скорость меньше 10 см/сек,
на расстояниях 7?, превышающих Р1/2. Отсюда видно, что
для Р = 1 кт это расстояние составляет приблизительно
километр. Из этих данных можно заключить, что значение
А близко к 10.
Из всего сказанного выше следует, что при взрыве на
земле бомбы в 100 кт на расстоянии 100 км от эпицентра
82
Рис. 4. 7. Общий вид сейсмографа «Вильмор Марк II».
Рис. 4. 8. Сейсмограф с подвижной катушкой.
Рис. 4. 9. Путь главных продольных сейсмических волн Р, пря-
мых и отраженных от эпицентра Е, до различных точек земной
поверхности.
взрыва скорость перемещения равна 0,32 см/сек при мак-
симальном смещении в 19 мк, т. е. перемещение закончится
за 6 мсек.
Эти вопросы не так просты и требуют более детального
анализа. Заметим, что существуют различные способы
распространения сейсмического толчка. Мы рассмотрим
только продольные волны Р — главные, или первичные,
и поперечные волны S1 — вторичные, в которых колебания
происходят перпендикулярно направлению распростране-
ния волны.
На рис. 4.9 показана упрощенная схема распростране-
ния волн Р между эпицентром Е и местом наблюдения 0.
Волны распространяются с различными скоростями, кото-
рые меняются с изменением расстояния, как показано на
рис. 4.10.
Автоматической системе сигнализации воздушной тре-
воги, находящейся в Европе, придется действовать только
на расстояниях порядка 500 км — от места взрыва до наи-
более удаленного сейсмического обнаружителя. Будем счи-
тать, что скорость распространения волн Р — 10 км/сек
и волн S — 6 км/сек. Сразу же заметим, что даже на мак-
1 Р — от фр. слова «principal» —главный; S —«secondaire»—
вторичный. — Прим, перев.
84
/4
О ।___________I_____i_____i_____i----1-----1
1000 2000 3000
Расстояние, км
Рис. 4. 10. Скорость волн Р и S в зависимости от расстояния от
эпицентра взрыва.
симальном расстоянии (500 км) время, необходимое для
сейсмического обнаружения, равно 50 сек для волн Р и
83 сек для волн S.
4. 7. ПРЕДВИДЕНИЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ ТОЛЧКОВ
Если бы можно было предвидеть подземные толчки,
то проблема, которой мы занимаемся, была бы менее труд-
ной, а опасность ложной тревоги еще менее вероятной.
Как же все обстоит на самом деле? Рассматривая земле-
трясения, как события, не зависящие1 друг от друга, т. е.
подчиняющиеся распределению Пуассона, и используя
данные, собранные в течение столетия, можно вычислить
вероятное количество NdM сейсмических толчков величи-
ной от М до М + dM в определенном районе за единицу
времени. Гутенберг и Рихтер (1944) выражают это число
следующей формулой:
logW = а — ЬМ0.
1 Что отнюдь- не доказано, особенно в отношении сейсмических
толчков, следующих один за другим после первого толчка.
85
Трудность здесь заключается в определении постоян-
ных а и b для данного района.
Согласно Дуда, значение константы в находится пример-
но между 0,7 и 1,4. Определение этой величины для данного
района в настоящее время не представляет затруднений.
Известно, что сигналы, предшествующие сейсмическим
толчкам, воспринимаются некоторыми животными. Так
неужели цифровая электронно-вычислительная машина,
перерабатывающая информацию, полученную от многочис-
ленных приемников, разбросанных по земному шару, не
сумеет предвидеть эти катастрофические явления?
4. 8. ВЫЧИСЛЕНИЕ РАССТОЯНИЯ ДО ВЗРЫВА
Разница в скорости распространения волн, позволяет
вычислять расстояние до эпицентра взрыва. В самом деле,
если /0 — момент взрыва, Т i и Т2 — моменты приема волн
Р и S обнаружителем, помещенным на расстоянии R, то по-
лучаем
7? = (Т1 —/0)1/р = (Т2—ZO)VS; (1)
отсюда следует
_ ЛУр-^Vs _ 1,77\-Т2
f° Vp — Vs 0,7 *
поскольку
-^=21=17.
I/s 6
Рассмотрим пример: волна Р пришла в момент
Тг = 10 час. 1 мин. 17,3 сек. = 10,021 час,
а волна S — в момент
Т2 = Ю час. 2 мин. 11,5 сек. = 10,037 час,
так как 1 сек = 0,00028 час. Применяя формулу (2),
получаем
. 1,7-10,021 — 10,037 п
/0 = —-----!---------= 9,997 час.
Чтобы вычислить расстояние до эпицентра взрыва,
перейдем к формуле (1):
86
jR = (10 час 77,3 сек — 10 час) • 10 = 773 км — для
волн Р,
R = 131,5-6 = 789 км — для волн S,
т. е. среднее расстояние равно 781 км.
Этот способ обнаружения был бы совершенным, если бы
не частые землетрясения со слабой амплитудой. Так, в ок-
ружности 500 км вокруг Страсбурга ежегодно регистри-
руется до дюжины сейсмических толчков с величиной М
от 4,5 до 3,9, эквивалентных взрывам бомбы мощностью от
10 до 1 кт соответственно.
Конечно, взрыв бомбы можно отличить от естественных
подземных толчков. Например, при землетрясениях возни-
кают как зоны сжатия, так и зоны разрежения. При взры-
ве же наблюдается только сжатие, по крайней мере на рас-
стоянии менее 500 км от эпицентра. Сигналы разрежения
были получены на расстояниях, превышающих 500 км.
След землетрясения на сейсмографе зависит от расстоя-
Колебания б направлении север-юг
х Подземный толчок
о Взрыв
Рис. 4. 11. Взрыв бомбы с предполагаемой мощностью 1,5 Mtn
был зарегистрирован сейсмографом с длинным периодом и коэффи-
циентом усиления примерно 3000 в 08 час. 23 мин. на расстоянии
3600 км от эпицентра. За пятьдесят пять минут до прихода этих
волн был зарегистрирован естественный подземный толчок, отмечен-
ный крестиком на графике. Верхний график изображает вертикаль-
ные колебания, нижний — колебания в направлении север—юг.
Здесь речь идет о волнах /?, а не о волнах Р ичи S, которые были
утоплены в фоновом шуме. Каждая вертикальная черточка соответ-
ствует 10 сек.
87
ния регистрирующего устройства от эпицентра. След от ядер-
ного взрыва более прост и одинаков на всех станциях1.
Отношение сигнал/шум также является важным фак-
тором в сейсмическом обнаружении. Промышленные шумы,
даже шум прилива или отлива, могут утопить сейсмический
сигнал в непрерывной гуще мелких сигналов. Непредви-
денные помехи устраняют, соединяя несколько обнаружи-
телей. Сейсмический сигнал таким образом усиливается по
крайней мере в корень квадратный из числа сейсмографов.
Более того, чтобы уменьшить шумовой фон, сейсмогра-
фы помещают глубоко под землей, так как шумы на поверх-
ности земли в отличие от волн Р и S обычно распростра-
няются в горизонтальном направлении. На глубине амп-
литуда их быстро сокращается. Наконец, с помощью сдви-
га фаз устраняется суммарный шумовой фон нескольких
обнаружителей.
Сейсмический сигнал в системе АОАВ должен быть за-
кодирован так, чтобы его можно было ввести в электронно-
вычислительную машину.
Некоторые пояснения даны на рис. 4.12 и 4.13.
4. 9. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ВЗРЫВА В ПРОСТРАНСТВЕ И ВРЕМЕНИ
Прежде всего резюмируем следующие основные поло-
жения:
1. Оптическое обнаружение требует слишком большого
количества пунктов наблюдения. Затраты, связанные с
устройством и дальнейшим содержанием этих пунктов,
неприемлемы. Сеть связи оптического наблюдения легко
обнаружить, и поэтому она слишком уязвима. Таким обра-
зом, эту систему следует отвергнуть.
2. Электромагнитное обнаружение требует ограниченно-
го числа приемных центров, но слишком часто может воз-
никать ложная тревога, вызываемая грозой.
3. Сейсмическое обнаружение также требует ограничен-
ного количества пунктов наблюдения, но и в этом случае
достаточно много природных сигналов могут провоциро-
вать ложную тревогу.
4. Человек слишком медленно разбирается в получае-
1 Система сейсмического обнаружения в США состоит из 525
сейсмографов, помещенных на 70-метровой глубине. Станция зани-
мает площадь более 26 000 км2 в шт. Монтана. Информация обра-
батывается тремя электронно-вычислительными машинами.
88
Двоичное счисление является идеальным для электронно-вычисли-
тельной машины (замкнутый или разомкнутый контур, намагничен-
ное или ненамагниченное состояние и т. д.). Для примера запишем
число 1957 в двоичной системе. Получаем следующую шкалу:
Число 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024
Его вы-
ражение
210
Показа-
тель сте- 0123456 7 89 10
пени
(разряд)
Составим ряд из 11 дублетов:
Разряд 10 987654 3 2 10
«Зажжем»
дублеты,
в которых
должны
стоять
единицы; 111 10 10 0 10 1
в «тем-
ных» дуб-
летах
должны
стоять
нули
Соответ-
ствующее 1024 512 256 128 32 4 1
число
Сумма 1024+5124-256+128+32+4+1 = 1957
Рис. 4. 12. Передача информации в двоичной системе.
Рис. 4. 13. Кривая зависимости амплитуды от времени.
Любая кривая может быть построена с помощью двоичных чисел. Для этого
значения амплитуды через равные промежутки времени записываются в двоич-
ной системе и располагаются по порядку.
мой информации, поэтому системы обнаружения должны
быть автоматическими.
Решение проблемы состоит в создании такой системы,
которая не только обнаруживала бы взрыв, но и локализо-
вала его в пространстве и времени.
Поясним на примере. Если в Париже зарегистрирован
сейсмический толчок, который, как установлено, произо-
шел в каком-либо европейском городе, и, кроме того, обна-
ружено электромагнитное возмущение, возникшее в то же
самое время над этим городом, то совпадение этих явлений
в пространстве и времени позволит утверждать, что толь-
ко что произошел ядерный взрыв. Вероятность того, что в
этой точке земного шара одновременно разразилась гроза
и произошло землетрясение, бесконечно мала. На земле
есть такие места, например Неаполь и Смирна, где земле-
трясения и грозы так часты, что подобное совпадение в про-
странстве и времени не исключено. Но и в этом случае
можно устранить малейшее сомнение, если будет зарегист-
рирован второй ядерный взрыв.
Выше мы приводили формулы, с помощью которых опре-
деляют мощность бомбы, исходя из смещения грунта или
из амплитуды электрического поля. Если оба вычисленные
значения мощности совпадают, то при совпадении в про-
странстве и времени остальных сигналов можно утверж-
дать наличие искусственной природы явления. Нелепо
предполагать, что возможно тройное совпадение — в про-
странстве, во времени и в интенсивности между подземным
толчком и грозой.
Наконец, остается еще один способ автоматического
контроля. Речь идет о вычислении глубины центра взрыва
путем измерения интервала времени между приемом пря-
мых волн Р и волн, отраженных от поверхности. Если ока-
жется, что рассчитанная указанным способом глубина пре-
вышает десяток метров, то вероятность ядерного нападе-
ния можно исключить.
4. 10. НЕКОТОРЫЕ ПОДРОБНОСТИ ВЗРЫВА «ЛОСОСЬ»
Некоторые подробности о взрывах закопанного заря-
да, а также о поляризации сейсмических волн в результате
ядерного взрыва помогут уточнить некоторые проблемы
АОАВ.
Взрыв в воздухе, который a priori является симметрич-
но
ним и происходит над изотропной и упругой средой, не
может вызвать поперечных волн, поляризованных в гори-
зонтальном направлении. Если наблюдаются такие волны,
то причину их появления следует искать или в асимметрии
при взрыве бомбы, или в неупругости почвы, объясняемой,
например, местными напряжениями.
Кроме того, анализ электромагнитных сигналов, ис-
пускаемых при взрывах закопанного заряда, дает неко-
торые указания на асимметрию взрывов. Так, при испыта-
нии «Лосось» наблюдалось следующее.
Мощность бомбы равнялась 5 кт. Бомба имела форму
цилиндра диаметром 40 см и длиной 2,32 лт. Взрыв произве-
ли в соляных копях на глубине 830 м и на расстоянии 32 км
к юго-востоку от Хаттисберга (шт. Миссисипи). Взрывчатое
вещество было плотно окружено солью, так как диаметр
взрывной скважины равнялся всего 50 см. Для любителей
точных цифр полагаем нелишним привести следующие под-
робности.
Максимальное ускорение над эпицентром взрыва Z
достигало 28 g, скорость частиц — 370 см/сек, а максималь-
ное смещение — порядка 30 см. Воронка, образованная
взрывом, была исследована при помощи теле- и фотоаппара-
туры.
Исследование показало, что воронка круглая, радиус
ее равен 17 м и у нее плоское дно, образованное расплавлен-
ным веществом в количестве приблизительно 5000 т. Давле-
ние там достигало 310 мбар, или, иначе, разрежение бы-
ло порядка 700 мбар, температура1 210° С, радиация
100 мкр/час. До начала испытания радиоактивность сре-
ды равнялась 3,5 мкр/час. Можно подсчитать, что для
создания такой воронки должна быть произведена работа,
эквивалентная 0,1 • 1012 кал, направленная на преодоление
давления1 2 геологических масс. Остаток энергии бомбы пре-
вратился в теплоту, ощущавшуюся в 45 м от центра 6 ме-
сяцев спустя после момента взрыва.
На расстоянии 2500 км от центра величина М достигала
4,35, а,скорость волн Р — 8,4 км/сек. Точка Z была опреде-
лена с точностью до 11 км.
Сейсмические волны Р оказались более слабыми по срав-
нению с волнами, вызванными землетрясением той же
1 Геотермическая температура на глубине 830 м равна 50° С.
2 Порядка 150 бар на этой глубине.
91
величины, и волны S нельзя было наблюдать, несмотря
на весьма слабый шумовой фон. Последнее было достигнуто
благодаря тому, что взрыв был произведен в момент, когда
не предвиделось циклона.
Относительно маскировки ядерных испытаний укажем,
что воронка от этого взрыва может полностью замаскиро-
вать испытание бомбы мощностью 0,2 кт. Более того,
подсчитано, что сигнал от взрыва «Лосось» был бы ослаблен
в 170 раз, если бы взрыв происходил в камере радиусом
51 м.
Радиус воронки при взрыве в W кт равен
1 1
Я =66,3 W 3 (dfi)4,
где d — плотность окружающей земли, a h — глубина точ-
ки Z.
Критерий для полной маскировки следующий:
где Р — давление взрыва, Е — энергия взрыва, г — =
С у
= 1,2 (в воздухе), v— объем воронки и р — давление
земли над точкой взрыва.
Если учесть к тому же, что v=-^kR3, получим радиус
7? для камеры полной маскировки.
Радиус воронки, вырытой взрывом «Лосось», вначале
был равен 24 м, а затем уменьшился до 17 м.
Анализ ксенона-131, входившего в состав газов в этой
воронке, и радиоактивного иода-131, содержавшегося в
5000 т расплавленной массы, лежавшей в глубине сферы,
показал, что магма застывает только за 24—31 день, т. е.
от 3 до 4 периодов полураспада иода-1311.
4. 11. ОЦЕНКА ВЕРОЯТНОЙ ЧАСТОТЫ ЛОЖНЫХ ТРЕВОГ
Рассмотрим сначала электромагнитные сигналы, полу-
чаемые во время грозы. Даже если есть обнаружитель, ко-
торый отфильтровывает импульсы по их форме и, кроме
того, отбрасывает импульсы меньше 1 в/м (если ожидаются
1 При p-распаде радиоактивного- иода-131 получается ксе-
нон-131. — Прим. ред.
92
Рис. 4. 14. Система, состоящая из трех станций обнаружения Л,
В и С.
Взрыв произведен в точке Ех. Волны приходят в точку А в момент Tit в
точку С — в момент Т2 и в точку В — в момент Т3. Запаздывание прихода
волны в точку В относительно точки А равно ВВ'=с(Тз—Т1); его можно опре-
делить, измерив Т3—1и Но, если радиопередатчик находится далеко, ВВ'
совпадает с ВВ". В этом случаеВВ' = BB"=?Wsin9, отсюда получаем
угол 9, так как расстояние между антеннами известно. Угол 6 соответствует
четырем возможным направлениям взрыва. В самом деле, примем середину
отрезка Л В за центр окружности радиуса О А и перенесем угол 9 в О. Полу-
чаем Ех как одно из возможных направлений Е. Очевидно, что точка М, по-
лученная на окружности в месте пересечения ее с прямой ОЕХ, окажется на
асимптоте гиперболы с вершиной S, которая совпадает с проекцией точки М
на ОА. Чтобы уничтожить всякое сомнение относительно направления, нужно
иметь третью станцию, которая вместе со станцией В будет сообщать четыре
других возможных направления (92) и со станцией А — еще четыре направле-
ния (93). Таким образом, мы будем располагать тремя значениями 9:
91, 02 и 93, дающими 12 направлений. Нанеся их на чертеж, можно убедиться,
что только три из них пересекутся в точке Е. Для большей надежности сле-
дует предусмотреть четвертую станцию D. Тогда мы получим шесть разно-
стей времени и шесть углов 9 с 24 возможными направлениями, из которых
только шесть пересекутся в точке Е. Эту точку окружает многоугольник
ошибки, который будет тем меньше, чем точнее измерена разница во времени.
взрывы на расстоянии 500 км мощностью от 1 до 1000 кт),
все же останутся электромагнитные возмущения в среднем
по одному в день, характер которых будет напоминать
сигналы, порождаемые взрывом. Поэтому вероятность по-
ступления ложного сигнала в секунду равна
1
Р1 ~ 86 000 *
При 10 достаточно сильных землетрясениях в год ве-
роятность ложного сигнала в секунду равна
_ 10
р2 ~ 365 • 86 000 •
93
Рис. 4. 15. Схема устройства одной станции системы АОАВ.
Рис. 4. 16. ЛОРАН (Long Range Navigation)—система навигации с
гиперболическими сетками — имеет радиус действия 1850 км. С ее
помощью можно определить географическое положение движуще-
гося тела — лодки или самолета с точностью до нескольких сотен
метров.
— движущийся объект, местоположение которого требуется определить.
В точке М находится главная станция, в точке X — подсобная. Движущийся
объект посылает импульсы Р\ и Импульсы Р\ испускаются синхронно с
импульсами, посылаемыми станцией Л1, а импульсы Р2—с импульсами, посы-
лаемыми станцией X. Измерение расхождения во времени между импульсами
Pi и Р2 служит для вычисления угла 2 <р. Расстояние, соответствующее опре-
деленному расхождению во времени, равно градиенту гиперболической сетки
в точке R, т. е. £=150 зтсрм/мксек. Если R неподвижен, географические
координаты его и, следовательно, расстояние от радиопередатчика (по боль-
шому кругу) известны, можно высчитать время, необходимое для того, чтобы
сигнал, посланный из М, пришел в R. Задерживая на такое же время сиг-
налы, посылаемые из R, можно добиться синхронности с сигналами времени,
периодически посылаемыми станцией М. Так, в частности, проверяется местное
время.
Вероятность совпадения во времени двух независимых
сигналов
Рз = Р1 ’ Р2*
Иначе говоря, нужно было ожидать 1/р3 сек, или 10000
лет, чтобы иметь возможность наблюдать подобное совпа-
дение на территории, где грозы и подземные толчки так же
часты, как в Париже. Правда, мы говорили о средних зна-
чениях. Случайно двойные сигналы могут появиться и
раньше 10 000 лет. Но необходимо еще совпадение двух
ложных сигналов в пространстве.
Предположим, что три станции электромагнитного обна-
ружения расположены на расстоянии 500 км одна от дру-
гой, как показано на рис. 4.14.
Решая треугольник классическим способом, вычислим
место Ем электромагнитного возмущения. Аналогично най-
дем эпицентр Es сейсмического толчка. Очевидно, что вся-
кий раз, когда значения Es и Ем различаются на несколько
километров, случайного совпадения двух явлений во вре-
мени недостаточно, чтобы подать сигнал тревоги.
Подсчитаем все же вероятность совпадения двух неза-
висимых явлений в пространстве и во времени. Предпо-
ложим, что радиус обнаружения равен 500 км. Сейсмиче-
ская волна Р придет не позднее чем через 50 сек после элект-
ромагнитного сигнала, который будет получен мгновенно,
так как он распространяется со скоростью 300 000 км/сек.
Запрограммируем для вычислительной машины инструк-
цию пренебрегать любым сейсмическим сигналом, при-
шедшим позднее чем через 50 сек после электромагнитного
сигнала. Каждый из этих сигналов предварительно про-
шел через сито критериев и порогов и был воспринят как
возможный сигнал взрыва.
Предположим, что сейсмический сигнал пришел рань-
ше чем через 50 сек. Тогда возможно одно из двух: либо Ем
и Es совпадают, что означает тревогу, либо они не совпа-
дают, — значит речь идет о подземном толчке в какой-то
части земного шара, который был зарегистрирован в тече-
ние 50 сек после сигнала электромагнитного возмущения,
которое произошло в другом месте.
В первом случае вероятность того, что тревога все же
ложная, равна
Р _ j 0 Pi • 50 р2 _ g . iq_io в саунду,
95
Рис. 4. 17. Система обнаружения с одной станцией приема сиг-
налов. R — линии задержки; — селектор азимута; Ар —усили-
тель и формирующее устройство.
т. е. ложная тревога такого рода происходит каждые 1/Р=
=200 лет. Это значительно лучше, чем один раз в 10 лет,
что, как было указано в начале этой главы, вполне приемле-
мо и даже желательно.
4. 12. РАЗВЕТВЛЕННАЯ СИСТЕМА АОАВ
На рис. 1.3 показано, как на земной поверхности опреде-
ляется кратчайшее расстояние (расстояние по большому
кругу) между двумя станциями. Это и есть то расстояние,
которое пробегут электромагнитные волны от станции-
излучателя до станции-приемника. Именно так вычисляют-
ся расстояния между станциями Д, В, С, а также между
каждой из них и эпицентром взрыва Е{ (рис. 4.14).
96
Рассмотрим систему, состоящую из четырех станций,
находящихся, скажем, в Париже, Лондоне, Гамбурге и
Болонье. На рис. 4.15 дано схематическое изображение
устройства каждой из этих станций. Антенна 1 принимает
сигнал и фильтрует его в фильтре F, Если F пропускает
сигнал, он дискриминируется1 в Dz. В противном случае
он может быть каталогизирован и подвергнут анализу в
Ме,что будет содействовать увеличению наших познаний
в вопросах, касающихся гроз.
С помощью антенны 2 станция получает закодирован-
ные сообщения от трех других станций. Эти сообщения
расшифровываются в Dc, датируются и нумеруются с
помощью часов Tz. Как только запросчик 11 выявляет сов-
падение приема «сигнал» между четырьмя станциями, он
посылает сообщение в вычислительное устройство Со. Пос-
леднее высчитывает разницу во времени поступления сиг-
нала на станции Л, В. С и D. Антенна 3 получает сигналы
синхронизации от единой часовой сети (рис. 4.16), что
позволяет точно вычислить расстояние до точки взрыва.
Затем вычислительное устройство через 12 запрашивает
сейсмограф S в течение отрезка времени, равного част-
ному от деления расстояния на скорость волны Р. Одно-
временно вычислительное устройство С 0 кодирует это сооб-
щение и посылает его через CD и антенну 4 трем другим стан-
циям, информируя их о получении точно в такой-то момент
такого-то сигнала, который совпадает (или не совпадает) с
сообщениями, пришедшими в Dc от других станций.
Если в предусмотренный отрезок времени сейсмограф S
регистрирует толчок, вычислительное устройство информи-
рует о нем другие станции и вычисляет координаты эпи-
центра. Координаты эпицентра, полученные при обработке
сейсмического или электромагнитного сигналов, записы-
ваются на двух светящихся табло. На третьем светящемся
пульте будет указана мощность бомбы, вычисленная двумя
способами. На этих же пультах записываются также ана-
логичные измерения, выполненные другими станциями.
Время взрыва указано в Тт.
Сигналы сейсмического маятника Р, которые не будут
приняты в S, могут подвергнуться каталогизации и анализу
1 Дискриминацией называется выявление различия между
группами объектов — в данном случае между импульсами по их
форме. — Прим. ред.
4—255
97
в Ms . Обработка подобных данных увеличит наши знания
о землетрясениях и усовершенствует критерии дискрими-
нации.
4. 13. СИСТЕМА АОАВ С ОДНОЙ СТАНЦИЕЙ ОБНАРУЖЕНИЯ
На рис. 4.17 показана система обнаружения, основан-
ная на том же принципе, что и предыдущая, но с одной
только станцией приема сигналов. Система Е, о для опре-
деления азимута источника Е состоит из трех антенн, по-
мещенных в вершинах равностороннего треугольника со
стороной b — X/10. При X = 30 км, т. е. при частоте 10 кгц,
b = 3 км. Азимут источника сигнала определяется с по-
мощью соответствующих задержек, обеспечивающих сов-
падение сигналов от антенн 1, 2 и 3 или А, В и С, показан-
ных на рис. 4.18.
Разности времен поступления сигнала на антенны про-
порциональны разности расстояний от источника Е до
этих антенн:
dB dA —- с Л
dc — dB = с \t2\
d с— dA — с
где с — скорость света, т. е. 3-1010 см/сек.
Вычисляем:
1
dA = (7?2 -|_ Г2 _ 2Rr cos 6) 2 ,
1
dB = [7?2.+ Г2 _ cos (120 — 6)]2,
1
dc = [7?2 + г2—2Rr cos (120 + 6)]2.
Три всенаправленные антенны, установленные в виде
равностороннего треугольника, получают электромагнит-
ный импульс и обрабатывают его по методу Е, <р (рис. 4.18).
Систему обнаружения дополняют сейсмические часы
Pi, Р2 и Р3, также расположенные в вершинах треугольни-
ка, стороны которого равны нескольким километрам. Си-
стема на рис. 4.18 идентична системе на рис. 4.15, но упро-
щена за счет отсутствия трех других станций.
98
Рис. 4. 18. Источник электрического возмущения находится очень
далеко и его азимут 0 неизвестен. Запаздывания по отношению к
антенне А равны —для антенны В: ВВ' — = 2acos(04-30°);
для антенны С: СС' = сД/2 = 2 a cos (0 — 30°), т. е. т1 = Д/1 =
= “'У 3 cos0 — sinO) и т2 = д t2 = —(]/ 3 cos 0 + sin6). Зная и т2,
вычисляют т2 — и т2 + и получают 0 = arctg]/3 -
4. 14. МНОГОЧИСЛЕННЫЕ ВЗРЫВЫ
При многочисленных взрывах вероятность ложной тре-
воги еще более ничтожна, чем при одном взрыве. Однако
если число взрывов в минуту очень велико, электромаг-
нитные сигналы еще можно отделить друг от друга, но
сейсмические сигналы будут накладываться друг на друга.
Следовало бы найти другое явление, которое могло бы
распространяться со скоростью света, длиться не более
одной или двух секунд и обнаруживаться на большом рас-
стоянии. Могло бы подойти такое, которое вызывает изме-
нение земного магнитного поля, если будет доказано, что
взрывы, производимые на малой высоте, заметным обра-
зом воздействуют на магнитное поле. Об этом говорилось
в конце третьей главы.
4. 15. РОЛЬ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА
Находясь перед световыми табло (рис. 4.15), человек-
наблюдатель должен отметить совпадение географических
координат эпицентра взрыва, сообщенных четырьмя стан-
4*
99
циями, и почти полное совпадение значений мощности, вы-
численных каждой станцией. Его роль, таким образом,
будет сравнительно проста. Ему надлежит решить — дол-
жен он или нет подавать сигнал тревоги. Для того чтобы
свести возможность ошибки наблюдателя до минимума,
перед ним помещается световое табло, разделенное на клет-
ки. При совпадении электромагнитных и сейсмических
сигналов во времени на карте района зажигаются соответ-
ствующие клетки.
ГЛ AB A 5
УСПЕХИ И ЗАТРУДНЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИИ
5. 1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Несколько лет тому назад стая перелетных птиц вызва-
ла тревогу в радиолокационных центрах Канады и США.
По скорости перемещения группы можно было бы догадать-
ся о том, что это такое. Тем не менее истребители-перехват-
чики поспешили ей навстречу и почти повсюду был дан
сигнал неполной тревоги. Через час все команды были от-
менены, и снова воцарилось спокойствие.
Каковы же в действительности «способности» радара?
Попытаемся разъяснить этот вопрос, не слишком его ус-
ложняя.
5. 2. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАДИОЛОКАЦИИ
Слово «радар» образовано из начальных букв следующих
слов: Radio Detecting and Ranning— метод, который поз-
воляет обнаружить объект и определить расстояние до него
при помощи электромагнитного эха. Заметим сразу, что
эхо может порождаться предметом, один из размеров ко-
торого не меньше длины падающей волны.
Так как электромагнитные волны распространяются со
скоростью света, т. е. 300 000 км/сек, длина волны равна
частному от деления этой скорости на частоту. Например,
частота 300 Мгц соответствует длине волны 1 м. Следова-
тельно, она непригодна для обнаружения перископов по-
груженных подводных лодок. Принцип радарного уст-
ройства был запатентован еще в начале века, но реализован
только к 30-м годам, когда технический прогресс предоста-
вил соответствующие возможности.
Нужды второй мировой войны дали мощный толчок
для развития этого метода обнаружения самолетов и ко-
раблей, так что в начале 1940 г. в Великобритании специаль-
101
но в данной области работало около 250 000 человек. Мож-
но считать, что все усилия принесли плоды, так как битва
за Англию была выиграна в воздухе именно благодаря ра-
дару. С появлением Фау-1 стрельба орудий ПВО, автома-
тически управляемых радаром, позволяла уничтожать 95%
снарядов — это и есть вторая из трех сфер использования
радара. Третья сфера действия радара — в пределах мор-
ского ведомства: с радаром связан ряд замечательных мор-
ских сражений.
Отражение радиоволн от поверхности воды гораздо
меньше, чем от твердой земной поверхности, и до такой
степени, что любая часть судна, выступающая из воды,
видна на экране радара. Чтобы избежать этого, нацисты
укутывали рубки, перископы и шнорхели подводных лодок
поглощающей материей. Это было началом разработки спо-
собов антирадарной маскировки.
5. 3. ДИПОЛЬНЫЕ ПОМЕХИ
Как только Королевский воздушный флот смог перейти
в наступление, перед Великобританией встала новая зада-
ча — научиться обманывать радиолокационное наблюдение.
Первое противорадарное средство было скорее тактиче-
ского характера: самолеты летали очень низко, с риском
зацепиться за колокольню или потерпеть аварию из-за
нехватки горючего, так как его потребление на малой вы-
соте очень велико. Этот прием особенно успешно приме-
нялся в морских атаках, когда самолет мог почти касаться
поверхности.
Вскоре был изобретен новый, оказавшийся удачным,
способ. Самолеты выпускали полоски металлизированной
бумаги, которые рассеивались в небе. Они долго летали в
воздухе и посылали радарные сигналы. Экраны радиоло-
каторов насыщались сигналами отражения, а следы само-
летов терялись в фоновом шуме, создаваемом этими полос-
ками.
Сначала эту хитроумную выдумку назвали в честь изоб-
ретателя «виндоу», а затем переименовали в «чафф»1. По-
лоски, которые хорошо знали те, кто испытал налеты союз-
1 Слово «chaff» (чафф) в английском языке означает мелко на-
резанную солому, мякину и т. п. — Прим. ред.
102
Рис. 5. 1. Отражение радиолокационных волн от самолета, облу-
чаемого источником Е. Пунктиром показаны лепестки приемной
станции R.
ных войск вовремя немецкой оккупации, впоследствии усту-
пили место маленьким диполям.
Поверхность отражения S в см2, образованная облаком
чаффа, содержащего N диполей, дается соотношением
S = 0,18 X2 2V,
где X — длина волны радиолокатора в см.
Если длина диполей равна половине длины волны, ко-
торая известна заранее, то получаем
5 = 6,17—ju2,
где Р — вес диполей в а; п — частота волн локатора в кгц
5. 4. ВЕРОЯТНОСТЬ ОБНАРУЖЕНИЯ САМОЛЕТА
Самолет можно сравнить с эквивалентной поверхностью
S антенны для определенного диапазона частот. Один бом-
бардировщик в зависимости от типа имеет эквивалентную
поверхность от 20 до 200 м2.
Но самолет не изотропный отражатель. В зависимости
от конструкции и ориентации он отражает преимуществен-
но в одном направлении. На рис. 5.1 показан частный
случай отражения радиолокационных волн от самолета.
Чтобы быть наверняка обнаруженным на осциллографе,
изображение самолета должно быть во много раз интен-
сивнее, чем свечение экрана вокруг него. Это свечение,
или фоновый шум, вызывается принимающим устройством,
103
утойчивыми отражениями и иногда чаффом (дипольными
помехами, см. § 5.3).
Предположим, что можно довольствоваться вероят-
ностью ложного сигнала, равной 10-4; тогда вероятность
обнаружения самолета pd будет изменяться в зависимости
от величины соотношения сигнал/шум (5#), выражаемого
в дб1.
Pd S N
0,05 5
0,60 10
0,99 13
Так как радар является «активным» способом обнаруже-
ния, то пилот самолета имеет возможность узнать не толь-
ко то, что он попал в луч радиолокатора, но и частоту этого
луча. Имея в своем распоряжении несколько видов чаффа,
летчик выпускает те, которые соответствуют данной час-
тоте. Таким образом он увеличивает фоновый шум на наблю-
дающем за ним катодном экране. При уменьшении Здг умень-
шается вероятность обнаружения соединения самолетов.
Очевидно, что чем больше эквивалентная поверхность
самолета, тем больше требуется чаффа, чтобы замести его
следы. Но нетрудно догадаться, что есть и другое средство—
уменьшить площадь отражающей поверхности.
5. 5. ИСКУССТВЕННОЕ ОСЛАБЛЕНИЕ РАДИОЛОКАЦИОННОГО
ОТРАЖЕНИЯ
Все космонавты знают о существовании явления «black-
out», т. е. прерывания связи между землей и космическим
кораблем во время его вхождения в атмосферу. Наэлектри-
зованная плазма, которая образуется на внешней поверх-
ности объекта, поглощает электромагнитные излучения и
мешает космонавтам сохранять контакт с контролирую-
щими наземными центрами.
Итак, существуют вещества, которые могут поглощать
электромагнитные волны совершенно так же, как некото-
рые экраны могут заглушать шум жилого помещения или
уничтожать акустическое эхо.
1 дб —десятая часть бела (децибел). Это единица логарифми-
ческого масштаба с основанием 10. Так, 2 бела = 20 дб, что соответ*
ствует множителю 102 ™ 100.
104
Известно, например, что некоторые радиоволны отра-
жаются от ионизированных слоев верхней атмосферы. Эти
отражения изменяются в пространстве и времени в зави-
симости от солнечного излучения, которое ионизирует мо-
лекулы воздуха.
Полное отражение перпендикулярно падающих лучей от
наэлектризованного слоя достаточной толщины происхо-
дит при определенной зависимости между числом N свобод-
ных электронов в кубическом сантиметре объема и часто-
той v в Мгц согласно выражению
1
v 100 •
Эту зависимость можно проиллюстрировать следующими
примерами:
v, Мгц
70 6. ю7
1 000 1,2-ЮЮ
3 000 1,0.10й
10 000 1,2-1012
Когда N превосходит указанную величину, падающий
луч отражается.
Следующая таблица дает некоторые значения частот
современных радиолокаторов.
Диапазон Частота, Мгц Длина волны, см
Р 400—450 75
L 1200—1300 25
S 2700—3100 9,5
С 5250-5350 6,0
X 10 000 3,0
к 20 000 1,5
Ослабление луча радиолокатора вызывается многими
причинами. Прежде всего это расстояние, с увеличением
которого луч все более и более рассеивается. Затем — по-
глощение водой, которая находится во взвешенном состоя-
нии в воздухе, и, наконец, — свободные электроны, кото-
рые захватывают энергию луча и частично вновь излучают
ее неупорядоченным образом.
Результатом любого ослабления является нарушение
наблюдаемого изображения, как если бы речь шла об
105
уменьшении эквивалентной поверхности отражающей ми-
шени от значения So до значения S. Это ослабление вы-
ражается в уменьшении радиуса обнаружения радиолока-
тора от значения 7?0 ДО значения R, т. е.
R
Приведем некоторые примеры:
Ослабление А, дб S R
50 Ro
10 0,10 0,56
13 0,05 0,47
17 0,02 0,38
20 0,01 0,32
23 0,005 0,27
30 0,001 0,18
5. 6. МАСКИРОВКА БОМБАРДИРОВЩИКА
Рассмотрим радиолокационную станцию наблюдения
радиусом Rq = 360 км, следящую за самолетом-бомбар-
дировщиком, который снабжен радиолокатором с радиусом
действия 25 км. Допустим, что этот самолет снабжен одним
или многими средствами маскировки, состоящими в том,
что он искусственно ослабляет сигнал на 20 дб, иначе говоря,
он отражает лишь сотую часть той энергии, которую спо-
собен послать без маскировки.
Рис. 5. 2. Бомбардировщик может обмануть бдительность радио-
локатора при помощи камуфляжа. Таким образом радиус действия
радиолокатора в 360 км мо^ет быть уменьшен втрое. Окончатель-
ное наведение осуществляется с помощью телевизионной камеры,
расположенной в головной части ракеты. Последние модели снаб-
жены противолокационной самонаводящейся головкой и имеют ра-
диус действия 150 км при высоте 15 000 м.
106
Рис. 5. 3. Экран радиолокатора, установленного в аэропорту
Орли, без устранения и с устранением устойчивых отражений.
Луч антенны направлен под углом 50° к земле; Г) — расстояние между кон-
центрическими кругами (равно 9 км); X — изображения самолетов, оставля-
ющие след на экране.
Рис. 5. 4. Два экрана радиолокатора приземления с неудален-
ными устойчивыми отражениями.
Из таблицы на стр. 106 видим, что радиус обнаружения
падает с До О,32-/?о = 120 юи. Таким образом, самолет
может безнаказанно приблизиться на расстояние 120 км
от радиолокатора и бомбардировать при помощи бортового
локатора объект внутри круга, который находится под
защитой радиолокационного поста наблюдения, как по-
казано на рис. 5.2.
Если ко всему этому прибавить, что самолет имеет воз-
можность послать снаряд «воздух — земля» задолго до то-
го, как он приблизится к цели, то совершенно ясно, что
описанный способ противовоздушной обороны в данном
случае будет неэффективным.
5. 7. КОНТРМЕРЫ И РАДИОПРИМАНКИ
Бесспорно, контрмеры существуют. Чтобы показать
это, обратимся снова к чаффу. Отраженные сигналы чаффа
можно отличить от отраженных сигналов самолета. Оче-
видно, что скорости перемещения этих двух объектов зна-
108
чительно отличаются одна от другой. Чафф движется толь-
ко под действием ветра и силы тяжести и, следовательно,
представляет собой сравнительно неподвижную отражаю-
щую поверхность, сигнал от которой можно принять за
устойчивое отражение.
Существует простой способ уничтожить его изображе-
ние на катодном экране. Для этого применяется экран, сос-
тоящий из множества флуоресцирующих клеток. Выберем
клетку, на которую в момент падает поток электронов.
Электроны ускоряются напряжением +7. В момент
если цель почти неподвижна, в этой клетке будет устойчи-
вый сигнал. Хитроумное электронное устройство компенси-
рует этот поток электронов, и клетка снова становится тем-
ной. Напротив, если цель подвижна, то в промежуток вре-
мени между /1 и t2 пятно переместится в соседнюю клетку.
Короче, след оставляют только подвижные предметы.
Рис. 5.3—5.6 иллюстрируют сказанное.
Нужны были новые контрконтрмеры, и они не заста-
вили себя ждать. Чафф превратился в «перепелку» —
ложный отражатель, привязанный к самолету (рис. 5.7).
Отражателей может быть несколько, пассивных или актив-
ных. Самолет тянет за собой отражатели на различных рас-
стояниях. Чтобы их отражающая поверхность была ана-
логична отражающей поверхности самолета, их снабжают
небольшими, хорошо отражающими уголками или миниа-
тюрными передатчиками, настроенными на частоту радара
противника. А сбоку движутся уменьшенные модели само-
летов, столь дорогие любителям полетов, управляемых на
расстоянии.
Эти отраженные сигналы аналогичны сигналам направ-
ляющего самолета, и только истребитель-перехватчик
может различить замаскированный объект. Например,
уголок со стороной 30 см имеет эквивалентную поверхность
5 м2 в диапазоне S и 30 м2 в диапазоне X. Он сможет имити-
ровать бомбардировщик или истребитель с эквивалентной
поверхностью S порядка 10 м2.
Что касается ложных отражателей, снабженных постоян-
но работающими передатчиками, или «глушилками» мощ-
ностью 200 вт, то они могут защитить большой бомбарди-
ровщик с поверхностью S = 200 ж2, в то время как для
истребителя-бомбардировщика достаточно 20 вт. Примене-
ние ложных отражателей для ракет более сложно — анти-
ракета станет решающим оружием будущего.
109
Рис. 5. 5. Два экрана радиолокатора приземления с удаленны-
ми устойчивыми отражениями
Рис. 5. 6. Частичное увеличение изображения радиолокатором
во время последней стадии приземления (с устраненными устойчи-
выми отражениями).
Рис. 5. 7. Самолет сбрасывает «перепелку» (электромагнитную
радиоприманку).
Ракета, не запеленгованная радаром или спутником в
момент запуска (см. гл. 6 и 8), становится все более неуло-
вимой. В момент вхождения в атмосферу недалеко от своей
цели она может выпускать ложные отражатели.
Как отличить ложные отражатели от настоящей раке-
ты, несущей ядерную бомбу? Известно, что предельная
скорость V падающего тела в не слишком разреженном
воздухе тем больше, чем больше его плотность и меньше
поверхность. Эта скорость дается соотношением
где масса т равна произведению объема на плотность, т. е.
4/3 кгЫ (предполагается, что предмет имеет форму шара
радиусом г); k = 0,0027 мбар (м/сек)2 (в воздухе).
Кроме того, всем хорошо известны изменения, которые
претерпевают при стрельбе расчетные параболические тра-
ектории из-за сопротивления воздуха; уменьшение даль-
ности при этом достигает 60%.
Таким образом, ракеты в верхних слоях атмосферы бу-
дут отличаться от ложных отражателей прежде всего ве-
сом и затем, по мере вхождения в плотные слои атмосферы,
сопротивлением воздуха, направленным по касательной к
траектории и противоположно направлению скорости R=
— —mf (У). Антиракета должна с помощью бортовой вы-
числительной машины отличить ложные отражатели от
111
A
Рис. 5. 8. Горизонт, или радиус действия радиолокатора (объяс-
нения см. в тексте).
объекта, подлежащего уничтожению, и сделать это очень
быстро, так, чтобы заставить бомбу взорваться возможно
более высоко и как можно дальше от территории своей
страны.
5. 8. САМОНАВОДЯЩИЕСЯ ГОЛОВКИ
Обычно объект, подлежащий уничтожению, освещается
лучом радара. Часть отраженного луча перехватывается
самонаводящейся головкой ракеты, заранее направленной
на него. Очевидно, если самолет окружен многочисленными
ложными объектами — активными или пассивными, —ра-
кеты с таким же успехом направятся и на них. Таким об-
разом, самолет получит больше шансов выполнить свою
задачу.
Существует простая, но дорогостоящая контрмера:
снабдить самонаводящуюся головку инфракрасным фото-
элементом, который наведет ракету прямо на горячие вых-
лопные газы самолета. Но есть и контрконтрмера — само-
лет выпускает несколько петард1, они создают большой
тепловой эффект и превращаются в столько же ложных
инфракрасных объектов.
1 Петарда — пиротехническое устройство, которое взрывается,
не вызывая разрушительных эффектов. — Прим, рёд,
112
5. 9. РАДИОЛОКАТОРЫ ПРЯМОГО ВИДЕНИЯ
И С МНОГОКРАТНЫМ ОТРАЖЕНИЕМ ЛУЧА
Радар прямого видения ограничен горизонтом (рис. 5.8).
Из-за огромных размеров радиуса земли чертеж дан не
в масштабе. Рассматривая прямоугольный треугольник,
в вершине прямого угла С которого помещается радиопе-
редатчик, имеем
АВ2 = (7? + Л)2 - АС2 + СВ2 = R2 + h2 + 2Rh = г2 + R\
откуда
г2 - h2 + 2Rh.
Величина А2 очень мала по сравнению с 2Rh, пренебрегаем
ею и получаем
АС = г = (27?/г)^ = 3550/г"2 (ж).
С Эйфелевой башни (Л = 300 м) в ясную погоду гори-
зонт виден вплоть до 61,5 км. Вследствие небольшого ис-
кривления радарных волн электромагнитный горизонт не-
сколько шире, чем оптический. Можно сказать, что радио-
локатор, установленный на земле на расстоянии 62 км
от Парижа, теоретически может запеленговать вершину
Эйфелевой башни. А радиолокатор, установленный на вер-
шине башни, сможет обнаружить самолет, летящий на вы-
соте 10 000 м на расстоянии
1
3350 (300 + 10 000) 2 = 355 000 м == 355 км.
Теоретический радиус действия должен соответство-
вать мощности радиолокатора, которая зависит от энергии,
сообщенной антенне, коэффициента усиления последней,
используемой частоты и фонового шума приемного устрой-
ства. Предел мощности особенно актуален для радиолока-
торов, находящихся на борту самолета (рис. 5.9 и 5.10).
Радиолокатор, основанный на множественных отраже-
ниях, показан на рис. 5.11. Каждое отражение от земной
поверхности и верхних ионизированных слоев атмосферы
дает сигнал на экране осциллографа, как указано на ри-
сунке. Если в нескольких тысячах километров от передат-
чика луч перехватит ракету, самолет или ядерный взрыв,
возврат луча будет нарушен. Радиолокаторы этого типа,
113
Рис. 5.9. Радиолокатор, находящийся на борту самолета.
Купол диаметром 6 м во время полета вращается со скоростью 6 об/мин. Он
может быть и неподвижным; в этом случае луч поворачивается с помощью
электронной развертки. Радиолокатор, находящийся в куполе, определяет
высоту и азимут цели, а также следит за многочисленными объектами с
помощью электронного оборудования и миниатюрной вычислительной машины
Рис. 5. 10. Другой тип радиолокатора на борту самолета, пред-
назначенный для наблюдений за зоной операций; его экран можно
фотографировать и составлять электромагнитные топографические
карты.
Ионосфера
Рис. 5. И. Система множественных отражений, которая позво-
ляет очень мощному радиолокатору обнаруживать возврат сигна-
лов от объектов, расположенных на расстояниях, превышающи ч
9000 км.
разумеется, обладают колоссальной мощностью и соответст-
венно огромными размерами (рис. 5.12—5.14)1.
Прохождение луча в прямом и обратном направлении на
расстоянии, превышающем в данном случае 10 000 км, в
атмосфере, поглощающей луч, стало подлинной проблемой.
Это поглощение тем больше, чем меньше длина волны ра-
дара, достигающая, например, размеров капли воды. Впро-
чем, это свойство используется только в метеорологических
радиолокаторах.
Максимальный радиус действия радиолокатора, зави-
сящий от атмосферных условий, указывает ту область, в
которой можно выбирать значение еще одного параметра —
мертвого времени. Речь идет о том, что в момент приема
отраженного сигнала нельзя производить передачи. Если
импульс длится, например, 10 мксек, то мы не сможем полу-
1 Этот вопрос изложен автором неточно. — Прим. ред.
115
Рис. 5. 12. Радиолокационная станция в открытом океане.
Рис. 5. 13. Сверхмощная радиолокационная станция.
Рис. 5. 14. Радиолокационная станция в Туле (Гренландия).
чить сигнал, отраженный от предмета, находящегося на
расстоянии 1,5 км. В самом деле, электромагнитному сигна-
лу нужна 1 мксек, чтобы пробежать расстояние 0,3 км, и,
следовательно, ему потребуется 10 мксек, чтобы пройти
путь в прямом и обратном направлении, если предмет на-
ходится на расстоянии 1,5 км от радиолокатора.
Если максимальный радиус действия радиолокатора
150 км, то путь луча туда и обратно продлится 1 мсек.
Следует переждать этот отрезок времени, прежде чем по-
сылать новый импульс. В данном случае мертвое время для
передачи равно 1 мсек и посвящено приему. Если возврат
импульса происходит через 100 мксек после прекращения
передачи, которая продолжалась лишь несколько микро-
секунд, значит цель находилась на расстоянии
100 А г, 1 г
—-— . 0,3 = 15 км
в тот момент, когда пучок лучей был отражен, т. е. 50 мксек
назад. Тем временем объект переместился, а последова-
тельные отраженные сигналы, которые появляются на ка-
117
"Датчик - приемник"
Рис. 5. 15. Эффект Допплера—Физо, вызванный движущимся
объектом С. Радиоволны испускаются локатором из точки Е. Эффект
измеряется в приемнике R и зависит от скорости объекта и от часто-
ты волны, посылаемой из точки Е (см. текст).
тодном экране, дают возможность увидеть его положение
в пространстве и, следовательно, определить его ско-
рость и направление движения.
5. 10. ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ — ЭФФЕКТ ДОППЛЕРА—ФИЗО
Когда свистящий локомотив проходит мимо станции,
все находящиеся на перроне чувствуют, что во время при-
ближения локомотива звук становится более высоким. Пока
поезд проходит небольшой отрезок пути мимо вокзала,
частота звука почти не меняется, но во время удаления по-
езда звук становится более низким.
Движение локомотива способствует увеличению энергии
волн, распространяющихся в том же направлении, в ко-
тором движется поезд. Напротив, энергия волн, движущих-
ся в противоположном направлении, уменьшается
Это явление — общее для всех колебаний при любой
частоте. И, в частности, оно объясняет расширение линий
спектра, а также смещение к красному цвету спектраль-
ных линий, т. е. понижение частоты света, испускаемого
звездами нашей Вселенной.
Рис. 5.15 иллюстрирует указанное явление. Средний
путь между излучателем Е и приемником R (в данном слу-
Г18
чае отличном от излучателя) равен L. Волны, отраженные
объектом С, находящимся в положении 1 по пути АВ, при-
ходят в точку R со сдвигом фаз относительно волн, которые
прямо идут из точки Е по пути L. Сдвиг фаз, выраженный в
долях периода волны, равен разности путей (АВ—L), де-
ленной на длину волны. Он меняется в зависимости от вре-
мени, по мере того как объект С переходит из положения 1
в положение 2, а затем в положение 3.
Допплеровский сдвиг, или изменение частоты покоя v,
т. е. частоты, соответствующей неподвижному объекту С,
характеризует изменение во времени сдвига фаз. Это изме-
нение равно нулю, как было указано выше в примере про-
хождения поезда мимо вокзала или когда самолет находит-
ся в зените, значит
А У
Av = v —-,
с
где V — относительная скорость движущегося тела, ас —
скорость света или звука.
5. 11. АВТОМАТИЗАЦИЯ И ЭЛЕКТРОННЫЕ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
Чтобы представить, насколько сложно вести воздуш-
ное наблюдение во время военных действий и особенно в
наиболее критический момент — при внезапном нападе-
нии, приведем некоторые цифры.
Радиус действия обычного радиолокатора для объектов
с поверхностью отражения 10 м2 равен 250 км. Поверх-
ность полусферы такого радиуса равна 785 000 км2. Антен-
на локатора сможет наблюдать лишь часть этой огромной
поверхности.
Если ее возвышение равно 9° , а азимут — 2,5°, то луч
радара за несколько десятков миллисекунд покроет менее
1/2000 поверхности полусферы. В действительности он
обследует гораздо большую часть, так как наблюдаемая
плоскость не перпендикулярна радиусу-вектору. Так, на-
пример, можно охватить 16000 км2 за 80 мсек.
Если предположить, что воздушное соединение против-
ника рассредоточено с плотностью 1 самолет на 100 км2,
то окажется, что радиолокатор может уловить до 160 от-
раженных сигналов. Никакой наблюдатель не сможет ис-
пользовать столь обширную информацию. Здесь настоя-
тельно необходима электронная вычислительная машина.
119
Только машина может распутать этот клубок информа-
ции, измерить расстояния, определить направления, вы-
соты, отличить самолет-истребитель от бомбардировщика
и т. д. Только она в состоянии за несколько секунд на-
править определенную противовоздушную батарею или
одного из истребителей-перехватчиков против определен-
ного самолета. Кроме того, она может следить за хо-
Температура, V
Рис. 5. 16. Относительная влажность (%), необходимая для обра
зования конденсационного следа в зависимости от высоты самолета
и температуры воздуха на этой высоте. Исследования были проведе-
ны с помощью реактивного самолета, использующего специальное
топливо,
120
дом боевой операции и, в частности, отличать своих
истребителей от вражеских самолетов при помощи прие-
мов опознавания, о которых будет идти речь в гл. 6. В каж-
дый данный момент она будет знать о положении на взлет-
ных площадках и противовоздушных базах и определять
направление главного удара.
Обслуживающий персонал, вероятнее всего, станет вы-
ступать в качестве наблюдателей, вводящих определенную
информацию в запоминающее устройство. А машина будет
изменять, если это нужно, соотношение сил на поле боя,
указывать, что надо делать в первую очередь, подавать
сигналы тревоги на внутренних базах, мобилизовывать ре-
зервы и т. д.
Итоги операции и даже маневры самолетов и ракет будут
автоматически записываться на светящихся панорамных
табло. В наше время под бетонным укрытием на глубине
нескольких десятков метров в тиши, едва нарушаемой щел-
канием различных пишущих устройств, инженеры-элект-
ронщики в штатском заменяют молодых женщин в военной
форме и с наушниками, которые во время второй мировой
войны передвигали на картах макеты самолетов.
5. 12. ИНВЕРСИОННЫЕ СЛЕДЫ САМОЛЕТА
Так как в наши дни самолеты летают слишком быстро и
на слишком большой высоте, чтобы их можно было обна-
ружить по звуку, кроме радара, остается одно —определять
самолеты при помощи оптических устройств по следам от
конденсации выхлопных газов.
Можно ли уничтожить эти разоблачительные следы?
На каждый грамм сожженного жидкого топлива прихо-
дится 12 г выхлопного газа, содержащего 1,42 г водяного
пара. Капельки, конденсирующиеся из выхлопного газа,
быстро замерзают и след становится видимым лишь при
соблюдении следующих условий:
1. Благоприятная температура . и влажность воздуха
(рис. 5.16).
2. Концентрация ледяных кристаллов1 от 0,004 до
0,010 г на кубический метр воздуха.
1 Конденсация газа происходит быстро только при наличии
зародышей, которыми в данном случае служат присутствующие в
воздухе на высоте ледяные кристаллы, — Прим, ред.
121
Выход колебаний,
высокой частоты
Рис. 5. 17. Схема и общий вид магнетрона (см. текст).
3. Диаметр кристаллов должен быть больше 170 мк, и
при этом, разумеется, необходимо, чтобы было достаточно
солнечного или лунного света.
Если это необходимо, на борту самолета устанавливают-
ся специальные приспособления. Во время военных дейст-
вий или при выполнении специальных задач наблюдения
или опознавания на самолет погружают некоторые вещест-
ва; последние, хотя и не уничтожают полностью эти следы,
слишком заметные на фоне неба, но все же либо их ослабля-
ют, либо прерывают настолько, чтобы окончательно запу-
тать.
5. 13. ИСТОЧНИКИ КОЛЕБАНИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ
В РАДИОЛОКАЦИИ
Почему потребовались два десятилетия, чтобы реализо-
вать патенты на радары? Решающую роль здесь играли
размеры осцилляторов1. В самом деле, по мере того как
уменьшается длина волны электромагнитного излучения, в
той же пропорции должны уменьшаться размеры анодного
и сеточного контуров в классических осцилляторах. Толь-
ко изобретение магнетрона сделало возможной реализа-
цию радиолокатора. К созданию магнетрона привело стрем-
1 Осциллятор —колебательная система; в данном случае имеют-
ся в виду устройства, в которых возбуждаются электромагнитные
колебания. — Прим. ред.
122
ление сгруппировать все нужные свойства в одной камере.
В медном блоке устраивают резонансные полости R
(рис. 5.17). В центральной полости находится катод —
излучатель электронов. Сам блок служит анодом и по-
мещается в воздушный зазор магнита. Это заставляет элект-
роны вращаться вокруг магнитных силовых линий. В своем
движении электроны передают энергию каждому резона-
тору R.
Таким образом можно сообщить колебаниям почти по-
ловину электрической мощности, постоянно приложенной
между катодом и анодом. Отсутствие сетки позволяет из-
бегать тлеющего разряда и применять напряжение в несколь-
ко десятков киловольт. Импульсный режим, в котором
должен работать такой прибор,приводит к тому, что его мощ-
ность достигает десятков тысяч киловатт в течение несколь-
ких микросекунд.
Этот замечательный прибор в настоящее время находит-
ся под угрозой «свержения строка», так как создан новый,
твердотельный прибор, основанный на эффекте, который
был открыт инженером Ганном в 1964 г.1
Он состоит в том, что в кристалле мышьяковистого гал-
лия возбуждают электрические колебания с частотой от
1000 до 6000 Мгц, прикладывая к нему сильное постоян-
ное электрическое напряжение. Подсчитано, что этот ос-
циллятор производит 107 вт/см?, а кристалл выдерживает
даже непрерывный режим работы.
1 Здесь автор несколько увлекся: эффект Ганна — очень важ-
ное явление и имеет большое значение для техники. Но говорить о
том, что он может «свергнуть с трона» магнетрон, нет никаких осно-
ваний. — Прим. ред.
ГЛАВА 6
ОПОЗНАВАНИЕ СВОЙ-ЧУЖОЙ
6. 1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Опознавание друзей и врагов — это не психологическая
проблема, а нечто гораздо более серьезное. Летчики, сби-
тые ПВО своей страны, пехотинцы, расстрелянные собст-
венной артиллерией, увы, уже не могут об этом рас-
сказать!
Кокарды, мундиры со знаками различия, включая све-
тящиеся нашивки, можно подделать. Запросы по радио
и наблюдение за маневрами очень ненадежны, ведь против-
ник обычно использует радиопомехи, и маневр не всегда
удается осуществить. Не говоря уже о том, что преследо-
ватель может имитировать любые маневры и тем самым
избежать перехвата.
Что же остается? Воздушный коридор для своих само-
летов. Но это всего лишь досужие домыслы. Нельзя тре-
бовать от пилота, чтобы он, в пылу воздушного боя или
возвращаясь с задания, часто на поврежденной машине,
следовал по определенному коридору, на предписанной вы-
соте и пикировал с заданной скоростью.
Перед специалистами, непосредственно соприкасающи-
мися с этими проблемами, стоят серьезные задачи. Одни
из них заняты усовершенствованием радиолокаторов, дру-
гие — лазерами, третьи — инфрафоном, а некоторые ре-
шительно выступают за использование пучков атомных час-
тиц. Так или иначе, но основная задача состоит в том, чтобы
сделать все возможное для установления тайного диалога с
самолетом, а не с пилотом. Томсон и Маркони разработали
вторичный радиолокатор, который позволяет автоматичес-
ки опознавать самолеты, снабженные радиоответчиком
(рис. 6.1).
Суть этого проекта оказалась столь широко известной,
что пессимисты придумали даже новую расшифровку за-
124
Рис. 6. 1. СЕКАР, или вторичный радиолокатор наблюдения, дает
возможность автоматически опознавать самолеты, снабженные ра-
диоответчиком системы опознавания, и определять их местоположе-
ние в трех измерениях без помощи членов экипажа.
главных букв IFF: вместо их значения «опознавание
свой — чужой»1 они стали говорить: «identify, file and
forget», т. e. «опознать, классифицировать и забыть».
6. 2. СВЯЗЬ С ПОМОЩЬЮ ПУЧКА АТОМНЫХ ЧАСТИЦ
Профессиональная склонность побуждает меня начать
именно с этого метода. Любая связь с помощью атомных
частиц на малой высоте вызовет поглощение их воздухом
и водяными парами. Вертикальный пучок поглощается ат-
мосферой так же, как десятиметровым слоем воды (в гори-
зонтальном направлении такое же поглощение происходит
на расстоянии 8,2 км). В табл. 6.1 показан максималь-
ный путь, проходимый электронами и протонами в возду-
хе в зависимости от их начальной кинетической энергии2.
Таблица 6.1
Максимальный путь, г/см2
Ео, Мэв Электроны Протоны
10 5 0,13
100 50 8,4
1 000 500 360
2 000 1000 900
3 000 1500 1 450
10 000 5 000 5 000
В табл. 6.2 подсчитано количество протонов N, которое
следует послать в одном импульсе, чтобы детектор с прием-
лемой чувствительностью в зависимости от расстояния от
источника протонов мог послать сигнал, достаточно разли-
чимый над фоновым шумом.
Таблица 6.2
Ео» Мэв Максимальный путь, г/см2 NTP воздуха, км
1400 500 4,1 4,6-107
2300 1000 8,2 1,3-IO1**
3200 1500 12,3 2,Ь1012
4100 2000 16,4 2,6-Ю14
1 По-английски: Identification Friend or Foe. — Прим. ред.
2 Для учета поглощения различными веществами максимальный
путь характеризуется не длиной в сантиметрах, а величиной, вы-
ражаемой в г/см2 — массой цилиндра из рассматриваемого вещества
сечением 1 см2 и высотой, равной длине максимального пути в сан-
тиметрах.
126
Если, например, длина максимального пробега элект-
ронов с энергией 2000 Мэв равна 1000 г!см\ т. е. 8,2 км
воздуха, получаем N = 1011 электронов в импульсе.
В космосе связь между спутниками возможна с помощью
частиц, обладающих энергией Е кэв на максимальном рас-
стоянии R = 4,7 Е3/8 км, т. е. 4,7 км для частиц с энер-
гией 1 кэв и около 47 км при Е = 1 Мэв.
6. 3. ИНФРАФОН
Телефон на инфракрасных лучах предложил Грэхем
Бэлл в 1880 г. Много раз впоследствии эта идея ставилась
на обсуждение, но только в 1935 г. Абади и Сцелл сумели
осуществить подобного рода связь для французской армии.
Однако приемники для этого излучения в тот период
еще не были достаточно хороши, и пришлось ждать до 50-х
годов, когда, наконец, появилась система, годная к упот-
реблению. В настоящее время существуют инфракрасные
переговорные устройства, используемые в промышленности
и на аэродромах вместо систем радио. Здесь нечего боять-
ся подслушивания — связь остается совершенно секретной:
вас может слышать только ваш собеседник, находя-
щийся на прямой линии видимости. Единственным неудоб-
ством этого средства связи является малый радиус дей-
ствия, который в хорошую погоду не превышает 15 км.
Существует много типов приемников, чувствительных к
инфракрасным лучам. Наиболее употребительными явля-
Микророн Наушники
Рис. 6. 2. Схема инфрафона.
/ — источник инфракрасных лучей; 2 — модулятор; 3, 6 — уси-
лители; 4 — линза; 5 — обнаружитель.
127
Рис. 6. 3. Прохождение инфракрасных лучей через атмосферу.
Процент прохождения в диапазоне 0—6 мк на расстояние до 2000 м
при 60% видимости соответствует общему содержанию в воздухе
17 мм воды. Процент прохождения инфракрасного излучения дан
в зависимости от длины волны.
ются ячейки из сульфида свинца PbS. Их чувствитель-
ность особенно высока для излучения с длиной волны от
0,8 до 3,5 мк. Напомним, что спектр видимых лучей — от
фиолетовых до красных — расположен между 0,4 и
0,8 мк = 0,0008 см =- 8000 А. Луч, испускаемый инфра-
красной лампой, модулируется по амплитуде, в некоторых
случаях модулируется ток, питающий лампу, либо осу-
ществляется прерывание постоянного инфракрасного луча.
Приемник в соответствии с модуляцией падающего пучка
изменяет свое электрическое сопротивление. Далее уси-
литель превращает колебания сопротивления в модулиро-
ванный сигнал, который воздействует на наушники. Опи-
санная схема показана на рис. 6.2. Передача в воздухе
затруднена из-за поглощения. Рис. 6.3 иллюстрирует ко-
эффициент ослабления на расстоянии 2 км в атмосфере,
содержащей на протяжении всего пути 17 мм воды. Это
соответствует 60% видимости для голубого света. Из ри-
сунка видно, что в определенных диапазонах инфракрас-
ного излучения, а именно между 2,5 и 3 мк, все излучение
поглощается углекислым газом и водой атмосферы, в то
время как поглощение на волнах от 3,3 до 4 мк почти от-
сутствует. Обнаружение при помощи инфракрасного излу-
чения применяется, например, в самонаводящихся голов-
128
ках ракет, при опознавании свой — чужой, обнаружении
реактивных снарядов в момент их запуска, при преследо-
вании с воздуха танков с помощью ракет «воздух — земля»
и т. д.
6. 4. ОБНАРУЖЕНИЕ РАКЕТ ПО ИНФРАКРАСНОМУ
ИЗЛУЧЕНИЮ
Ракеты с силой тяги, превышающей 40 т, во время
работы излучают инфракрасные лучи в диапазоне от 1,8
до 2,7 мк. Интенсивность излучения равна примерно 240 вт
Рис. 6. 4. Спектр излучения абсолютно черного тела при темпера-
туре Т от 600 до 2500° С.
1/2 6 —255
129
на килограмм тяги; оно распространяется во всех направ-
лениях. Так как температура «хвоста» ракеты достигает
почти 2000° С, спектр инфракрасного излучения содержит
и другие диапазоны (рис. 6.4), из которых один — очень
узкий: от 2,65 до 2,8 мк, обладающий слабой интенсив-
ностью (в 30 раз более слабой, чем предыдущий), — пред-
ставляет особый интерес. В самом деле, из рис. 6.3 видно,
что этот диапазон полностью поглощается нижними слоя-
ми атмосферы. Инфракрасный «часовой», наблюдающий за
взлетом ракеты с самолета или спутника, не увидит инфра-
красных лучей от земных источников, и вследствие этого
излучение ракеты не утонет в колоссальном фоновом шуме.
Будет обнаружено только инфракрасное излучение раке-
ты, которое не поглощается разреженными верхними слоя-
ми атмосферы.
6. 5. РАДИУС ДЕЙСТВИЯ ИНФРАКРАСНЫХ ПРИЕМНИКОВ
ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ РАКЕТ
Этот радиус выражается соотношением
\KN / СМ’
где / — энергия1, выделяемая при горении в рассматривае-
мом диапазоне инфракрасных лучей, А — поверхность оп-
тического приемника в см2, t — коэффициент пропуска-
ния линзы в этом диапазоне инфракрасных лучей, вклю-
чая потери от отражения, К — желаемый коэффициент
обнаружения по отношению к фоновому шуму инфракрас-
ного излучения, создаваемому другими источниками, /V —
фоновый шум аппаратуры, который можно значительно ос-
лабить, если поддерживать низкую температуру в прием-
ной камере при помощи жидкого азота.
В диапазоне длин волн, заключенном между 2,65 и
2,8 мк, / = 0,35-106 вт/стер для ракеты с силой тяги
135 т, А = 325 см2, t = 0,5, К = 5 и N = 4-10‘10 в tn, мы
получаем R = 1700 км на большой высоте, как показано
на рис. 6.5.
В табл. 6.3 указаны радиусы обнаружения в зависи-
мости от времени, прошедшего после запуска ракеты.
1 Как видно из дальнейшего, энергия (точнее мощность) вы-
ражена здесь в ваттах на единицу телесного угла (стерадиан) —
вт/стер. — Прим. ред.
130
Рис. 6. 5. Обнаружение ракеты, выпущенной в точке L с помощью
инфракрасного приемника на борту самолета, находящегося в точке
А, Первое обнаружение происходит в точке В; ВС — стадия слеже-
ния, которая дает возможность произвести анализ всей траектории.
4-2 6*
Таблица 6.3
Максимальный радиус обнаружения при помощи инфракрасного
излучения для ракеты, летящей с включенным двигателем.
Приемник на сульфиде свинца находится на борту самолета,
летящего на большой высоте со скоростью более 12 000 м/сек.
Время с мо- мента запуска, сек Высота полета, м Излучение «хвоста» Поверхностное излучение R, км
Т °с эфф Е t ,квт Т » ° С эфф Е f кет
66 15 000 2 200 11 000 170 60 16 000
120 260 000 2 100 5 700 300 310 12 000
165 120 000 2 000 920 250 48 5 000
245 240 000 1 900 100 160 22 1 600
280 300 000 1 900 100 130 16 700
365 450 000 0 0 100 10 63
Разница в энергии при практически неизменной температуре объясня-
ется разницей излучающих поверхностей, видимых на двух различных высотах
Фаза горения заканчивается через 280 сек, и температура
поверхности ракеты достигает порядка 400° К = 127° С.
Подсчитано, что при лучших условиях радиус наблюдения
после этого не превысит 100 км.
6. 6. СРАВНЕНИЕ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
ИНФРАКРАСНЫХ ПРИЕМНИКОВ И РАДИОЛОКАТОРОВ
У английского самолета «Канберра» два горячих сопла
расположены на расстоянии? м друг от друга. Два самолета
«Канберра», находящиеся на расстоянии 8 км от радиолока-
тора и летящие на расстоянии 1,6 км друг от друга, не будут
разделены в полосе частот X при диаметре антенны 27 см.
Но на таком же точно расстоянии инфракрасный приемник,
настроенный на 2 мк, с диаметром искателя 7,6 см сумеет
различить не только два самолета, но и каждый из четырех
моторов, как показано на рис. 6.6. Два самолета А и В с
интервалом 1,6 км друг от друга наблюдаются из точки С,
находящейся на расстоянии 8 км. Из вычислений следует,
что они едва будут различены радиолокатором.
132
Рис. 6. 6. Разрешающая способ-
ность, или минимальный угол, при
котором не сливаются изображения
для прибора на инфракрасных лучах
и для радиолокатора.
У самолета, летящего на большой высоте со скоростью,
более чем в 2,4 раза превышающей звуковую, температу-
ра обшивки около 230° С, и он может быть обнаружен с
помощью инфракрасных лучей независимо от своих сопел.
Хотя температура последних достигает почти 525° С, но
их поверхности крайне малы (порядка 0,05 ж2). У приемни-
ка на РЬТе (теллурид свинца), охлажденного при помощи
жидкого азота, чувствительность в 5 раз лучше, чем у при-
емника на PbS (сульфид свинца), и, следовательно, макси-
мальный теоретический радиус обнаружения будет еще
больше. 6
6. 7. ОБНАРУЖЕНИЕ РАКЕТ С ПОМОЩЬЮ СПУТНИКОВ
Подсчитано, что потребовалось бы около сотни спутни-
ков, вращающихся на полярных орбитах на высоте 480 км
с периодом обращения 1 час 35 мин для того, чтобы в лю-
бой момент один из спутников находился на расстоянии не
более 2000 км от какой-нибудь точки над заданной терри-
торией. Для этой цели мог бы подойти стационарный спут-
ник с суточным периодом обращения, но для этого нужно,
чтобы его орбита находилась на высоте 36 000 км. Однако
5—255
133
Рис. 6. 7. Схема аппарата для киносъемки со спутника.
После того как вся пленка на катушке В^ заснята и намотана на катушку В2,
проявитель перестает действовать и пленка перематывается в обратном на-
правлении — с В2 на В[. Начинают работать анализатор изображений А. Фото-
элементы СР и телепередатчик Т. С\ и Сг— кинокамеры; S — сушилка; R —
проявитель; М — зеркало.
на таком расстоянии он сообщал бы слишком неточные
сведения и, кроме того, ни одна страна не согласилась бы
терпеть над своей территорией подобного шпиона. На
рис. 6.7 приведена схема съемочного аппарата спутника.
Не следует забывать, что плоскость орбиты стационар-
ного спутника поворачивается под действием тройного гра-
витационного поля Солнце — Земля — Луна со скоростью
один градус в год. Необходимо примерно 500 г горючего в
год, чтобы сообщать спутнику корректирующую скорость
2,4 см/сек и поддерживать его в постоянном положении по
отношению к определенной точке Земли. 6
6. 8. СВЯЗЬ НА ВИДИМЫХ ЛУЧАХ
Между границей видимого спектра и границей спектра
инфракрасного обнаружения (0,8 и 3,5 мк соответственно)
существует полоса частот от 3,75-1014 до 8,75-1013 гц,
т. е. 288-106 Мгц. Для сравнения укажем, что диапазон час-
тот радиоволн длиной от 1 до 3 м равен 200 Мгц, а для волн
от 3 до 300 м он достигает только 100 Мгц. •
134
Рис. 6. 8. Одночастотный лазер.
Видна трубка и опоры рефлекторов. Стабильность частоты 10-8 поддерживается
в течение длительного времени с помощью регулирующего контура. Ресурс —
около 1000 час.
Появление лазера, «подвиги» которого являются темой
следующего раздела, открывает реальные перспективы для
создания сети связи посредством видимых когерентных
излучений.
6. 9. ЛАЗЕР
Мы не будем касаться истории изобретения мазера и
лазера1. Лазеры состоят из камеры усиления света, огра-
ниченной двумя зеркалами. Излучаемый свет обладает
редким свойством — он когерентен. Это свойство иллюст-
рируется рис. 6.9—6.11. Когерентность во времени поз-
воляет прибегнуть к гетеродинной технике, а когерентность
в пространстве позволяет подавать когерентный во времени
сигнал, порожденный полем, на которое настроена прием-
1 За эти открытия советские ученые Н. Г. Басов и А. М. Про-
хоров удостоены Нобелевской премии. — Прим. ред.
5* 135
Когерентный
Р и с. 6. 9. Когерентный и некогерентный свет во времени-
Когерентный.
Некогерентный.
Рис. 6. 10. Когерентный и некогерентный свет в пространстве.
Монохромати-
ческий
спектр
Когерентный
Рис. 6. 11. Когерентный и нексгерентный свет (распределение
интенсивности по частоте).
Рис. 6. 12. Угловой раствор луча антенны радиолокатора или
лазера.
ная антенна. Наконец, когерентность по частоте концент-
рирует всю энергию на одной длине волны, вместо того что-
бы рассеивать ее по спектру, как во всех классических ис-
точниках излучений.
Частота 1014 гц лазера в 109 раз больше, чем частота
обычных радиопередач, и соответственно в 107 и 104 раз
больше частот телевизора и радиолокатора, в результате
чего пучок имеет очень малый угол раствора. Величина
этого угла дается в теории дифракции света
0 = ЗЛЗ * = ! 22 *
ти а а
где d — диаметр отверстия, на котором дифрагирует свет с
длиной волны X. В интересующем нас случае d — диаметр
антенны, показанной на рис. 6.12.
Современные лазеры работают как в импульсном, так
и в непрерывном режиме. Минимальная мощность Р обна-
руживаемого сигнала задается следующим соотношением:
г Ро+^)р]2}4
L JJ ‘
h — постоянная Планка, 6,62-10“34 em-ce/c2;
v — частота излучения;
Д/ — ширина полосы пропускания усилителя;
р — фотонная эффективность фотоумножителя;
Ро— мощность свечения, соответствующая темновому то-
ку фотоумножителя;
Ре — постоянная мощность свечения, полученная от уси-
ления фотоумножителем окружающего света. Она
может быть значительно уменьшена, если снабдить
приемное устройство интерференционным оптическим
фильтром в 30 А переменного диапазона.
Пример: X = 0,7 мк\ Ь = 2,8-10~19 дж\ р = 0,003;
PJhv = 3,2-1010 фотонов/сек\ Ре = 0; Д/ = 107 гц. В ре-
1
зультате Р = 9-10“9 вт, а радиус действия У? = (S'/4kP) 2,
где S' = SEa; здесь S — поверхность оптической системы
входного отверстия приемника, Е — мощность, испускае-
мая источником, a — коэффициент отражения объекта.
Таким образом, при S = 50 см2, максимальной мощности
Е = 1 кет, a = 0,25 радиус действия У? = 3,3 км (в
ясную погоду).
137
6. 10. КОЛИДАР — ЛАЗЕРНЫЙ ДАЛЬНОМЕР
Приемники, работающие на антимониде индия, ох-
лаждаются жидким азотом. В табл. 6.4 приведены некото-
рые характеризующие их данные. При рассмотрении дан-
ной таблицы выявляется премущество работы системы
на отдельных импульсах.
Таблица 6.4
Колидар — параметры для 10% прохождения
через атмосферу
Количество импульсов дли- тельностью по- рядка 1 мксек Энергия на входе, дж Максимальная мощ- ность лазера (на выходе), квпг
для радиуса действия для радиуса действия
5 км 10 км 5 км | 10 км
1 220 220 50 200
16 2 000 70 000 41 725
36 2 000 70 000 18,5 325
В быстродействующем импульсном дальномере, сде-
ланном во Франции, оператор наводит подзорную трубу
на цель и, сфокусировав, нажимает кнопку, при этом не-
медленно засекается расстояние. Радиус действия дально-
мера 2 км, а его точность — порядка 20 м.
За пределами атмосферы (рис. 6.13 и 6.14) лазер может
дать еще лучшие результаты.
6. И. ЛУЧ СМЕРТИ?
Но не думайте, что именно лазер является знаменитым
лучом смерти. Рассмотрим следующий пример. Чтобы рас-
плавить стальной предмет весом около 40 кг, требуется
приблизительно 11 575 ккал (13,4 кет-час). Если необхо-
димо расплавить его за одну минуту, потребуется мощ-
ность 804 кет. Если указанный объект находится на рас-
стоянии 50 км, то луч лазера разойдется на поверхность
около 150 м2. Небольшая часть энергии с этой поверхности
попадет на объект, подлежащий разрушению. Предполо-
жим, поверхность его равна 1,5 м2, тогда очевидно, что
лазер должен давать мощность 80 400 кет. Если к. п. д.
лазера равен 1 %, потребляемая им мощность должна быть
138
Рис. 6. 13. Температура атмосферы в зависимости от высоты.
8 040 000 квт\ Прибавьте атмосферное поглощение, ко-
торое не было учтено в приведенном расчете, и трудность
попадания на расстоянии 50 км в цель, поверхность кото-
рой равна 1,5 ж2, и вы получите некоторое представление
о том, каковы реальные возможности этого «луча смерти».
В то же время лазер благодаря своей нечувствительнос-
ти к помехам представляет очень большие возможности для
установления связи. Так, лазер, работающий на волнах
X = 1,25 см1 и с антенной диаметром 10 м, дает угол рас-
твора пучка
0 = 1,22 • = 152 • 10-5 рад = 4'48".
Диаметр D освещенной поверхности на расстоянии 5 км
равен
D = 5 • 105 • 152 • 10"6 = 760 см.
Чтобы нарушить связь, установленную с помощью ла-
зера, потребовалось бы осветить добрую часть неба при
помощи излучающих антенн. Одна-единственная антенна
не смогла бы излучить достаточное количество энергии, так
как у нее слишком малый диаметр. Так, для того чтобы
1 Приборы на такой длине волны называют обычно не лазера-
ми, а мазерами (поскольку это не свет, а радиоволны), — Прим. ред.
139
осветить одну четверть видимой части неба, т. е. 1,57 рад,
диаметр антенны должен быть
, X 1,25 п о
а = -д- = • = 0,8 см.
о 1 ,0/
6. 12. ЭФФЕКТ ДОППЛЕРА И ЛАЗЕР
Лазер, обладающий частотой в 10 000 раз большей, чем
частота радиолокатора, позволяет гораздо быстрее изме-
рить сдвиг частоты излучения, отраженного движущимся
предметом. Так как Av = vV/c, при частоте радиолокато-
ра 1010 гц и скорости движения примерно 1000 м/сек полу-
чаем
Av = 1010-3^10 = °>33 • 105 гЧ = 33 кгц.
Для того же значения Av, но при частоте лазера 1014 гц
достаточно было бы скорости У, близкой к 10 см/сек. На-
против, при значении 17=1000 м/сек мы могли бы измерить
сдвиг частоты Av за 0,1 мсек.
6. 13. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОПОЗНАВАНИЕ
В 1966 г. было проведено следующее испытание. 56 ав-
томашин снабдили генераторами со специальными позыв-
ными. Проезжая мимо официального пункта хронометра-
ЮОМлрд.
10Млрд.
1Млрд.
100 Млн.
10 Млн. -
§ 1000000 -
§ 100000 -
10000 -
Рис. 6. 14. Луч лазера с угловым раствором I", энергией 50 дж,
посланный за 200 мксек, будет виден на 55 млрд, км при помощи
линзы диаметром 7,5 см (прямая А). Этот луч смог бы зажечь лес
на расстоянии 1,8 км (прямая В).
140
жа, они посылали опознавательный сигнал, который вво-
дился в электронную вычислительную машину с помощью
перфокарт. Эта операция занимала всего полсекунды и
давала возможность установить три признака: расстояние,
рабочие характеристики и энергетические показатели.
Конечно, подобная автоматика очень проста по сравне-
нию с той, которая используется в физике высоких энергий.
Ядерные частицы, двигающиеся со скоростью, близкой к
скорости света, пересекают пузырьковую камеру, в кото-
рой они вызывают расщепление ядер. При этом излучается
несколько частиц. Первичные и вторичные траектории их
фотографируют с определенной частотой, зависящей от
частоты импульсов ускорителя. В этом беспорядке нужно
опознать бомбардирующую частицу — ядерную «звезду»
расщепления и вышедшие из нее «лучи». Более того, так
как нейтральные частицы не вызывают ионизации, их тра-
ектория не видима до тех пор, пока они не создают заря-
женную частицу. Необходимо только удостовериться в том,
что нейтроны и другие нейтральные частицы не вышли из
ядерной «звезды» в то же самое время, что и все остальные
ионизированные частицы.
В середине 50-х годов терпеливые лаборантки санти-
метр за сантиметром изучали подобного рода фотографии.
Но в наши дни количество ускорителей во всем мире настоль-
ко возросло, что применение автоматики стало неизбеж-
ным.
ГЛАВА 7
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЯДЕРНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
7. 1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
В любом случае — идет ли речь о снабжении энергией
автоматической межпланетной станции или стационарной
метеорологической установки на дрейфующей льдине —
проблема остается почти одинаковой: необходимо иметь
достаточно мощный источник энергии, не зависящий от
солнечного излучения и не требующий никакого обслужи-
вания.
Именно для этой цели и были созданы ядерные источ-
ники энергии типов SNAP и APPR. Название SNAP обра-
зовано из начальных4,букв как английских, так и француз-
ских слов: Systemes Nucleates Auxiliaires de Puissance,
'т. e. вспомогательная ядерная энергетическая система1;
название APPR происходит от Army Package Power Reac-
tor, т. e. компактный энергетический реактор для нужд
армии.
Обе системы были созданы в США, хотя первая могла
бы раньше появиться во Франции, если бы во француз-
ской промышленности в 1957 г. были более компетентные
научные советники. История вопроса заслуживает того,
чтобы мимоходом остановиться на ней. Нередко приходит-
ся слышать жалобы французских руководящих деятелей
на дефицит государственного баланса при выдаче лицен-
зий на патенты. Число заявок на патенты во Франции с
25 000 в 1950 г. возросло до 40 000 в 1963 г., однако это
увеличение произошло исключительно за счет предложе-
ний, внесенных иностранными изобретателями.
Число заявок на патенты, внесенных французами, дос-
тигает почти 15 000 в год, что по количеству изобретений
1 По-английски Space Nuclear Auxiliary Power, т. e. космичес-
кая ядерная вспомогательная мощность. —• Прим, ред,
142
ставит Францию на 8-е место в мире. Но из 150 000 ныне
действующих во Франции патентов около 120 000 находит-
ся в руках иностранных предприятий. С 1950 по 1962 г.
при удвоившемся уровне французской промышленности де-
фицит баланса по погашению задолженности по патентам
повысился с 90 млн. франков до более чем 300 млн. В 1966 г.
он превысил 450 млн.
Достаточно привести только один пример, чтобы про-
иллюстрировать положение дел во Франции в этой облас-
ти. Лет пятнадцать тому назад один французский инженер
изобрел аккумулятор, работающий на серебре-цинке. Ми-
нистерство национальной обороны Франции, которое изу-
чает все патентные заявки, не придало этому изобрете-
нию никакого значения. Тогда американцы предложили
изобретателю продать им свой патент. Через пять лет
после этой сделки американцы продали этот патент во
Францию.
Но история на этом еще не кончается. Французская
компания, которая приобрела этот патент, решив немного
окупить свои расходы, в 1957 г. предложила одному фран-
цузскому физику найти способ снабжать ракеты электри-
ческой энергией, не прибегая к помощи аккумуляторов.
Ученый предложил тот самый способ, который позднее был
применен американской фирмой под названием SNAP.
Рис. 7. 1. Солнечная батарея на кремнии. Сила тока, напря-
жение и мощность зависят от сопротивления нагрузки. Поверх-
ность камеры равна 0,75 см2.
Напряжение, 6
143
А упомянутая французская компания, осмотрительная
и очень экономная в отношении мизерных средств, расхо-
дуемых на научные исследования, начала с того, что запро-
сила мнение Министерства национальной обороны Фран-
ции. Полученный ответ выглядел примерно так: «Реали-
зация предложения практически невозможна, а его
рентабельность — ничтожна». Итак, начиная с 1966 г.
Франция заказывает приборы системы SNAP у американ-
ской фирмы.
7. 2. РЕАЛИЗАЦИЯ ЯДЕРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
Для получения и передачи информации космическим
кораблям необходима электрическая энергия. Несомненно,
для этой цели можно использовать солнечную энергию.
В этом случае фотоэлементы преобразуют солнечный свет в
электрический ток (рис. 7.1), который заряжает аккуму-
ляторы. Этот способ имеет два существенных недостатка:
во-первых, выходят из строя фотоэлементы в результате
атомного излучения, загрязнения метеоритной пылью и
резкого изменения температуры во время вхождения в зем-
ную тень; во-вторых, мертвые периоды в зоне тени, во вре-
мя которых недопустимы никакие неполадки с аккуму-
лятором.
Источники системы SNAP не только избавлены от всех
этих неудобств, но к тому же позволяют обходиться без
аккумуляторов и без тяжелых приборов. Они отлично
подходят для снаряжения автоматических межпланетных
станций и космических кораблей. Получение электричес-
кого тока с помощью активных радиоэлементов еще в 1913 г.
предложил Мозли. Он сделал небольшой генератор высо-
кого напряжения, дающий ток порядка одной стомилли-
ардной ампера при напряжении 150 000 в, собирая а-час-
тицы, испускаемые при распаде радона — газа, непрерыв-
но образующегося из радия.
После того как супруги Жолио-Кюри в 1933 г. открыли
искусственную радиоактивность, и особенно после откры-
тия Ганом и Штрассманом в 1939 г. расщепления урана,
в этой области появились новые возможности. В 1944 г.
Пул предложил некоторые новые идеи. В 1945 г. были
получены токи в сто раз более мощные, чем те, которые
получал Мозли.
144
В 1946 г. Миллер в США опубликовал результаты своих
первых опытов с а-частицами и предложил бомбардиро-
вать висмут-209 нейтронами из ядерных реакторов. В ре-
зультате он получил висмут-210, • который является р-ра-
диоактивным с периодом в пять дней; из висмута-210 обра-
зуется полоний-210 — источник а-частиц с периодом по-
лураспада 138 дней.
Все описанные работы ограничивались областью элект-
ростатики: исследователи ставили перед собой задачу до-
биться высокого напряжения при очень малой затрачивае-
мой мощности. Открытие р—n-перехода в германии и крем-
нии дало совсем иное направление этим исследованиям.
В 1945 г. в США Раппопорт, используя р-частицы строн-
ция-90, получаемого в большом количестве в виде отходов
ядерных реакторов, получил ток 10 мка.
Запуск первого спутника, произведенный в СССР в
1957 г., привел в действие огромную машину промышленных
изысканий в США, и в 1958 г. здесь появился миниатюр-
ный генератор, использующий р-частицы церия-144 с пе-
риодом полураспада 290 дней, мощностью 125 вт при на-
пряжении в 28 в.
7. 3. РАЗНОВИДНОСТИ ЯДЕРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
Электростатическую модель, созданную в начале века,
усовершенствовали и запатентовали в Швейцарии для ис-
пользования в часовом механизме.
В первом варианте SNAP пар приводил в движение кро-
шечный турбогенератор переменного тока. Однако вскоре
этот вариант был оставлен из-за ненадежности, присущей
вращающимся механизмам.
Затем появился ряд конструкций SNAP под номерами
3, 5, 7 и т. д., в которых используются радиоактивные эле-
менты и потому в них нет движущихся деталей. Четными
номерами обозначены источники, которые используют теп-
ло, высвобожденное миниатюрными ядерными реакторами.
Любопытен также способ, в котором применяется люми-
несценция фосфора1, облучаемого с помощью радио-
активного элемента. Испускаемый при этом свет исполь-
зуется фотоэлементом.
1 Фосфорами называются вещества, способные к люминесцен"
ции, т. е. к испусканию света под действием того или иного облуче-
ния. — Прим. ред.
145
7. 4. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
В 1821 г. Зеебек открыл термоэлектрический эффект.
Несколько лет спустя француз Пельтье открыл обратное
явление. Если два различных металла соединены в виде
кольца, то в этом кольце можно получить электрический
ток, если температуры в местах соединений различны.
Когда один из контактов поддерживается при постоянной
температуре, а другой — нагревается, получается эффект
Зеебека. Наоборот, если пропустить электрический ток че-
рез кольцо, то у двух контактов окажется разная темпера-
тура: это — эффект Пельтье.
На рис. 7.2 показана схема использования эффекта
Зеебека с двумя полупроводниками.
Идеальный к. п. д. такой термопары выражается фор-
мулой Карно
где Тс и Т; — абсолютные температуры горячего и холод-
ного спаев термопары. Например, при Тс = 227° С =
= 227 + 273 = 500° К и Tf - 2Т С = 300° К идеальный
к. п. д. достигнет 0,4. Если желательно получить т] = 0,8,
то следует довести Тс до 1500° С, поддерживая Tf при 27° С.
К. п. д. приборов типа SNAP и других моделей не
достигает теоретических значений, во-первых, из-за теп-
ловых потерь, так как теплопроводность применяемых
Рис. 7. 2. Схема использования эффекта Зеебека (термоэлектри-
ческий преобразователь); нагрев вызывается радиоактивным элемен-
том, а полупроводники р и и заменяют разного рода металли-
ческие пластинки.
146
Рис. 7. 3. Характеристики некоторых полупроводников типа п
в зависимости от температуры.
Температура^
Рис. 7. 4. Характеристики некоторых полупроводников типа р
в зависимости от температуры.
металлов очень высока, и, во-вторых, из-за потерь на джоу-
лево тепло (часть произведенной электрической энергии,
равная 7?/2, превращается в теплоту).
Положение спасли полупроводники благодаря их малой
теплопроводности и малому электрическому сопротивле-
нию1.
На рис. 7.3—7.5 приведены данные, характеризующие
некоторые термопары. На рис. 7.3 приводится, в част-
1 Последнее утверждение трудно понять, так как сопротивле-
ние у полупроводников выше, чем у металлов. — Прим. ред.
147
0/t 0,8 1,2 1,6 2,0 2/t 2,8 3,2
Выходной ток, a
Рис. 7. 5. Электрические характеристики термоэлектрического
генератора.
Рис. 7. 6. Диод (термоэлектронный преобразователь энергии) на
парах цезия. Он может получать тепловую энергию как от солнца,
так и от атомного реактора. Диод показан при испытании в пламени
(2000° С).
Пары цезия
Радиоактивный элемент
Коллектор
Излучатель
злектроноб
Электрическая
изоляция
Рис. 7. 7. Схема использования термоэлектронного преобразо-
вателя на парах цезия. Источник тепла — радиоактивный элемент.
ности, величина Z = S2/p К в обратных градусах, где S —
коэффициент Зеебека, р — удельное электрическое сопро-
тивление, а К — теплопроводность.
7. 5. ТЕРМОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Тепло, поглощаемое металлом, сообщает последнему вы-
сокую температуру и заставляет его излучать электроны.
Электроны возбуждают пары цезия, и между эмиттером
и коллектором появляется ток, как показано на рис. 7.6 и
7.7. Однако тепловые потери при этом слишком велики.
7. 6. РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ ЯДЕРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
В табл. 7.1 приведены некоторые характеристики ра-
диоактивных элементов, обычно употребляемых в источ-
никах типа SNAP с нечетными номерами.
SNAP 1. Первая модель должна была иметь мощность
500 вт и работать на церии-144 — одном из важных побоч-
ных продуктов, получаемых в атомном реакторе. Предпо-
лагалось, что затем турбогенератор будет преобразовывать
тепловую энергию в электрическую. Однако в самом начале
модель уступила место модели SNAP 1А.
SNAP 1А. Источник этого типа показан на рис. 7.8 и
7.9. Его длина 86,5, а максимальный диаметр 61 см. Он
состоит из 277 термопар и весит 80 кг. Мощность его 125 вт
при напряжении 28 в. Он уступил место следующей модели,
в которой использовался радиоактивный элемент, обладав-
ший большей продолжительностью жизни, чем церий.
SNAP 3. Источник весит менее 2 кг (рис. 7.10) и дает
2,5 вт, используя тепло, выделяемое а-частицами полония.
Диаметр его 14 см, а средняя продолжительность жизни
90 дней.
149
Рис. 7. 8. SNAP 1А. Видны некоторые из 277 термопар, находя-
щихся на поверхности устройства.
SNAP 5. Прибор похож на предыдущий, но заряжен
плутонием-238, в результате чего его средняя продолжи-
тельность жизни равна пяти годам.
SNAP 5А. Это первая модель, заряженная стронцием-90,
со средней продолжительностью жизни более двух лет.
Вот уже несколько лет источник этого типа обслуживает
автоматическую метеорологическую станцию на одном из
канадских островов на расстоянии 1100 км от полюса.
Этот прибор дает мощность 5 вт для зарядки аккумуляторов.
Вес его около 800 кг, диаметр равен 46 см, а высота 51 см.
SNAP 7А. Прибор похож на предыдущий, но более
мощный. Он может сообщать навигационному бую мощ-
ность 10 вт.
SNAP 7В. Обладает большей мощностью, чем его про-
тотип (до 60 вт), весит 2 т, его диаметр равен 56, а высота—
88 см (рис. 7.11). Существуют еще 3 других варианта: 7С —
аналогичный 7А, он обслуживает наземную метеорологи-
ческую станцию; 1D — аналогичный 7В, обслуживающий
150
Таблица 7.1
Радиоактивные элементы Период полураспада, годы Тепловая мощность, etn. час Температура плавления, °C Излучение
Sr90 28 0,93 770 (3-частицы
Cs137 30 0,26 28 (3-частицы -[-
немного 7
Се144 0,78 25 800 (3-частицы +
немного 7
Pm147 2,5 0,36 1300 (3-частицы
Ро210 0,38 141 254 а-частицы
pU238 89 0,55 640 а-частицы
Cm242 0,45 121 950 а-частицы
Cm244 18 2,8 950 а-частицы
метеорологическую станцию в Мексиканском заливе
(рис. 7.12), и 7Е — аналогичный 7А, служащий ориенти-
ром для подводных лодок на дне моря.
SNAP 9А. Эта модель заряжена плутонием-238 и сооб-
щает спутнику мощность 25 вт. Вес ее 12 кг, диаметр 51, а
высота 24 см. Она показана на рис. 7.13 рядом с усовершен-
ствованной моделью SNAP 3.
Рис. 7. 9. Источник SNAP 1А.
151
Рис. 7. 10. SNAP 3. Вверху справа — источник полония-210. Ни-
же оператор манипулирует с источником в корпусе и помещает его в
соответствующее гнездо. Еще* ниже — SNAP 3 закрывают и поме-
щают в атмосферу водорода и сухого азота. Справа — SNAP 3 во
время испытаний. Слева — разрез SNAP 3 с источником полония в
центре.
Рис. 7. И. SNAP 7В. Генератор, заряженный стронцием-90,
весит 2 т, его диаметр 56 см, высота 88 см, мощность 60 вт. Предна-
значен для наземных установок.
Рис. 7. 12. SNAP. 7D. Аналогичен SNAP 7В. Источником этого
типа оснащена автономная метеорологическая станция в Мексиканс-
ком заливе.
SNAP 11. Это первая модель, в которой используются
а-частицы кюрия-242. Радиоактивный элемент кюрий-242
получается в атомных реакторах при облучении нейтро-
нами америция-241 с периодом полураспада 470 лет. По-
лученный таким способом америций-242 ^-радиоактивен
с периодом полураспада 16 час\ при распаде он превращает-
ся в кюрий-242. Так как прямым производным последнего
является плутоний-238, в свою очередь излучающий а-час-
тицы, то получается двойное число а-частиц. Этот источ-
ник может давать мощность до 25 вт. Его вес не превышает
14 кг, диаметр равен 51 см, а высота 30 см (рис. 7.14).'
SNAP 13А. Здесь пролегает новая граница, которую
стремятся перешагнуть, используя различные продукты
деления. Получение стронция-90, так же как и любого дру-
гого продукта деления, стоит дорого. Если зарядить ис-
точник несколькими излучателями р-частиц с различной
продолжительностью жизни, то это создало бы в генера-
торе режим «перегрева» с самого начала вследствие изоби-
лия радиоактивных элементов с короткой жизнью.
SNAP 15. Этот миниатюрный генератор, заряженный
плутонием-238, дает мощность 0,001 вт и весит 450 г.
SNAP 17. Это первая очень легкая модель, заряжен-
ная стронцием-90. Она весит всего 13 кг и дает мощность
30 вт спутнику связи.
SNAP 19. Идентичен модели SNAP 9А. Несколько ис-
точников этого типа рекомендованы для оснащения меж-
планетных станций.
7. 7. НЕКОТОРЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ И ФИНАНСОВЫЕ ВОПРОСЫ
В настоящее время существуют проекты охлаждения
атомных реакторов висмутом. Этот металл с низкой темпе-
ратурой плавления имеет только один изотоп с массой 209.
При облучении в реакторах он будет давать значительное
количество висмута-210, что, вероятно, заставит пересмот-
реть упоминавшееся выше предложение Миллера.
Подсчитаем радиоактивность в единицах кюри* 1, необ-
ходимую для получения 5 вт электрической мощности.
При к. п. д. 5% тепловая мощность равна 100 вт.
Возьмем стронций-90, у которого имеются две группы
Р- частиц, с максимумами спектра соответственно при
1 Кюри соответствует излучению 3,7-1010 частиц в секунду или
1 г радия, период полураспада которого равен 1600 лет.
154
Рис. 7. 13. SNAP 9А. Вес прибора 12 кг, мощность 25 вт, заряжен
плутонием-238. Слева видна усовершенствованная модель SNAP 3.
Рис. 7. 14. SNAP 11. В источнике используются а-частицы кю-
рия-242. Вес его 14 кг, мощность 25 вт.
0,55 и 2,26 Мэв. Средняя энергия ^-частиц равна примерно
1,24 Мэв. Так как 1 Мэв = 1,6-10“13 дж, из этого следует,
что для источника мощностью 5 вт потребуется 14 000 кюри
стронция-90. Допустим, что стронций-90 находится в виде
титаната SrTiO3 с плотностью 4,85. Чтобы получить тепло-
вую мощность 100 вт, потребуется минимум 54 см3 этого
радиоактивного соединения х.
Замечено, что общий к. п. д. ядерных источников энер-
гии значительно повышается, когда источник не освещен
солнцем. Это происходит от того, что разница температур
между холодным и горячим проводниками в этом случае
больше.
Упоминавшийся выше к. п. д. , равный 5%, взят на ос-
новании данных, опубликованных относительно источника
типа SNAP 7В. Его активный заряд в виде титаната строн-
ция близок к 225 000 кюри. Он дает 60 вт электрической
мощности. Заряд SNAP 7А, 7С и 7Е равен 31 000 кюри.
Эти три модели имеют по 60 термопар, в то время как у
SNAP 7В их 120. Получаемое напряжение равно примерно
4 в. Преобразователь увеличивает его до 30 в. Температура
горячих спаев достигает 495° С. Температура холодных
спаев поддерживается при 60° С.
В СССР до настоящего времени опубликованы данные
об одном виде источника ядерной энергии под названием
«Ромашка». Он дает электрическую мощность 0,5 кет при
тепловой мощности 40 кет при общем к. п. д. порядка 1%.
7. 8. АКУСТИЧЕСКИЕ БУИ
Можно использовать ядерные источники энергии, ис-
пускающие звуковые волны без участия электрического
тока. Теплота, выделяемая радиоактивным элементом, за-
ставляет кипеть воду, пары которой непосредственно воз-
действуют на гидроакустический свисток. Это сигнал очень
легко обнаружить на расстоянии 50 км. Он служит ориен-
тиром на поверхности и на дне моря. Если географическое
положение акустического буя будет хорошо известно, то с
его помощью подводные лодки смогут корректировать сме-
щение своих инерциальных площадок (см. след, главу).
Для прокладывания курса имеется целый арсенал
средств, которые позволяют успешно решать самые слож-
1 В США производство Sr90 превышает 107 кюри в год.
156
Рис. 7. 15. Световой сигнал получается при люминесценции кри-
сталлов фосфора, возбуждаемого радиоактивным криптоном-85, пе-
риод полураспада которого равен 10,6 года.
ные задачи. Существуют буи не только акустические, но и
ультразвуковые, радиоактивные, инфракрасные, испус-
кающие сигналы высокой частоты, и т. д. На рис. 7.15
показано одно из новейших сигнальных устройств.
Современный буй может быть пассивным вплоть до того
момента, когда его запрашивают. После расшифровки за-
проса в случае необходимости буй подает сигнал тревоги,
например выпуская осветительные ракеты.
7. 9. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА
Для того чтобы радиоактивные элементы ядерных ис-
точников энергии не представляли никакой опасности с
биологической точки зрения, предпринимаются всякого
рода предосторожности. Так, стронций-90 применяется в
виде титаната. Последний нерастворим в воде и потому не
может проникнуть в человеческий организм.
7. 10. КОМПАКТНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РЕАКТОР
Полярная станция на Аляске в настоящее время обору-
дована компактным атомным реактором, который может
быть доставлен на самолете; мощность его 20 Мет. Дру-
гой реактор мощностью 6 Мет обслуживает одну из радио-
локационных станций ВВС США (рис. 7.16 и 7Л7),
157
Рис. 7. 16. Радиолокационная станция ВВС США, расположен-
ная на высоте 2000 м над уровнем моря. Большую часть года она за-
сыпана снегом. Атомный реактор PMI, находящийся в одном из
зданий на переднем плане, работает без перезарядкиV течение двух
лет.
Рис. 7. 17. Один из 16 контейнеров, в которых помещается атом-
ный реактор типа PMI, при погрузке на самолет.
В настоящее время созданы атомные реакторы, пред-
назначенные для снабжения электрическим током баз, рас-
положенных в пустыне, для грузовых кранов и для обеспе-
чения войск горячей водой и годной к употреблению опрес-
ненной морской водой. Эти реакторы, так же как и те,
которые обслуживают подводные лодки, корабли и ледо-
колы, почти не отличаются от обычных атомных реакторов.
7. 11. РАКЕТА С АТОМНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
Эта тема также требует специального рассмотрения.
Я ограничусь лишь тем, что приведу некоторые цифры1.
Ракету «Сатурн» решено было снабдить 4-й ступенью, вес
которой приблизительно 530 т. Эта ступень была названа
КИВИ. При наземных испытаниях скорость выбрасывае-
мых ею газов достигла 7500 м/сек, в то время как у Фау-2
эта скорость была равна 2200 м/сек, а у современных ракет
она достигает 5750 м/сек. Скорость выбрасывания газов
обратно пропорциональна корню квадратному из молеку-
лярного веса газа. Это определяет преимущество водорода
в качестве рабочего газа для ракеты с атомным двигателем.
Удельный импульс для ракеты с атомным двигателем так-
же выше, чем у ракеты с химическим двигателем. Напом-
ним, что удельный импульс равен выраженному в секун-
дах времени, в течение которого 1 кг горючего дает тягу
в 1 кг. Для КИВИ АЗ удельный импульс равен 1000 сек,
а для обычных ракет — 300 сек.
1 Автор не является специалистом в этом вопросе и сообщаемые
им цифры явно не согласуются между собой. Хорошо известно, что
удельный импульс равен скорости истечения, деленной на нормаль-
ное ускорение силы тяжести, чего из приведенных цифр никак
получить нельзя. — Прим. ред.
ГЛАВА 8
ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ ПЛАТФОРМЫ
Точность попадания ракеты — КВО1 — является очень
важным фактором при нападении. Но при нанесении ответ-
ного удара цель может быть и не специально военного ха-
рактера, следовательно, она может иметь большую поверх-
ность, что потребует меньшей точности стрельбы.
Для современных артиллеристов предлагается два ре-
шения: радионаведение и инерциальные платформы*
8. 1. РАДИОНАВЕДЕНИЕ
Радионаведение возможно при видимой цели, включая
видимость в инфракрасных лучах, или при помощи радио-
локатора. Речь идет о ракетах «воздух — воздух», «воз-
дух — земля» или «земля — воздух». Мы уже упоминали
о том, что эти ракеты, направляемые к цели с земли, могут
затем управляться радиолокационной или инфракрасной са-
монаводящейся головкой. Такие головки обычно пассивны,
т. е. снабжены только радиоприемником. Вмонтированный
радиопередатчик имеет следующие недостатки: во-первых,
высокая стоимость и большой вес; во-вторых, его излуче-
ние может заметить противник и применить соответствую-
щие меры для маскировки или создания помех.
При пассивной инфракрасной самонаводящейся голов-
ке необходимо, чтобы цель испускала инфракрасные лучи,
в то время как при радиолокационной самонаводящейся
головке нужно, чтобы цель была освещена лучом радиоло-
катора, находящегося на земле или на борту самолета.
В последнем случае передатчик опять-таки будет выдавать
себя, а создание помех здесь затруднено тем, что наземный
передатчик имеет не только большую мощность, но и ши-
рокий диапазон частот.
1 Круг вероятной ошибки (см. § 1.3.). — Прим. ред.
160
Рис. 8. 1. Траектория ракеты с радиусом действия 8000 км\ /—
фаза полета с работающим двигателем; II — свободный полет; III—
замедление при входе в атмосферу.
Для межконтинентальных ракет «земля — земля» или
«море — земля» и «море — море» необходимо применение
инерциальных платформ.
8. 2. ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ ПЛАТФОРМЫ
Они состоят из одного или двух гироскопов, трех ак-
селерометров и одной электронно-вычислительной машины.
При запуске ракеты «Атлас» было обнаружено, что
ошибка порядка 30 см!сек при измерении ее скорости в кон-
це сгорания дает отклонение на 1800 м в точке падения.
Так как в конце сгорания эта ракета обладает скоростью
около 6000 м/сек, то, очевидно, необходима точность по-
рядка 5-10“5. Точно так же ошибка на 0,01 градуса в опре-
делении курса влечет за собой ошибку на 1850 м в точке
падения. На рис. 8.1 показаны три фазы в траектории меж-
континентальной ракеты. Баллистическая ракета управ-
ляется только в течение первой фазы. Любое отклонение
гироскопа вызывает ошибку в угле наклона устройства.
Если этот угол будет увеличиваться линейно со временем,
он вызовет ошибку в скорости ракеты, пропорциональную
161
квадрату времени, и ошибку в пройденном пути, пропор-
циональную кубу времени.
Когда место запуска не имеет постоянных географиче-
ских координат, как, например, для ракет «Поларис», за-
пускаемых с подводных лодок, то в момент запуска не-
обходимо с предельной точностью определять расстояние до
цели. Та же самая проблема возникает перед стратегиче-
ским самолетом, который должен выпустить свои ракеты
далеко от намеченной цели. Даже и в навигации в этих
случаях необходимо обращаться к сдвоенному или несдво-
енному инерциальному устройству системы ЛОРАН
(рис. 8.2) или к устройству, использующему эффект Доппле-
ра (рис. 8.3).
Рис. 8. 2. Система ЛОРАН. Главный осциллятор, находящийся
в точке /И, синхронизирует сигналы трех вспомогательных станций
Si, S2 и S3. Гиперболы указывают место точек, в которых времена по-
ступления сигналов от каждого из источников пары М-S отлича-
ются на постоянную величину. Пересечение двух гипербол указы-
вает местоположение движущегося объекта.
162
Рис. 8. 3. В воздушной навигации используется эффект Допплера.
Слева — бортовая антенна посылает четыре раздельных радио-
локационных сигнала, направленных к земле, и получает четыре
отражения. Изменение частоты зависит от скорости самолета по
отношению к земле. Электронно-вычислительная машина (справа)
получает эти данные и определяет пройденное расстояние и угол на-
клона по отношению к плоскости полета.
Рис. 8. 4. При любых перемещениях по земной поверхности маят-
ник постоянно направлен к центру земли. Гироскоп, ориентирован-
ный на звезду, сохраняет это направление независимо от того, в ка-
ком месте земного шара находится путешественник.
/и!ШIЫIIUUU.JIUJU./JUUUnnU.rl JUJIDI пшхлипи.
гироскопами. G1 и G2 платформы К двигателю
Рис. 8. 5. Схема инерциального управления для ракет.
Из трех взаимно перпендикулярных акселерометров (/, 2, 3) 2-й направлен по
касательной к начальной траектории ракеты. Электронная вычислительная
машина получает информацию от интеграторов, которые преобразуют ускорение
в скорость, а затем скорость в расстояние, по направлению осей X, Y, Z..
Электронная вычислительная машина должна корректировать траекторию,
воздействуя на автопилот и регулируя процесс горения в двигателе.
G
Рис. 8. 6. Гироскоп с двумя степенями свободы (карданов подвес).
В точке <5 помещены два сенсибилизатора, а в точке а — усилитель, действую-
щий на мотор М\ Р — стабилизированная платформа; R — колесо гироскопа;
G — герметическая камера; А — акселерометр. Принцип действия мотора
может быть основан на эффекте Холла, в этом случае щетки коллектора не
нужны.
Рис. 8. 7. Маятник Шулера.
Электрический колебательный контур, который, будучи выведен из состояния
равновесия, имеет период 84,4 мин, точно так же как маятник Шулера. А—
акселерометр; /1 — интегратор, который вычисляет скорость V; G — гиро
скоп, на который действует сила F; R — радиус Земли. Инерциальное уст
ройство, стабилизированное относительно точки в пространстве и находящееся
на летательном аппарате, движущемся вокруг Земли со скоростью V, должно
вращаться с угловой скоростью -77-.
i\
Рис. 8. 8. Акселерометр
с пружиной. Масса М ис-
пытывает ускорение g и
воздействие пружины /?.
Ее колебание амортизиру-
ется в акселерометре А.
Рис. 8. 9. Акселерометр с виб-
рирующей струной. Собствен-
ная частота натянутой струны
возрастает с ее напряжением
Таким образом, воздействие ус-
корения на массу М увеличит
натяжение одной части струны и
ослабит натяжение другой ее час-
ти. Разница двух частот пропор-
циональна составляющей ускоре-
ния в направлении струны.
8. 3. ГИРОСКОПЫ
Если волчок — игрушка, известная в течение несколь-
ких столетий, то гироскоп появился только в XIX веке.
Этот прибор основан на том, что любое тело, вращающее-
ся вокруг своей оси,сохраняет первоначальное направле-
ние этой оси (рис. 8.4). От примитивных опытов с волчками
до гироскопов, работающих без трения, лежит такой же
длинный путь, как от искры, высеченной из кремня, до
атомного гриба.
Опоры исчезли: жидкость, затем газ и, наконец, маг-
нитное и электростатическое поле поддерживают вращение
диска гироскопа с отклонением менее одной тысячной гра-
дуса в час.
На рис. 8.5 показана схема инерциальной платформы,
снабженной двумя гироскопами. Последние могут обладать
одной, двумя или тремя степенями свободы, получаемыми
благодаря карданову подвесу (рис. 8.6). Они могут слу-
жить указателями вертикального и любого другого нап-
равления. Для земных объектов платформа, которую они
стабилизируют, должна постоянно оставаться строго парал-
лельной земной поверхности и не изменять свое положение
в пространстве. Эта операция и любое другое действие,
связанное с платформой, осуществляется благодаря дру-
гому свойству гироскопа — прецессии.
8. 4. МАЯТНИК ШУЛЕРА
Чтобы выделить ускорение силы тяжести среди прочих
ускорений, действующих на летательный аппарат, приме-
няется колебательный контур с периодом 84,4 мин, со-
стоящий из вертикального гироскопа и горизонтальных
акселерометров. Это электрический аналог маятника Шу-
лера — воображаемого маятника, длина которого равна
радиусу земли (6369 км). Напомним, что период колеба-
ний маятника выражается соотношением
т = 2тг (— 'И .
В Париже g = 980,978 см/сек2, а при длине маятника
/ = 99,3939 см Т = 2 сек.
На больших высотах расстояние до центра Земли и уско-
рение силы тяжести претерпевают заметные изменения,
166
Рис. 8. 10. Акселерометр с маятником. На массу М маятника Р
воздействуют сила тяжести и корректоры С, а также ускорение, со-
общаемое движущимся телом, и возвращающая сила R. Величина R
контролируется сенсибилизаторами S
поэтому необходимо корректировать маятник Шулера и его
электрический эквивалент.
8. 5. АКСЕЛЕРОМЕТРЫ
На рис. 8.8—8.10 показаны схемы акселерометров. На
инерциальные платформы помещают три акселерометра;
они измеряют соответствующие ускорения по широте и дол-
готе, что дает возможность определить географическое мес-
тоположение, и по высоте. Каждая из этих составляющих
интегрируется по времени, что дает составляющие скорости
в той же системе координат. Кроме того, необходимо вво-
дить поправки, учитывающие кориолисово ускорение и
центробежную силу, вызываемую вращением Земли. Ана-
логичные поправки хорошо известны в артиллерии — они
учитывают отклонение снарядов при стрельбе из орудий
с нарезным стволом; при этом снарядам сообщается враща-
тельное движение.
Последующее интегрирование дает возможность опре-
делить пройденное расстояние. Это позволяет запускать
некоторые устройства над любой точкой земной поверх-
ности.
167
8. 6. ВРЕМЯ РАЗГОНА ГИРОСКОПИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
И ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ ПЛАТФОРМЫ
Время, необходимое для запуска ракеты или для взлета
самолета, снабженных инерциальной платформой, зависит
от типа используемой платформы. Непрерывное вращение
гироскопа стоит очень дорого, поэтому при запуске сле-
дует учитывать те несколько минут, в течение которых ги-
роскопы, выходя из состояния покоя, достигают необхо-
димых для их правильного функционирования скорости
и температуры.
8. 7. ЗАСЕКРЕЧИВАНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КООРДИНАТ
ОБЪЕКТОВ
Было время—до появления искусственных спутников,—
когда можно было думать о маскировке географических
координат некоторых стратегических пунктов и о возмож-
ности таким образом повысить их неуязвимость. Так, на-
пример, в Великобритании для указания местоположения
аэродромов и других военных объектов, размещенных на
Британских островах, до сего времени используется спе-
циальная географическая сетка, начало отсчета которой
хранится в секрете. Но так как сейчас можно производить
геодезические съемки со спутников, английская сетка слу-
жит для того, чтобы без всякой пользы заставлять не-
скольких чиновников заниматься шифрованием и расшифро-
выванием координат, которые уже ни для кого не являются
тайной. Закон Паркинсона и здесь находит еще одно под-
тверждение: группа людей отлично может жить в замк-
нутом круге, просматривая и пересматривая досье и от-
четы, нисколько не соприкасаясь с внешним миром.
8. 8. ЛЕТАЮЩАЯ СТАНЦИЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ЛЕТАЮЩИЕ
ТАРЕЛКИ
Современная летающая станция обнаружения (ЛСО)
произошла от дирижаблей наблюдения времен первой ми-
ровой войны, с той только разницей, что она менее заметна
и уязвима, чем они. ЛСО представляет собой летательный
аппарат, стабилизированный гироскопами и снабжен-
ный телевизионной камерой. Оператор, находящийся на
земле, располагая таким «глазом» на высоте 200 м над
землей, может видеть на расстоянии 4000 'м.
168
Рис. 8. 11. ЛСО, созданная в Канаде. Аппарат движется и под-
держивается двумя воздушными винтами, приводимыми в движение
электрическими моторами. Три гироскопа обеспечивают его ста-
бильность. Под инерциальной платформой видно радиоэлектронное
оборудование и чувствительные элементы. Они могут быть инфра-
красными, радиолокационными, телевизионными, фотографичес-
кими и т. д.
Электрическая энергия, необходимая для вращения не-
сущего винта и питания телевизора, передается по кабелю
с земли. На рис. 8.11 показан наблюдательный аппарат,
созданный в Канаде.
Здесь мне хочется сделать небольшое отступление. Не
смешивают ли иногда аппараты, подобные ЛСО, с летаю-
щими тарелками? И кроме того, как следует относиться к
подобным рассказам?
Когда бульварная пресса насытилась материалами о
чудовище Лох-Несса1, она набросилась на летающие та-
релки. Чтобы придать пикантность рассказам, она заста-
вила принять в них участие ВВС США и их службу
наблюдения. Формальные опровержения по указанному во-
1 Имеется в виду странное животное, которое, как рассказы-
вают, видели в шотландском озере Лох-Несс. — Прим. ред.
7—255
169
просу делались неоднократно, но предполагать, что эти оп-
ровержения могут положить конец сложившейся легенде,
значит недооценивать упорство журнальных издателей,
жадных до сенсационного репортерского материала. Новая
«летающая армия» стала теперь вещью слишком баналь-
ной. Широкую публику больше привлекает идея о «послан-
цах неба». Рискуя рассеять некоторые сладкие иллюзии, я
все же решаюсь предложить читателям следующие элемен-
тарные расчеты.
Первый ядерный взрыв датируется 1945 г. Так же как и
последующие взрывы, он продолжался лишь несколько се-
кунд. При определенных благоприятных условиях наблю-
дения этот или любой из других 200 взрывов мог быть за-
мечен астрономом с одной из населенных планет Вселен-
ной. Наиболее близкая к нам звезда находится от нас на
расстоянии трех световых лет, и если допустить, что у нее,
как и у нашего Солнца, есть «Земля», на которой живут
существа, развитые так же, как и мы, то можно предполо-
жить, что ее астрономы могли бы наблюдать некоторые из
произведенных у нас ядерных взрывов. Но не будем оста-
навливаться на полпути и допустим далее, что эти небес-
ные существа обладают космическими кораблями и что
они решают явиться к нам, чтобы посмотреть, что же у нас
делается. Им надлежало бы преодолеть разделяющее нас
расстояние, которое свет проходит за три года со скоростью
300 000 км/сек. Допустим, что эти «центавряне» — по-
скольку речь идет о звезде в созвездии Центавра — обла-
дают средствами движения со скоростью 30 км/сек. Но в
таком случае они смогут добраться до нас только через
1012 сек с момента отправления, т. е. через 30 000 лет!
Мы высказали выше несколько весьма мало вероятных
гипотез. Очевидно, их можно отнести только к области
фантастики. Ведь чтобы объяснить появление летающих та-
релок, впервые наблюдавшихся около 1950 г., т. е. 5 лет
спустя после первого ядерного взрыва, способного выз-
вать тревогу у небесного наблюдателя, мы должны были
бы допустить наличие у наших «центаврийских» собратьев
средств передвижения, обладающих скоростью порядка
половины скорости света.
Колоссальная величина этой скорости заставила отсту-
пить самых отчаянных смельчаков и склонить их в пользу
«посетителей с планет»: марсиан, ураниан и других обита-
телей планет Солнечной системы. При этом игнорируется
170
исключительное стечение благоприятных условий, выз-
вавшее зарождение жизни на Земле, ее дальнейшее развитие
и наконец появление человека. В сущности можно пред-
положить, что такие же условия могли бы повториться на
одной или нескольких космических «землях», которых бес-
численные миллиарды, но неразумно полагать, что такие
же условия смогли бы повториться среди полудюжины
планет Солнечной системы. Кроме того, наши астрономы
обязательно должны были бы наблюдать ядерные взрывы
на планетах Солнечной системы, если бы последние были
населены настолько развитыми существами, что в состоя-
нии были бы посылать на Землю летающие тарелки. А если
допустить, что исследования наших «планетных» соседей
недостаточно продвинуты в ядерной области, то следует
также признать, что они не имеют представления ни об
электромагнетизме и электромагнитных сигналах, ни о ла-
зерах, при помощи которых они могли бы засвидетельство-
вать свое существование. Наконец, фотографии Венеры и
Марса, сделанные исследовательскими космическими ра-
кетами, не обнаруживают никаких признаков целенаправ-
ленной деятельности на двух ближайших соседних пла-
нетах. Что же касается более отдаленных планет, то там
геологические и климатические условия еще более небла-
гоприятны.
Остается только попытаться объяснить странные явле-
ния, которые наблюдали трезвые и уравновешенные люди.
Многие лабораторные опыты практически воспроизвели
эти «видения» при помощи автомобильных фар. Следует
ли опровергать все «чудеса», наблюдаемые в пустынях сот-
нями солдат и погонщиков верблюдов, принимая во вни-
мание их средства наблюдения? Даже фотография летаю-
щей тарелки ничего бы не доказала. Только два факта
могли бы подтвердить существование летающих тарелок:
во-первых, обломки летающей тарелки и, во-вторых, раз-
рушения или перемещения предметов, произведенные та-
релкой в тот момент, когда ее можно видеть.
7*
Г Л ABA 9
ВЫЖИВАНИЕ И РАДИОБИОЛОГИЯ
9. 1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Радиоактивные осадки, выпадающие в результате атом-
ных испытаний, всегда считались носителями огромного
вреда — как в настоящем, так и в будущем времени. Это
не совсем справедливо. Однако при всем том отнюдь не
следует недооценивать вред радиоактивного излучения в
том случае, когда оно превышает определенный уровень.
Рис. 9.1 иллюстрирует один из аспектов этой проблемы.
Если количество энергии1, получаемой нами в виде косми-
ческого излучения, ничтожно по сравнению с тем, которое
мы получаем от Солнца в видимых, а также ультрафиоле-
товых и инфракрасных лучах, то проникающее действие
космических лучей имеет огромное значение для живых
клеток, особенно на большой высоте и на широтах, близ-
ких к 45°.
Табл. 9.1 и 9.2 резюмируют существующее положение в
настоящее время. Возможно, так было на Земле и тысячи
лет тому назад, когда на ней появились первые скопления
живых клеток.
К40 в человеческом теле
Th, U и Ra в граните
К40 в граните
Космическое излучение
Всего
Таблица 9.1
Количество рентген в год
на уровне моря на высоте 1500 м
0,020 0,020
0,055 0,055
0,035 0,035
0,035 0,050
0,145 0,160
т. е. от 10 до 12 р за всю жизнь при средней ее продолжительности.
1 О значении применяемых единиц см. § 9.11.
172
Таблица 9.2
Поток нейтронов, достигающий земли
На большой высоте
На уровне моря
Энергия нейтронов, эв
{ОТ 0,4 ДО 105
менее 0,4
Г от 0,4 до 10б
I менее 0,4
Интенсивность
потока,
нейтрон/ мгсек
382
120
29
10
Радиоактивные элементы, производимые космическим
излучением в атмосфере*
Период полураспада
Вею 2,7-106 лет
С14 5600 лет
Si32 700 лет
Н3 12,5 года
Na22 2,6 года
S35 87 дней
Be7 * 9 * * * * 53 дня
рзз 25 дней
Р32 14 дней
Mg28 21,3 часа
Na24 15 часов
S38 2,8 часа
Si3i 2,6 часа
С138 37 минут
* Космические протоны, достигающие верхних слоев атмосферы, порож-
дают, в частности, ьейтро»ы, обладающие большой энергией. Последние вызы-
вают в свою очередь расщепление ядер азота, кислорода и арюна, содержа-
щихся в воздухе, поэтому и возникают указанные радиоактивные элементы.
9. 2. МУТАЦИИ
Что нам известно о биологических мутациях? Я приве-
ду лишь краткое изложение современных сведений по этому
вопросу. Каждое оплодотворенное яйцо имеет 23 пары хро-
мосом, в которых содержится приблизительно 20 000 на-
следственных элементов, или генов.
173
Рис. 9. 1. Относительная интенсивность космического излучения
в зависимости от высоты и широты места.
Спонтанные биологические мутации наблюдаются с час-
тотой 1 на 100 000 на каждый ген, в то время как мутации,
произошедшие в результате облучения у-частицами с интен-
сивностью в 1 р, имеют частоту порядка 1 на 20 млн. генов.
Следовательно, если бы все население земного шара полу-
чило «общую» дозу в 1 р на всю поверхность тела, а не на
какой-то его отдельный участок (как бывает при рентгено-
графии), то процент мутаций увеличился бы на
20 000 ооо : юо ооо = °>005-
В результате ядерных испытаний человечество подверг-
лось облучению значительной дозой радиоактивных осад-
ков, в среднем 0,01 р, т. е. около 0,003 дозы, полученной
за 15 лет от природной радиоактивности и космических лу-
чей. Рассмотрим следующий пример. В США количество
рождающихся «дефективных» детей достигает 4%. Общая
доза в 10 р, направленная на всю поверхность тела, уве-
личила бы эту величину на 0,04%. Такрва предвидимая
доза в случае ядерной войны. Максимальная предвидимая
174
Доза, рад
Время после
облучения
Рис. 9. 2. Время, после которого солдаты, получившие мгновен-
ную дозу общего облучения, становятся небоеспособными.
Рис. 9. 3. Время, в течение которого можно ожидать смерти че-
ловека, облученного дозой D и не получившего медицинской помощи.
Доза, превышающая 30 000 р, вызывает почти немедленную смерть
в результате поражения нервной системы. При дозе более 500 р ме-
дицинское вмешательство практически бесполезно.
Рис. 9. 4. Дозы, удерживаемые организмом во время нормального
процесса восстановления.
Кривая I. Доза D до 1000 р, полученная менее чем за один час, полностью
удерживается в организме; если она получена постепенно, то удерживается
частично. Например, такая же доза, но полученная на протяжении суток
удерживается только на 20%.
Кривая II. Эта кривая характеризует реакцию организма, подвергшегося облу-
чению убывающей дозой радиоактивных осадков и получившего начальную
дозу £>о, значительно меньшую, чем смертельная. Если человек находится в
зараженной местности менее одного часа, в его организме остается лишь
малая часть дозы Л о В противном случае через 5—6 часов эта доля достигнет
максимума (82%). Если на данный район больше не выпадут радиоактивные
осадки, то человеку, подвергшемуся облучению, можно не покидать зараженную
местность. Наконец, по истечении суток в его организме удержится максимум
(56%) первоначальной дозы Do Этот процент станет меньше, если за истекшее
время произошло обеззараживание местности после дождей, дезинфекции и
т. д. или если человек покинул зараженную территорию.
Р и с. 9. 5. Средняя выживаемость (в днях) человека, подвергшего-
ся быстрому облучению дозой, превышающей 300 р. Участок Н ха-
рактеризуется поражениями кровеносной системы, G-I — желудоч-
но-кишечного тракта, С — мозга.
доза (250 р) увеличит процент «дефективных» детей с 4 до
5%х. Главная беда в том, что наследственные болезни де-
лают жизнь более трудной, а это влечет за собой исчезно-
вение способности к деторождению во втором или третьем
поколении. То же самое, хотя и в меньшем масштабе, со-
храняется в нескольких поколениях.
9. 3. ДЕЙСТВИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА ЛЮДЕЙ
Человеческий организм защищается против любых по-
кушений на его здоровье и часто выходит победителем в
этой борьбе. Используя печальный опыт взрыва ядерных
бомб в Хиросиме и Нагасаки, а также редкие несчастные
случаи в промежутке между 1942 и 1965 гг., можно соста-
вить кривую инвалидности и смертности, явившихся их
результатом. Эти наблюдения иллюстрируются рис. 9.2—
9.5. Кроме того, можно считать, что в общем с очень приб-
1 Этот вопрос гораздо сложнее, чем думает автор. Главный гене-
тический вред ожидается от внутреннего облучения радиоактивны-
ми веществами, проникающими в организм: стронцием-90 из осколков
деления (см. § 9.9) и углеродом-14 от воздействия нейтронов на
атмосферный азот. — Прим. ред.
177
лизительным учетом возраста и здоровья отдельных людей
доза в 1 р, распространенная глобально (т. е. на всю по-
верхность тела), сокращает жизнь человека на 3 дня,
100 р — на 1 год, а 1000 р, получаемые малыми дозами в
течение 5 лет, сократят жизнь на 10 лет1.
9. 4. РАДИОАКТИВНАЯ ПЫЛЬ ОТ ЯДЕРНЫХ БОМБ
Выше уже указывалось, что при взрывах, произошед-
ших на земле или близко от нее, возникает большое коли-
чество радиоактивной пыли, которая за короткий срок осаж-
дается в районе эпицентра взрыва. Эта пыль получается
из тысяч тонн выброшенной из воронки земли, которая,
охлаждаясь в атомном грибе, захватывает радиоактивные
осколки, появившиеся в результате процесса расщепления.
Затем на эту пыль действует сила тяжести, которая в зави-
симости от диаметра каждой пылинки более или менее быст-
ро увлекает ее на землю.
Так, все осадки с размером пылинок 0,1 мм выпадут
за 2 часа с высоты 13 км над уровнем моря. Радиоактивная
пыль, размеры пылинок которой не превышают 0,06 мм,
выпадет заЗ час 30 мин, а для выпадения осадков размером
0,03 мм потребуется около 10 час. Все это — при условии
тихой погоды, без ветра, дождя и снега.
Если дует ветер со скоростью 33 км/час, то наиболее
тяжелые осадки, указанные выше, выпадут на землю на
расстоянии более 60 км от эпицентра взрыва в направлении
ветра. Радиоактивная пыль размером 0,06 мм распростра-
нится на расстояние 120 км, а самые мелкие осадки — до
330 км. Но для последних, чтобы осесть на землю, нужно
около 10 час, поэтому они не переместятся на такое рас-
стояние, ведь за это время, по всей вероятности, изменится
направление и скорость ветра.
Именно так и случилось во время термоядерного взрыва
на атолле Бикини 28 февраля 1954 г. (рис. 9.6).
В качестве примера укажем на анализ радиоактивных
осадков, который проделали Рао и его сотрудники после
взрыва второй китайской бомбы 14 мая 1965 г.
1 Как и во всей этой главе, автор явно преуменьшает вред от
радиоактивного облучения. — Прим. ред.
178
12° сии
I—।—।___।_।__।_1__i_i__।__i_।__l_।__।__।_।_।__и
0 100 200 300км
10°CULL
Атоллы &
Така
106° 168° 3.0.
P и c. 9. 6. В результате термоядерного взрыва бомбы мощностью
15 Мт, произведенного на атолле Бикини 28 февраля 1954 г., радио-
активные осадки появились в Ронгелапе только через 6 часов после
взрыва, произошедшего в момент Н. За время 7Z-J-16 час доза, нако-
пившаяся в Ронгелапе, достигла 10 р.
Спустя кривая становится более пологой и стремится к
пределу, который не превышает 30%дозы, накопившейся к моменту
Н4-10 час. Исходя из этого, заключаем, что полная доза в какой-ли-
бо точке никогда не превышала 13 р. Между тем полные дозы, отме-
ченные на изодозных кривых этого рисунка, намного выше указан-
ного значения и возрастают от 200 до 800 р. Порыв ветра развеял
радиоактивное облако по другим районам, не пощадив ни Ронге-
лапа, ни японских рыбаков, находившихся за пределами зоны,
которая заранее была объявлена опасной.
20 мая 1965 г. эти исследователи собрали 20 л дождевой
воды в японском городе Осака. Сухой осадок от выпарива-
ния этой жидкости был смешан с небольшим количеством
дистиллированной воды, ему дали растечься по фильтро-
вальной бумаге1, затем бумага была высушена и помещена
на фотопленку, чувствительную к рентгеновым лучам, где
она оставалась в течение 6 дней. Была получена фотогра-
фия, которая позволила локализовать около двадцати
сильно радиоактивных мест на фильтровальной бумаге.
Эти радиоактивные скопления подверглись раздельному
1 Здесь, вероятно, имеется в виду процедура так называемой
бумажной хроматографии: исследуемым раствором постепенно про-
питывают кусок увлажненной фильтровальной бумаги; растворен-
ные вещества концентрируются в разных местах.— Прим. ред.
179
анализу при помощи счетчиков ^-частиц и у-лучей. Полу-
чены следующие результаты:
Ядра. Млн, атомов в 1
Sr«9 2 640 ± 500
Sr00 47 200 ± 5 000
у91 4 500 ± 1 000
Zr95 3 880 T 400
Ru10S 590 ± 100
Sn123 160 ± 80
Sb125 750 ± 200
Te127 600 ± 100
Cs137 37 300 ± 4 000
Ce144 2 880 ± 400
Pm147 3 700 ± 80
Если данные этой таблицы представить в виде кривой,
то можно заметить два максимума распределения оскол-
ков деления U235 под действием медленных нейтронов: один
максимум соответствует Sr90, другой — Cs137. Между ними
лежит минимум, соответствующий симметричному делению
на два ядра с очень близкими атомными весами и располо-
женный близ Ru106 и Sn123.
9. 5. ПРЯМОЕ ОБЛУЧЕНИЕ И НАВЕДЕННАЯ
ГАММА-АКТИВНОСТЬ (НГА)
Излучение, мгновенно испускаемое во время ядерного
взрыва, не следует смешивать с излучением радиоактивных
осадков. Оно содержит нейтронную составляющую, кото-
рой нет в излучении осадков.
Нейтроны, выделившиеся при взрыве, воздействуют на
организм или непосредственно, или посредством радиоак-
тивных элементов, которые они способны создавать. Это
вторичная, или наведенная радиоактивность, т. е. у-ра-
диоактивность, возникшая под действием нейтронов (см.
гл. ,3).
Так, соленая вода, содержащая хлор, вступая в контакте
нейтронами, образует радиоактивный хлор-38 с периодом
полураспада 37 мин. Взрыв, произведенный над аэродро-
мом, построенном на дюнах, пропитанных морской водой,
уже из-за одного хлора-38 превратит эту территорию в ужа-
сающе радиоактивную на время примерно 6 периодов по-
лураспада, т. е. около 4 час с момента взрыва.
180
Материалы, из которых изготовлены прочные части
конструкции ядерной бомбы, содержат кобальт, цинк и
т. д., которые под действием нейтронов становятся ра-
диоактивными, но вмест^-с продуктами деления они уно-
сятся в атомный гриб.
Любой взрыв, какой бы то ни было мощности, произве-
денный на высоте более 3000 м, не вызовет никакой наве-
денной активности на земле, так как средний путь, прохо-
димый нейтронами в атмосфере над уровнем моря, меньше
3 км,
В табл. 9.3 приводится несколько значений дозы пря-
мого излучения близ эпицентра взрыва1. Здесь предпола-
гается, что взрывы происходят на высоте hi (см. рис. 2.5)
для -бомбы любой мощности.
Таблица 9.3
Мощность бомбы, кт Расстояние, на кото- ром избыточнее давление выше 1 бара, м Тепловая энергия, кал!см.г Доза прямого излучения, р
без защиты с защитой
1 350 20 2000 1000
10 900 50 5500 2750
100 1500 100 1200 600
К каждой из этих доз нужно прибавить дозу НГА,
которую следует проинтегрировать по времени, проведен-
ному в среде, ставшей радиоактивной под действием полу-
ченных нейтронов. К уже упоминавшемуся хлору-38 сле-
дует прибавить натрий-24 с периодом полураспада 15 час
и алюминий-28 с периодом полураспада 2,3 мин.
Если при взрыве будут испущены очень быстрые нейт-
роны, например при взрыве бомбы с добавкой и особенно
при взрыве водородной бомбы, то произойдет образование
других радиоактивных элементов в результате реакций
(и, р), таких, как алюминий-27 (и, р) магний-27 с периодом
полураспада 10 мин и натрий-23 (и, р) неон-23 с периодом
полураспада 40 сек.
1 Как отмечает далее сам автор, значения доз, приводимые в
табл. 9.3, не согласуются с другими литературными данными
(см. книгу О. И. Лейпунского «Гамма-излучение атомного взрыва»,
Атомиздат, 1959). — Прим. ред.
181
Рис. 9. 7. Зависимость между расстоянием от эпицентра взрыва
и мощностью бомбы для дозы в 10 000 р. Пример: бомба в 10 кт даст
10 000 р на расстоянии 750 м от эпицентра.
Рис. 9. 8. Процент полной дозы, вызванной первичным у-излу-
чением, в различные моменты после взрыва.
12
Рис. 9. 9. Полная накопленная доза, полученная только от про-
дуктов деления, начиная с момента времени //+1 мин по отношению
к мощности дозы в момент Н+1 час.
За единицу принята мощность дозы D p/час в момент времени Я+1 мин.
Чтобы вычислить дозу, накопленную за время t, надо умножить D на соответ-
ствующее число, указанное на оси ординат. Пример: час спустя после Н пол-
ная доза, накопленная в какой-либо точке, в 6,5 раза больше мощности дозы
в этой же точке в момент H + I мин. Возможно, в этот момент в данной точке
еще не будут заметны радиоактивные осадки. Надо выждать, пока можно бу-
дет измерить мощность дозы, и затем экстраполировать полученную кривую
на Я + 1 час.
Рис. 9. 10. Мощность дозы, полученная только от продуктов де-
ления, t час спустя после момента //; за единицу принят 1 р/чась
момент час.
Доза мгновенного облучения порядка 10 000 р вызы-
вает смерть через несколько минут. На рис. 9.7 указаны
расстояния, ближе которых доза превысит это значение,
в зависимости от мощности бомбы. Верхняя часть пунк-
тирной кривой соответствует бомбам с добавкой мощностью
от 100 до 500 кт. Отдельная кривая для мощности свыше
500 кт относится к водородным бомбам.
Здесь можно заметить разницу по сравнению с табл. 9.3.
Подобные расхождения нередки в этих вопросах, существу-
ют и значительно более серьезные, которые мы не можем
ни указать, ни тем более объяснить, так как они тесней-
шим образом связаны с конструкцией бомбы. На рис. 9.8
184
указано, как с течением времени накапливается доза пря-
мого излучения. Здесь, в частности, видно, что при взрыве
водородных бомб можно принять некоторые защитные меры
в силу того, что за 5 секунд только 50% непосредственной
дозы излучения достигли точек, расположенных в радиусе
2500 м вокруг эпицентра взрыва.
9. 6. ЗАТУХАНИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ ОСАДКОВ
На рис. 9.9 и 9.10 приведены две характеристики этого
затухания. В табл. 9.4 даны некоторые значения показа-
теля степени при времени /, характеризующего изменение
Р-, р+у- и ^-излучения радиоактивных осадков в разные
периоды времени после взрыва1. Это уменьшение заклю-
чается между /-1’5 иВ радиоактивные осадки входят
элементы с периодом полураспада от долей секунды до де-
сятков лет
Таблица 9.4
[3-излучение Время после взрыва от 10 мин ко 4 час t“1,23 от 1 до 100 дней t~1,20 от 100 до 240 дней t—1,50
от 1 до 100 час f-1,23
3 + 7-излучение - от 3 до 100 дней
от 100 до 340 дней j —1,35
/ от 10 сек до 1 дня f-1,20
7-излучение от 1 до 3 дней 1,28
от 3 до 100 дней 1,41
Грубо говоря, радиоактивность уменьшается в 10 раз
с возрастанием времени в 7 раз. Так, если в момент Н +
+ 1 час интенсивность равна 1000 p/час, то в момент
Н + 7 час она будет 100 р!час, а в момент /7 + 7-7 =
= Н + 49 час она уменьшится до 10 p/час и т. д.
1 Интенсивность радиации определяет мощность дозы, т. е.
дозу, полученную за единицу времени. Автор берет за единицу вре-
мени 1 час и выражает мощность дозы как/) р!час. Полная доза свя-
зана с мощностью так же, как путь со скоростью (см. рис. 9.9). —
Прим. ред.
185
В действительности, если учесть возможности дождей,
радиоактивные осадки могут проникать в водостоки или в
землю и мощность дозы на 1 .м2 поверхности будет умень-
шаться гораздо быстрее, чем указано в таблице.
Кроме того, иные метеорологические условия, и в част-
ности ветры на различных высотах, совершенно меняют все
расчеты относительно поведения радиоактивных осадков.
Пусть, например, в некоторой точке в момент (Н + 1 час)
интенсивность равна 1000 р!час. В этот момент, по всей
вероятности, радиоактивные осадки еще будут продолжать
поступать в данное место и тем самым увеличивать часо-
вую дозу. Поэтому неудивительно, если в этом случае ин-
тенсивность (//+ 7 час) превысит предусмотренные выше
100 р/час.
Когда нужно предсказать направление движения ра-
диоактивных облаков и их распространение над земной
поверхностью в зависимости от высоты, вопрос усложняет-
ся тем больше, чем меньше имеется метеорологических дан-
ных. Погода довольно изменчива и в обычных условиях,
а после одного или нескольких ядерных взрывов ее изме-
нения иногда просто фантастичны.
Существовала масса теорий по вопросу о распростра-
нении радиоактивных осадков. В настоящее время есть по
крайней мере четыре таких теории. Однако опыт, приобре-
тенный в военных маневрах, сопровождавшихся ложными
взрывами, а также результаты наблюдений после настоя-
щих взрывов привели к убеждению, что все здесь надо де-
лать заново и что ни одной из указанных теорий доверять
не следует.
Хорошая система связи, включающая велосипед и поч-
тового голубя, служила бы для определения пути, по кото-
рому происходит распространение радиоактивных осад-
ков и их интенсивности в зависимости от времени, гораздо
лучше всяких теорий. Тем, кто в этом сомневается, доста-
точно рассмотреть опыт с одновременным взрывом 10 бомб
внутри круга с площадью в 1000 км2. Пусть они перепро-
буют все теории, используя при этом электронно-вычис-
лительную машину. Данные о результатах распростране-
ния радиоактивных осадков через 24 часа после момента
Н и на расстояниях от 50 до 500 км от эпицентра взрыва
окажутся столь противоречивыми, что самые упорные скеп-
тики убедятся в справедливости сказанного.
186
9. 7. МОРСКИЕ ВЗРЫВЫ
Ядерные взрывы, производимые над или под водой, за-
служивают особого рассмотрения. В этом случае продукты
деления смешиваются с миллионами тонн воды, постепен-
но растворяются и, кроме того, увлекаются морскими те-
чениями далеко от эпицентра взрыва. Часовая доза в за-
данной точке, измеряемая на высоте 1 м над уровнем воды
или земли, будет уменьшаться еще быстрее, чем В
табл. 9.5 приведены некоторые значения часовой дозы,
измеренные после подводного взрыва бомбы мощностью
20 кт на атолле Бикини.
Таблица 9.
Время Доза, р/час
Н + 4 час 3,1
Н + 38 час 0,42
Н + 62 час 0,21
Н + 86 час 0,042
Н + 100 час 0,025
Н+ 130 час 0,008
Н + 200 час 0,0004
9. 8. ВЛИЯНИЕ РАДИОАКТИВНОГО ОБЛАКА НА ЛЕТЧИКА
Если самолет должен пролететь через атомный гриб и
радиоактивное облако, то доза, получаемая внутри этого
облака, не зависит от мощности бомбы при условии, что
она не превышает 100 кт. Ее можно считать равной
131 000//2рЛшс, если t выражено в минутах. Так, в момент
Н + 100 мин доза равна 131 000/102 = 13 р!час, т. е.
она будет безопасна, если летчик пересекает облако в те-
чение 1 минуты.
9. 9. СТРОНЦИЙ-90
Этот радиоактивный элемент считается самым опасным
для живых существ, так как он может откладываться в
костях. Известны два вида радиоактивного стронция: строн-
ций-89 и стронций-90. Первый имеет сравнительно корот-
кий период полураспада — 50 дней и в биологическом от-
ношении менее вреден, чем второй. Стронций-90, период
187
100
Рис. 9. 11. Влияние взрыва атомной бомбы на содержание строн-
ция-90 в стратосфере.
полураспада которого составляет 28 лет, будет оказывать
воздействие на человека в течение всей его жизни и может
значительно сократить ее.
Среди продуктов деления, число которых достигает поч-
ти 400, стронций-89 составляет 4,8%, а стронций-90 —
5,8%. Большое количество стронция образовалось в ре-
зультате ядерных взрывов.
Количество стронция-90 в стратосфере на 1 января
1960 г. составляло 1 млн. кюри, «вспрыскивание» строн-
ция французской бомбой, которая была взорвана весной
1960 г., увеличилоэтосодержание примерно на 0,1—0,25%,
т. е. на 1—2 тыс. кюри, К 1964 г. количество стронция-90
возросло до 3,8 млн. кюри, а взрыв китайской бомбы 16 ок-
тября 1964 г. увеличил его еще на 0,38%, т. е. на
14,5 ккюри.
На графике рис. 9.11 (авторы Бек и Курода) заметно
это увеличение. Прямая ab показывает отношение Sr89/Sr90
до взрыва китайской бомбы. Она параллельна прямой а'Ь',
которая соответствует более позднему времени.
Подобные же измерения сделали в Японии Сотобайаши
и Кояма, которые полностью подтвердили результаты Бека
и Куроды, полученные в Арканзасе. Установлено, что в
морях и океанах накопилось в 1,5 раза больше стронция-90,
чем в земле, и причина этого явления пока еще не известна.
188
9. 10. БЕЗОПАСНОСТЬ
В табл. 9.6 указаны количества Ри239 и Sr90, приемлемые
для вдыхания или проникновения в человеческий организм.
Ри238
Sr90
Таблица 9.6
3-10“11 мг/мл воздуха
2-10“5 мг/мл воды
5-10“13л1г/ли воздуха
2-10“9 мг/мл воды
Поскольку нередко говорят о несчастных случаях, кото-
рые происходят в ядерной промышленности, в табл. 9.7
приведено число таких случаев, приходящихся на
1 000 000 часов рабочего времени в ядерной и химической
промышленности США с 1944 по 1960 г.
Таблица 9.7
Количество несчастных случаев на 1 000 000 часов рабочего времени
Ядерная промышленность
Химическая промышленность
Наибольшее
5,57
10,09
Наименьшее
0,73
3,32
Существуют вещества, которые могут ослабить биоло-
гическое действие излучения. Они скорее имеют предупре-
дительный, чем лечебный характер. Так, впрыскивание
одного из этих веществ перед общим облучением в 700 р
приводит к 80% выживаемости, в то время как ни одна
мышь, получившая указанную дозу без впрыскивания, не
выжила.
9. 11. ЕДИНИЦЫ ИЗЛУЧЕНИЯ
Рентген (р)— количество излучения, образующее 1,6* 1012
пар ионов в 1 г воздуха; 1 г радия дает 1 p/час на расстоя-
нии 1 м при отсутствии поглощения. В рентгенах измеряется
доза облучения для рентгеновых и 7-лучей. Мощность
дозы, выраженную в p/час, иногда называют часовой до-
зой.
189
Рис. 9. 12. Малая подводная лодка «Альвен». которая нашла чет-
вертую водородную бомбу в Паломаресе (Испания). Длина лодки
6,6 л, вес 11 т, толщина обшивки 33 мм. Она может погружаться
на глубину 3130 м. Скорость ее — от 4 до 6 узлов, радиус действия
47 км, продолжительность работы 10 час, мощность 15 л. с., экипаж—
2 человека. Внизу аппарат CURv (Cable Controlled Underwater
Vehicle) — подводное судно, управляемое по проводам, предназна-
ченное для обезвреживания мин. Он имеет поплавки, двигатели,
прожекторы и телевизионную камеру. С его помощью 7 апреля
1966 г. была извлечена на поверхность потерянная, но не взорвав-
шаяся бомба, так же как и три другие, составлявшие ядерное во-
оружение потерпевшего катастрофу американского бомбардиров-
щика.
Физический эквивалент рентгена — фэр — высвобож-
дает 93 эрг/час в тканях организма. В фэрах измеряется
доза облучения для всех прочих видов ионизирующих из-
лучений.
Рад — единица дозы поглощенного излучения, высво-
бождает 100 эрг на грамм вещества.
Обэ — относительная биологическая эффективность
(отношение биологического эффекта рассматриваемого из-
лучения к эффекту р- и у-лучей или рентгена при одинако-
вой физической дозе). Обэ нейтронов меняется от 1,7 до
10 в зависимости от их энергии. Обэ а-частиц равна 10,
т. е. они в 10 раз более действенны и, следовательно, более
вредоносны, чем у-лучи, р-частицы или рентгеновы лучи.
Биологический эквивалент рентгена — бэр. Доза в бэ-
рах выражается произведением дозы в фэрах на обэ рас-
сматриваемого излучения* 1.
1 Для рентгеновых, 7- и р-лучей доза в рентгенах и бэрах вы-
ражается практически одним и тем же числом. В тканях организма
1 рад — 100/93 фэр для любого излучения и 1 фэр составляет при-
ближенно 1 р для рентгеновского излучения в 200 кэв. — Прим. ред.
ГЛАВ A 10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В современном арсенале специальных видов-оружия
существуют такие, секрет производства которых в силу
их значительного влияния на экономическую жизнь стра-
ны выходит за рамки чисто военной области. А недавно мы
обнаружили, что многие электронные вычислительные ма-
шины исчезли из свободной продажи на мировом рынке.
Известно также, что некоторые сплавы ревниво охраня-
ются от экспорта и что многочисленные патенты «блоки-
руются» различными организациями, связанными с мини-
стерствами национальной обороны.
Рассмотрим вкратце возможности применения радио-
активных элементов как в гражданской, так и в военной
промышленности.
Для измерения толщины стали используются: при тол-
щине листа от 2 до 50 мм — иридий-192 с периодом полу-
распада 74 дня; при толщине листа от 20 до 70 мм — це-
зий-137 с периодом полураспада 33 года; при толщине
от 40 до 150 мм — кобальт-60 с периодом полураспада
5,3 года.
Качество стали проверяется путем облучения сплава
нейтронами, после чего результат сравнивают с этало-
нами, облученными в потоке нейтронов ядерного реактора
или другого источника нейтронов.
Измерение уровня в резервуарах с горючим можно про-
изводить без поплавка с помощью радиоактивного источ-
ника и счетчика Гейгера, помещенных на противополож-
ных концах горизонтальной чаши резервуара.
Таким'же способом можно найти место утечки в трубо-
проводе и измерить ее величину, если трубопровод слиш-
ком длинен или недоступен. Через него пропускают радио-
активное вещество, а после тщательно промывают. Затем
в трубопровод направляют скребок, снабженный счетчи-
ком Гейгера, связанный с усилителем и крошечным магни-
192
Рис. 10. 1. Сравнительные результаты применения трех антикор-
розийных покрытий. Три стальные цилиндра сначала были покра-
шены суриком, а затем на них было нанесено соответствующее анти-
коррозийное покрытие; после трехмесячного пребывания в морской
воде они были помещены в специальный аквариум и сфотографиро-
ваны. Вокруг левого цилиндра с покрытием Рх видна плавающая
грязь. Правый цилиндр, покрытый краской Р2» остался почти чис-
тым. Наконец, средний цилиндр, на который было нанесено покры-
тие Р3, совершенно не тронут грязью.
тофоном: импульсы счетчика Гейгера возникают в тех мес-
тах, где происходила утечка радиоактивного элемента.
Зная скорость перемещения скребка и скорость регистра-
ции, можно определить место утечки в трубопроводе.
Удаление статических зарядов из резервуаров, содер-
жащих горючее, является проблемой первостепенного зна-
чения. Не один бак взорвался, потому что своевременно
не были приняты меры против появления искр, вызывае-
мых статическими зарядами. В текстильной и бумажной про-
мышленности тлеющие разряды также иногда вызывают
катастрофы. Радиоактивные источники, размещенные соот-
193
ветствующим образом, ионизируют воздух и препятствуют
накоплению статических зарядов.
При изысканиях нефти применяют различные способы,
в которых участвуют и нейтроны, и радиоактивные элемен-
ты.
Стерилизация и консервирование продуктов пита-
ния при помощи 7-лучей кобальта — еще один способ
борьбы против голода.
Наконец, приведу последний пример. Он касается ско-
рости хода кораблей — военных и коммерческих, — на ко-
торую влияет морская грязь, присасывающаяся к корпусу
и крайне стесняющая движение корабля. Уменьшение
к. п. д. вызывает такой дополнительный расход горючего,
что приходится ставить судно для очистки в сухой док.
Экономические последствия этого очевидны и приобретают
особое значение, если учесть международную конкурен-
цию. Стоит ли удивляться тому, что некоторые антикор-
розийные покрытия (рис. 10.1), способные противостоять
морской грязи, оказываются в списках «секретного ору-
жия».
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к русскому изданию.......................... 5
Введение .............................................. 8
Глава 1. НАУКА И ВОЙНА
1. 1. Общие замечания.............................. 10
1. 2. Война и исследование операций .... 11
1. 3. Расчет потерь в результате нападения ... 12
1. 4. Полуграфический метод........................ 16
1. 5. Математический метод......................... 21
1. 6. Достовер ноеть статистических данных ... 26
Глава 2. УЯЗВИМОСТЬ СИЛ ВОЗМЕЗДИЯ
2. 1. Общие замечания............................. 27
2. 2. Разрушения, вызванные ядерным взрывом * . 27
2. 3. Шкала уязвимости ........................... 30
2. 4. Механические воздействия.................... 33
2. 5. Оптимальная высота взрыва (ОВВ)............. 36
2. 6. Автоматические взрыватели................... 37
2. 7. Подводные взрывы............................ 43
2. 8. Термические эффекты......................... 43
2. 9. Действие излучений.......................... 46
2. 10. Подвижные и шахтные пусковые установки ракет 47
Глава 3. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЯДЕРНЫХ БОМБ
3. 1. Зажигательные свойства ядерных бомб .... 48
3. 2. Ослепление................................ 51
3. 3. Подводные взрывы и вызываемые ими приливные
волны....................................... 51
3. 4. Ядерные мины.............................. 52
3. 5. Имитация ядерного взрыва.................. 54
3. 6. Маскировка ядерных испытаний.............. 55
195
3. 7. «Чистая» атомная бомба......................... 57
3. 8. Радиоактивные осадки и наведенная гамма-актив-
ность ............................................... 58
3. 9. Бомбы ff (распад-синтез)....................... 59
3. 10. Бомбы fff (распад-синтез-распад)............. 61
3. И. «Грязные» бомбы................................ 62
3. 12. Уран-235 или плутоний-239? ................... 62
3. 13. Уран-235 и уран-238 .......................... 63
3. 14. Нарушения радиосвязи в результате ядерных
взрывов.............................................. 64
3. 15. Выход продуктов деления при ядерном взрыве 66
3. 16. Возмущения земного магнитного поля . . 67
3. 17. Калифорний-254 ............................... 70
Глава 4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ АТОМНЫХ
ВЗРЫВОВ (АОАВ)
4. 1. Общие замечания.............................. 71
4. 2. Значение АОАВ ............................... 72
4. 3. Обнаружители ................................ 73
4. 4. Оптический локатор .......................... 73
4. 5. Электромагнитное обнаружение................. 75
4. 6. Сейсмическое обнаружение .................... 81
4. 7. Предвидение сейсмических толчков............. 85
4. 8. Вычисление расстояния до взрыва.............. 86
4. 9. Локализация взрыва в пространстве и времени . 88
4. 10. Некоторые подробности взрыва «Лосось» . . 90
4. 11. Оценка вероятной частоты ложных тревог . . 92
4. 12. Разветвленная система АОАВ.................. 96
4. 13. Система АОАВ с одной станцией ^обнаружения 98
4. 14. Многочисленные взрывы....................... 99
4. 15. Роль человека-оператора..................... 99
Глава 5. УСПЕХИ И ЗАТРУДНЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИИ
5. 1. Общие замечания........................... 101
5. 2. Краткая история радиолокации.............. 101
5. 3. Дипольные помехи ......................... 102
5. 4. Вероятность обнаружения самолета .... 103
5. 5. Искусственное ослабление радиолокационного отра-
жения ....................................... 104
5. 6. Маскировка бомбардировщика ............... 106
5. 7. Контрмеры и радиоприманки................. 108
5. 8. Самонаводящиеся головки ...... 112
5. 9. Радиолокаторы прямого видения и с многократным
отражением луча.............................. 113
5. 10. Измерение скорости — эффект Допплера — Физо. 118
5. И. Автоматизация и электронные вычислительные ма-
шины ............................................ 119
5. 12. Инверсионные следы самолета ............. 121
5. 13. Источники колебаний, применяемые в радиолока-
ции.............................................. 122
196
Глава 6. ОПОЗНАВАНИЕ СВОЙ—ЧУЖОЙ
6. 1. Общие замечания........................... 124
6. 2. Связь с помощью пучка атомных частиц . . 126
6. 3. Инфрафон.................................. 127
6. 4. Обнаружение ракет по инфракрасному излучению 129
6. 5. Радиус действия инфракрасных приемников для
обнаружения ракет............................... 130
6. 6. Сравнение разрешающей способности инфракрасных
приемников и радиолокаторов..................... 132
6. 7. Обнаружение ракет с помощью спутников . . 133
6. 8. Связь на видимых лучах.................... 134
6. 9. Лазер..................................... 135
6. 10. Колидар —лазерный дальномер .... 138
6. 11. Луч смерти?.............................. 138
6. 12. Эффект Допплера и лазер.................. 1^0
6. 13. Автоматическое опознавание............... 140
Глава 7. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЯДЕРНЫЕ ИСТОЧНИКИ
ЭНЕРГИИ
7. 1. Общие замечания................................. 142
7. 2. Реализация ядерных источников энергии. . . 144
7. 3. Разновидности ядерных источников энергии . 145
7. 4. Термоэлектрические преобразователи .... 146
7. 5. Термоэлектронные преобразователи .... 149
7. 6. Различные типы ядерных источников энергии . 149
7. 7. Некоторые технические и финансовые вопросы . 154
7. 8. Акустические буи....................... 156
7. 9. Биологическая защита................... 157
7. 10. Компактный энергетический реактор . . . 157
7. 11. Ракета с атомным двигателем ................... 159
Глава 8. ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ ПЛАТФОРМЫ
8. 1. Радионаведение ................................. 160
8. 2. Инерциальные платформы....................... 161
8. 3. Гироскопы.................................... 166
8. 4. Маятник Шулера............................... 166
8. 5. Акселерометры .................................. 167
8. 6. Время разгона гироскопических устройств и инер-
циальные платформы 168
8. 7. Засекречивание географических координат объектов 168
8. 8. Летающая станция обнаружения и летающие та-
релки 168
Глава 9. ВЫЖИВАНИЕ И РАДИОБИОЛОГИЯ
9. 1. Общие замечания ............................ 172
9. 2. Мутации..................................... 173
9. 3. Действие облучения на людей................. 177
197
9. 4. Радиоактивная пыль от ядерных бомб .... 178
9. 5. Прямое облучение и наведенная гамма-активность
(НГА)...................................... 180
9. 6. Затухание радиоактивности осадков.............185
9. 7. Морские взрывы............................... 187
9. 8. Влияние радиоактивного облака на летчика . . . 187
9. 9. Стронций-90 ................................. 187
9. 10. Безопасность ............................... 189
9. 11. Единицы излучения .......................... 189
Глава 10. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 192
М. Н а м и а с
НАУКА И ОБОРОНА
Редактор Г. Шилейко
Художник В. Вар латин
Художественный редактор Ю. Максимов
Технический редактор JI. Кондюкова
Корректор Баранова И. И,
Сдано в производство 11/IV 1969 г.
Подписано к печати 4/IX 1969 г.
Бумага тип. №1 84ХIC8V32. 3,13 бум. л.
10,5 усл. печ. л.
Уч.-изд. л. 9,18. Изд. № 12/51G4
Цена 46 коп. Зак. 255.
Издательство «Мир»
Москва, 1-й Рижский пер., 2
Ярославский полиграфкомбинат
Главполиграфпрома Комитета по печати
при Совете Министров СССР
Ярославль, ул. Свободы, 97
СЛЕДИТЕ ЗА НОВИНКАМИ
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
В 1970 году в издательстве «Мир»
выйдут следующие книги:
„ВРЕМЯ И СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИКА"
„СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ"
Ф. Класс „ЛЕТАЮЩИЕ ТАРЕЛКИ—БОЛЬШЕ НЕ ЗАГАДКА
А. Коут „В ПОИСКАХ РОБОТОВ"
А. Матей ко „УСЛОВИЯ ТВОРЧЕСКОГО ТРУДА"
И. Р о к а р „СИГНАЛ ЛОЗОХОДЦА"
А. Рань и „ПИСЬМА О ВЕРОЯТНОСТИ"
46 коп.