3.1.2. Наземные локаторы

Как сообщает печать, за рубежом разрабатывается ряд стационарных лазерных локаторов. Эти локаторы предназначены для слежени. за ракетами на начальном этапе полета, а также для слежения за самолетами и спутниками. Большое значение придается лазерному локатору, включенному в систему ПРО и ПКО. По проекту американской системы именно оптический локатор обеспечивает выдачу точных координат головной части или спутника в систему лазерного поражения цели [42].

Функциональная схема лазерного локатора типа «ОПДАР» [43] представлена, на рис. 44. Он предназначен для слежения за ракетами на активном участке их полета. Тактические требования определяют незначительную дальность действия локатора, поэтому на нем установлен газовый лазер, работающий на гелий-неоновой смеси, излучающий электромагнитную энергию на волне 0,6328 мкм при выходной мощности всего 0,01 Вт. Лазер работает в непрерывном режиме, но его излучение модулируется с частотой 100 МГц. Передающая оптическая система собрана из оптических элементов по схеме Кассагрена, что обеспечивает очень незначительную ширину расходимости луча. Локатор монтируется на основании, относительно которого он может с помощью следящей системы устанавливаться в нужном направлении с высокой точностью. Эта следящая система управляется сигналами, которые поступают через кодирующее устройство. Разрядность кода составляет 21 единицу двоичной информации, что позволяет устанавливать локатор в нужном направлении с точностью около одной угловой секунды. Приемная оптическая система имеет диаметр входной линзы 300 мм. В ней установлен интерференционный фильтр, предназначенный для подавления фоновых помех, а также устройство, обеспечивающее фазовое детектирование отраженных ракетой сигналов.

Рис. 44. Функциональная схема лазерного локатора «ОПДАР»

В связи с тем, что локатор работает по своим объектам, то с целью увеличения отражательной способности ракеты на нее устанавливается зеркальный уголковый отражатель, который представляет собой систему из пяти рефлекторов, обеспечивающих распределение упавшей на них световой энергии таким образом, что основная ее часть идет в сторону лазерного локатора. Это повышает эффективность отражающей способности ракеты (эффективную площадь отражения цели) в тысячи раз.

Из рассмотрения рис. 44 видно, что локатор имеет три устройства слежения по углам: точный и грубый датчики по углам и еще инфракрасную следящую систему. Технические данные первого датчика определяются в основном оптическими характеристиками приемо-передающей системы. А так как диаметр входной оптической системы равен 300 мм и фокусное расстояние равно 2000 м, то это обеспечивает угловую разрешающую способность 80 угловых секунд. Сканирующее устройство имеет полосу пропускания 100 Гц. Второй датчик имеет оптическую систему с диаметром 150 мм и меньшее фокусное расстояние. Это дает разрешающую способность

по: углу всего 200 угловых секунд, т. е. обеспечивает меньшую точность, чем первый. В качестве приемников излучения оба канала оснащены фотоумножителями, т. е. наиболее чувствительными элементами из имеющихся. Перед приемником излучения располагается интерференционный фильтр с полосой пропускания всего в 1,5 ангстрема. Это резко снижает долю приходящего излучения от фона. Полоса пропускания согласована с длиной волны излучения лазера, чем обеспечивается прохождение на приемник только своего лазерного излучения. Данные инфракрасного датчика следующие: диаметр оптической системы угол поля зрения — 4 градуса, фокусное расстояние - 100 мм, приемник излучения — серно-свинцовый фотоэлемент.

Локатор позволяет работать в пределах от 30 до 30 000 м. Предельная высота полета ракеты 18 000 м. Сообщается, что этот локатор обычно располагается от ракеты на расстоянии около 1000 м и на линии, составляющей с плоскостью полета ракеты 45°. Измерение параметров движения ракеты с такой высокой точностью На активном участке полета дает возможность точно рассчитать точку ее падения. Технические характеристики систем слежения за ракетой представлены в табл. 20.

Таблица 20 (см. скан) Характеристики систем слежения за ракетой [44]

Локатор для слежения. Рассмотрим локатор, созданный по заказу НАСА и предназначенный для слежения за спутниками.

Рис. 45. Локатор для слежения за спутником

Функциональная схема такого локатора приведена на рис. 45. Он предназначался для слежения за собственными спутниками и работал совместно с радиолокатором, который выдавал координаты спутника с низкой точностью [45]. Эти координаты использовались для предварительного наведения лазерного локатора, который выдавал координаты с высокой точностью. Целью эксперимента было определение того, насколько отклоняется истинная траектория спутника от расчетной, — чтобы узнать распределение поля тяготения Земли по всей ее сфере. Для этого на полярную орбиту был запущен спутник «Эксплорер-22». Его орбита была рассчитана с высокой точностью, но в качестве исходных данных вложили информацию, что поле тяготения определяется формой Земли, т. е. использовали упрошенную модель. Если же теперь, в процессе полета спутника, наблюдалось уменьшение высоты полета его относительно расчетной траектории, то очевидно, что на этом участке имеются аномалии в поле тяготения (как бы большие массы Земли над пролетаемой точкой в сравнении с расчетной). И наоборот, если спутник «подпрыгивает» над расчетной орбитой, то, видимо, в этой точке масса

Рис. 46. Схема передающего устройства

Земли отличается от расчетной (как бы имеются «пустоты»). Сообщается, что эксперимент был нужен для повышения точности поражения боевых головок Было сделано несколько локаторов, которые установили в разных точках земного шара. Каждый локатор был оборудован высококачественной оптической системой, собранной по схеме Кассагрена — она хорошо видна на рисунке. Локатор оснащен вычислительной машиной, в которую заложена записанная на магнитную ленту информация о расчетной траектории полета спутника. Все локаторы связаны между собой системой связи и осуществлена привязка к единому стандарту, времени. На спутнике был установлен зеркальный отражатель в виде восьмигранной призмы с отрезанной вершиной. Вся призма состоит из 360 оптических зеркальных уголковых отражателей, каждый размером 1,3 см. Спутник имел магнитную ориентацию, что обеспечивало поворот его зеркальным отражателем в сторону Земли, в какой бы части траектории он ни находился. Схема передающего устройства показана на рис. 46 [45]. Видно по схеме, что в качестве источника излучения использовали рубиновый лазер, а для укорочения длительности импульса, что необходимо для повышения разрешающей способности по дальности, использовали модулятор добротности — призму, которая вращалась с помощью электродвигателя.

Сигнал о повороте призмы поступал от магнитного датчика. В передающем устройстве видна пентапризма, она предназначалась для предварительного наведения локатора оператором в том случае, если спутник находился в зоне видимости и был освещен Солнцем. В этом случае призма, находилась в нижней части, т. е. была расположена по оптической оси. И оператор через окуляр с перекрестьем осуществлял наведение оптической оси локатора на спутник. Если же спутник уходил в сторону тени, то тогда пентапризма ставилась в верхнее положение и наведение осуществлялось с помощью радиолокатора. По спутнику «Эксплорер-22» была, по сообщению НАСА, проведена серия экспериментов и часть этих данных была опубликована. В одном из сообщений говорится, что на расстоянии 960 км ошибка в дальности составляла ±3 м. Минимальный угол, считываемый с кодирующего устройства, равнялся всего пяти угловым секундам.

Интересно, что в это же время появилось сообщение о том, что американцев опередили в их работе французские инженеры и ученые. Сотрудники обсерватории Сан-Мишель де Прованс провели серию экспериментов по наблюдению за тем же спутником, используя лазерный локатор своего производства. В нем также использовалась модуляция добротности, что позволило получить длительность зондирующего сигнала менее Было сообщено, что во время одного из экспериментов наклонная дальность до спутника составляла 1517 км 992 м. Эта дальность была определена с точностью ±8 м.

Оценивая эти эксперименты, необходимо учитывать большое расстояние до спутника — более 1500 км, его значительную скорость — более небольшие размеры спутника — около 60 см. Один французский астроном в шутку заметил, что этот эксперимент можно сравнить с метким выстрелом в глаз мухи с расстояния в 5 км, когда она летит со скоростью 100 км/ч.