Нил Тайсон - На службе у войны: негласный союз астрофизики и армии

В странах, воевавших против Гитлера, первым, кто официально предложил использовать «мякину» как действенное средство защиты от радаров, была женщина-физик из Уэльса Джоан Каррэн – единственная женщина-ученый в Британском научно-исследовательском центре телекоммуникаций. В Германии версия этого средства уже прошла испытания на фирме Telefunken двумя годами ранее, в 1940-м. Оглядываясь назад, можно сказать, что сама по себе концепция «ложного эха» выглядит довольно-таки очевидной. Тем не менее, как и в случае с магнетроном с резонансной полостью, директивные органы поначалу отказывались «давать добро» на реализацию этой идеи из страха, что она в конечном счете повысит уязвимость их собственной стороны: как только эти ленты начнут применяться, они тут же попадут в руки противника, который разгадает их предназначение и начнет сам применять это средство. В конце концов, однако, в 1943 году оно было принято на вооружение, и к концу войны три четверти производимой в США алюминиевой фольги шло на изготовление «мякины» [290].

И это было далеко не единственное противорадарное средство, изобретенное в ходе Второй мировой войны. Были и другие попытки справиться с радарами: глушение, «ослепление» вражеского радара мощным электромагнитным импульсом, радиозапутывание (обфускация), достигаемое, например, путем изменения частоты импульсов собственной радионавигационной системы, генерирование помех, обтягивание воздухозаборных труб (шноркелей) подводной лодки резиной, спуфинг – использование активных радиолокационных ловушек, например таких, которые непропорционально усиливали радиоэхо, заставляя оператора радара думать, что он «видит» не один самолет, а целую эскадрилью. В общем, в этих условиях о простой «честной» радиолокации можно было только мечтать: оставалось надеяться только либо на появление какого-то еще более мощного средства преодоления помех, либо на то, что противник по каким-то причинам вдруг забудет обо всех этих технических ухищрениях, возможно, именно потому, что о них все слишком хорошо знают. Был и еще один электронный инструмент под названием «поисковый радиоприемник» – он, будучи оснащенным пеленгаторной антенной, мог установить местонахождение вражеской радарной станции на большем расстоянии и с большей эффективностью, чем это были способны сделать сами радары.

На каждую контрмеру находилась и контр-контрмера. Немцы, например, научились измерять различия в движении бомбардировщика и облака «мякины». От летящих с большой скоростью самолетов радиоволны вследствие эффекта Допплера отражались со смещением длины волны, чего не происходило при их отражении от почти невесомых лент фольги, которые дрейфовали в воздухе со скоростью ветра. В результате германские зенитки, по крайней мере иногда, били по самолетам, а не по облакам алюминиевых хлопьев.

___________________

Для астрофизика «мякина» представляет интерес, так как ее маскирующий эффект основан на альбедо – отражающей способности, необходимой характеристике небесных тел в широком диапазоне длин электромагнитных волн. В отличие от астрофизиков, биологи, геологи, химики и физики, как правило, не посвящают себя целиком решению задач регистрации света. А вот у военных тоже наблюдается растущий интерес к альбедо. Его минимизация – первоочередная задача для обеспечения невидимости, хотя военные специалисты по радиолокации чаще оперируют понятием эффективной поверхности рассеяния. В этой области для целей национальной безопасности требуются новаторские решения.

Альбедо объекта – это средний процент света, который отражается от его поверхности, взятый от общего количества падающего на него света. Что не отражается, то поглощается. Чем ниже альбедо, тем труднее зарегистрировать объект. Луна, спутник Земли, – объект шокирующе темный, ее альбедо всего 0,12 – примерно, как у автомобильной шины. Это значит, что в общем итоге, учитывая, что на ней есть более светлые и более темные области, Луна отражает 12 % падающего на нее света и поглощает все остальное. Затянутая облаками Венера, наша ближайшая соседка среди планет, имеет альбедо 0,75 – потому-то она и сияет так ярко на сумеречном небе, где ее частенько принимают за висящий в высоте НЛО. Спутник Сатурна Энцелад, почти сплошь покрытый свежеобразованным девственным водяным льдом, обладает фантастически высоким альбедо: 0,99. Получается, что объект, который ваши приемники регистрируют как яркий, совсем не обязательно расположен близко. Он может быть далеким, но с поверхностью, имеющей высокую отражающую способность, а может быть и близким, но имеющим меньшее альбедо. Так что само по себе альбедо, хоть и дает вам исключительно важную информацию, все же только частично характеризует вашу цель.

Вся индустрия невидимости работает на то, чтобы сделать альбедо вашего объекта столь близким к нулю, сколь это возможно. Вы хотите, чтобы у вашего самолета была эффективная поверхность рассеяния, как у шмеля, – тогда он исчезнет с экрана вражеского радара и не образует заметного когерентного радиоэха. Если вы добьетесь этого, противник не будет знать, был ли сигнал его радара поглощен или просто беспрепятственно улетел в пространство. Или можно установить на самолете радиоприемники, которые покажут вам, что вас запеленговали: тогда вы можете начать маневрировать, чтобы избежать удара ракеты класса «земля – воздух».

Но есть еще один, лучший выход: можно покрыть всю поверхность фюзеляжа вашего самолета мелкими гранями, расположенными по отношению друг к другу под различными, но определенным образом рассчитанными углами. Тогда луч радара отразится от каждой из таких площадок в разных направлениях, ни одно из которых не будет указывать на вас. Это сделает ваш самолет почти невидимым для радиоволн и, как говорят в ВВС, «внесет элемент неожиданности». Поздравляем – вы изобрели «стелс-истребитель» F-117A, «малозаметный» одноместный самолет треугольной формы, для еще большей невидимости покрытый черной субстанцией, поглощающей радиоволны. Он одновременно напоминает гигантского журавлика-оригами и воздушно-десантный танк. С точки зрения аэродинамики он не особенно хорош, но зато по крайней мере на некоторое время – ведь со всякой неожиданностью в конце концов можно справиться – позволяет ВВС вновь овладеть инициативой в смысле выбора времени и места атаки.

Разработанный в 1970-х и начале 1980-х на овеянной легендами, когда-то совершенно секретной военной базе «Зона-51» на берегу высохшего соленого озера в Неваде истребитель F-117A провел сотни атак на ближней дистанции и бомбовых вылетов в Ираке в ходе операции «Буря в пустыне» в 1990–1991 годах и операции «Свобода Ирака» в 2003-м. Научной базой его создания была монография, написанная в 1962 году одним советским инженером и физиком-теоретиком [291]. Этот труд подвел прочный математический фундамент под вычисление «дифракции электромагнитных волн на металлических телах сложной формы» – или, более конкретно, «на отражающих телах со скачкообразными разрывами поверхности или острыми ребрами (полоска, диск, конечный цилиндр или конус и т. п.)». В 1971 году монография была переведена для ВВС США и вскоре после этого внимательно изучена одним специалистом по радарам, работавшим в занимавшемся секретными перспективными исследованиями подразделении «Сканкуоркс» компании Lockheed Aircraft – именно этот отдел ранее спроектировал знаменитый самолет-разведчик У-2 [292].