Виктор Млечин - На передних рубежах радиолокации

Наконец, рассмотрим ещё один вид противоречий, возникших на заре радиолокации, примерно 80 лет назад. Первые опыты по локации самолётов проводились в 1934 г. Б. К. Шембелем под руководством директора ЛЭФИ академика А. А. Чернышева. Была разработана радиоаппаратура под условным названием «Рапид», работавшая на волне 4,7 м при мощности 200 вт (непрерывное излучение). Излучающая часть была смонтирована на крыше здания ЛЭФИ и ориентировалась в направлении на приёмник, который перемещался в пределах 11–50 км от излучателя. Самолёт следовал по разным маршрутам, но пересекал трассу электромагнитного излучения. Определялась максимальная дальность от приёмника до самолёта. Нас в этой истории интересует наличие пространственного разноса передатчика и приёмника. Зачем он нужен?

Это объяснил в своей статье П. К. Ощепков, присутствовавший на испытаниях. Он писал: «Вынос приёмника в сторону от передатчика мотивировался тем, что при недостаточной интенсивности отражённого сигнала приёмник, расположенный непосредственно у радиоизлучающего устройства, будет подавлен прямым излучением передатчика и не сможет принять отражённый от самолёта сигнал. Принятые сигналы будут переданы на станцию излучения по радио или проводам». Итак, пространственный разнос для обеспечения развязки приём-передача. Но этот разнос был не совершенен, ибо давал до 10 км дальности, а требовал нескольких пунктов приёма и соответственного увеличения числа приёмных антенн. Создаётся техническое противоречие между необходимостью лоцирования в широком интервале дальностей и низким качеством развязок приём-передача. Разрешение противоречия – переходом к одноантенному варианту – шло долго и мучительно. Один из путей – переход на временную селекцию вместо пространственной, т. е. переход на импульсное излучение. Другой путь касался непрерывного сигнала и состоял в применении частотной селекции. Этот период разделился на два этапа: первый (довоенный) и второй этап, который дал более качественные результаты, но растянулся до 1950–1960 гг.

Как известно, авторство и приоритет большинства изобретений определяется по заявке, поданной в патентную службу страны. Если заявка отвечает необходимым требованиям, а материал заявки на основании чётких критериев признан соответствующим понятию «изобретение», то вроде бы нет никаких оснований для сомнений в авторстве данного изобретения или его приоритете. Действительно, выданный охранный документ подтверждает авторство и приоритет данного способа или продукта. Но многие из таких изобретений оказываются лишь отдельными кирпичами в фундаменте крупных изобретений. Последние создаются в большинстве случаев в результате новационной деятельности не одного человека, а многих групп исследователей, ищущих истину, и порой не задумывающихся об изобретательстве вообще. Делается это на протяжении ряда лет и нередко сразу в нескольких странах.

Я хотел бы привести несколько примеров крупных изобретений, авторство и приоритет которых сразу, на вскидку, не определяются, и это требует проведения специальных исследований с мало предсказуемым исходом.

В качестве первого примера приведу магнетрон. Этот прибор вошёл сейчас в быт миллионов людей в виде источника СВЧ-энергии, используемого в СВЧ-печах для приготовления пищи. Там он работает в непрерывном режиме. Я не разрабатывал магнетроны, но эксплуатировал их длительное время примерно 60 лет назад. Но не об этом сейчас разговор, а о том, кто и когда его разрабатывал. Прежде всего, вкратце о том, что такое магнетрон. Магнетрон двухэлектродная электронная лампа, в которой электроны, летящие от катода к аноду, подвергаются воздействию как электрического, так и ортогонального магнитного поля. История магнетрона движется от простейшей модели со сплошным анодом до современных моделей многорезонаторных магнетронов. При наличии сплошного анода электроны движутся по кривым, близким к окружности с циклотронной частотой, зависящей от напряжённости магнитного поля. КПД этих ламп низкое, т. к. число работающих электронов (т. е. отдающих энергию) невелико. В многорезонаторных магнетронах анод представляет собой набор объёмных резонаторов, соединённых с межэлектродным пространством цепями. Электроны в этих лучах движутся по эпициклоидам, причём число «работающих» электронов резко возрастает, вследствие чего КПД может достигать 80–90 %.

История развития магнетронов как генераторов СВЧ-излучения преимущественно в дециметровом и сантиметровом диапазонах радиоволн прослеживается с начала 20-х годов прошлого столетия. В 1924 г. А. А. Слуцкиным и Д. С. Штейнбергом в Харьковском университете был разработан способ генерирования высокочастотных колебаний в магнетронах на волнах 7-50 см. Исследования магнетронного способа генерации на СВЧ велись в 20-х годах также Д. А. Рожанским, М. Т. Грековой, В. И. Калининым и др. Обратимся теперь к 30-м годам 20 в., когда создавались первые установки по радиообнаружению самолётов и первые РЛС. Пионерские работы в этой области датированы концом 1933 – началом 1934 г. Магнетроны для этих установок создавались в 1934 г. на волну 20 см мощностью несколько вт в кооперации нескольких организаций Ю. К. Коровиным, А. А. Шапошниковым, Ю. А. Кацманом. Практически одновременно создавалась установка в ЛЭФИ Б. К. Шембелем. Для неё был изготовлен магнетрон на волне 21–29 см с мощностью 10 вт. Магнетрон имел четырёхрезонаторный анод и КПД 35–45 %. В 1932 г. В. М. Мухин предложил устройство многорезонаторного магнетрона. Однако это предложение не было реализовано. В 1935 г. М. А. Бонч-Бруевич, выдающийся учёный, разработчик мощных ламп, охлаждаемых проточной водой и использовавшихся в радиовещательных станциях им. Коминтерна, Малого Коминтерна был назначен научным руководителем Ленинградского НИИ-9.

Существует версия, что он нарисовал на бумаге конструкцию многорезонаторного магнетрона. Факты говорят о том, что М. А. Бонч-Бруевич отстаивал идею построения будущей РЛС, использующей непрерывное излучение. Для этого он предложил сотрудникам НИИ-9 Н. Ф. Алексееву и Д. Е. Малярову разработать конструкцию и проверить на практике новый многорезонаторный магнетрон. Эта работа была выполнена в 1937–1938 г. В результате был перекрыт сантиметровый диапазон волн (1–9 см) с мощностью в непрерывном режиме от 100 до 300 вт и КПД порядка 20 %. Но практика настойчиво требовала создания магнетронов, работающих в импульсном режиме. Такие магнетроны были разработаны в конце войны и в послевоенный период и у нас, и за рубежом. Они давали в сантиметровом диапазоне 100–200 квт пиковой мощности при КПД 50–60 %. Говоря об истории развития магнетронной техники, необходимо отметить большой творческий вклад Н. Ф. Алексеева и Д. Е. Малярова. Но в литературе, особенно в 40-х и 50-х годах, этот вопрос у нас педалировался, вследствие чего создавалось впечатление, что указанные специалисты и являются истинными изобретателями магнетрона. Я был знаком с Н. Ф. Алексеевым, и задал ему вопрос: считает ли он себя автором изобретения. На что получил отрицательный ответ. Его понять можно, ибо факты истории игнорировать невозможно.