Александр Прищепенко - Шипение снарядов

Для наработки данных о таких эффектах требовалось столько ЭМБП, что опытному производству выпуск их был не по силам. По-спорьем стал источник РЧЭМИ со сверхпроводниковым коммутатором — опять же результат попытки помочь друзьям.

… Попросил о помощи В. Слепцов из НИИ вакуумной техники: он хотел определить критические токи в создаваемых его лабораторией высокотемпературных сверхпроводниках — микронной толщины пленках из YBa 2Cu 3O 7, нанесенных на подложки из искусственного сапфира. Как предполагал Слепцов, токи, при которых такие пленки должны переходить из разряда сверхпроводников в плохие изоляторы, составляли килоамперы. Но скачки сопротивления ведут к скачкам тока в контуре, что не может не сопровождаться существенным изменением магнитного момента, второй производной которого по времени, как известно, пропорциональна мощность РЧЭМИ…

Ценность источника с переключателем из сверхпроводника, помимо простоты (рис. 4.56), заключается в том, что излучает он тоже сверхширокополосное РЧЭМИ, но его можно сделать невзрывным (например, получив импульс тока в соленоиде от кабельного формирователя), и в этом качестве использовать для исследований стойкости электроники в лабораторных, а не полигонных условиях. Многие образцы электроники, подтвердившие ранее свою стойкость к ЭМИ ЯВ, выходили из строя при воздействии сверхширокополосного импульса РЧЭМИ: принимая во внимание различия в спектральном составе излучения, такой результат можно было предвидеть.

…Одним из парадоксов электромагнитного оружия является то, что создавать чересчур мощный и одновременно малоразмерный источник РЧЭМИ бессмысленно — может произойти пробой [93] Кстати, из-за пробоя практически нереально и создание на поле боя таких плотностей мощности РЧЭМИ, которые вызывали бы поражение человека. (рис. 4.57) среды, где распространяется излучение.

Пробой происходит в том случае, когда свободные электроны успевают за время между столкновениями с нейтральными молекулами получить от электрической компоненты РЧЭМИ энергию, достаточную для ионизации атома такой молекулы. Далее происходит процесс лавинообразного размножения заряженных частиц (и электронов, и ионов), то есть образование плазмы.

При нормальных условиях свободных электронов в воздухе практически нет: они «прилипают» к молекулам кислорода, углекислого газа и паров воды, конфигурация электронных оболочек которых такова, что присоединение электрона энергетически выгодно. Однако энергия связи электрона в отрицательном ионе мала (десятые доли электронвольта) и в сильном электрическом поле отрицательные ионы «отдают» в столкновениях свои электроны.

И на образование электронов, и на ионизацию, и на разогрев плазмы расходуется энергия, а ей просто неоткуда взяться, иначе как быть «отобранной» у поля. Поэтому-то «избыточная», превышающая пробивную, напряженность электрической составляющей РЧЭМИ (на правом рисунке выделена красным цветом) быстро убывает. Когда, наконец, напряженность становится меньше пробивной, она убывает куда как медленнее — обратно пропорционально расстоянию от источника.

В приведенном примере самая мощная амплитуда примерно втрое превышает первую из тех, что не вызывают разряд. Мощность РЧЭМИ пропорциональна квадрату напряженности, из чего следует, что около 90 % энергии импульса было израсходовано на бесполезный «фейерверк». Иными словами, за исключением зоны разряда, такую же плотность мощности на равных расстояниях может создать на порядок менее мощный источник РЧЭМИ.

Если бы в поле снимка оказалось изображение какого-нибудь предмета с известными размерами, то оказалось бы возможным получение важной информации: по расстояниям между плазмоидами — о длине волны генерируемого РЧЭМИ, а по расстоянию, на котором разряды затухают — о его мощности. Для пробоя, вызванного не моночастотным, а сверхширокополосным РЧЭМИ, разделения плазмоидов не наблюдается

Пробивная напряженность тем выше, чем короче импульс РЧЭМИ (рис. 4.58), так что, применяя источник, формирующий короткие импульсы, можно получить и выигрыш в эффективности действия по цели и сделать устройство более энергоемким. Но в любом случае явление пробоя связывает размеры источника и его мощность: чересчур мощный и малогабаритный источник приходится снабжать длинным рупором или ставить дополнительный слой изолятора, искусственно увеличивая его размер, чтобы не допустить бесполезного нагрева плазмы излучением!