В.Т.Поляков RA3AAE

Мощное «КВ радиостроение», HAARP, «СУРА» и т. д.

Идея  искусственно  подогреть  ионосферу,  и  посмотреть,  что  из  этого  получится, возникла  в  разгоряченных  умах  многих  ученых  и  военных  еще  в 60-х  годах. Вероятно,  технически  этому  немало  способствовала  и «холодная  война»  на информационном фронте — строили мощные радиовещательные КВ передатчики с  направленными  антеннами,  вещающие  ионосферными  волнами  по 300…400 часов в сутки. Известно, например, что мощность передатчиков радиоцентра под Мюнхеном (VOA, Свободная Европа, ВВС) достигала 2 МВт, отечественные были не  слабее.  По  словам  известного  проф.  А.  А.  Пирогова (МИИС,  затем МТУСИ) направленность  антенн  была  такова,  что  с  территории  России  можно  было выбирать по желанию штат Америки для «обслуживания» его «иновещанием», а по словам одного американского коротковолновика самая мощная помеха на 40-метровом  любительском  диапазоне  была  от «Радио  Москвы»  с  соседнего вещательного  диапазона!  В  Москве  же  и  других  наших  крупных  городах помеховая  обстановка  была  еще  хуже,  поскольку  к  приходящей  мощности «вражеских  голосов»  добавлялась мощность местных «глушилок»,  по  частоколу которых легко было и без шкалы найти радиовещательные КВ диапазоны.

Вероятно,  первым  военным  применением  мощного  КВ  радиостроения  были загоризонтные радары (ЗГРЛС), использующие «Эффект Кабанова» — отражение зондирующих импульсов ионосферой на расстояния многих  тысяч  километров, и прием  отраженных  сигналов  по  тому  же  пути.  Ионосфера  служила  как  бы «зеркалом»,  позволяющим  заглянуть  за  горизонт.  Однако «зеркало»  это оказалось достаточно «мутным» и нестабильным. Для ЗГРЛ пригодны частоты КВ диапазона, близкие к МПЧ, где отражение еще есть, а поглощение минимально. Благодаря  огромной  эффективной  излучаемой  мощности  достигавшей  гигаваттных  уровней,  сразу  же  были  обнаружены  эффекты искусственной  модификации  ионосферы.  В  ряде  случаев  повышение  ЭИМ приводило  не  к  росту  отраженного  сигнала,  а  к  его  потере  из-за «прожигания дыры» в ионизированном слое. Об этом рассказывал служивший там очевидец.

История  разработки  отечественных  ЗГРЛС хорошо  описана  в  книге [6].   На  фото  с сайта http://strana.ru/journal/976889  видны масштабы  исполинской  антенной  системы РЛС «Дуга-1»,  расположенной  под Чернобылем  и  законсервированной  после аварии на ЧАЭС в 1986. А на снимке ниже ясно  видны  широкополосные  вибраторы этой  уникальной  антенной  решетки.

Подобные  антенны (меньших  масштабов) разработаны  в  СССР  еще  в 30-е  годы, описаны в учебниках и имеют обозначение СГ(n/p)Р – синфазная горизонтальная, n  этажей,  в  каждом  из  которых p  вибраторов,  с  рефлектором.  В  случае  ЗГРЛС антенну уже трудно назвать синфазной, потому что каждый ее диполь (или группа из  нескольких  диполей)  питается  от  отдельного  усилителя мощности. Сложение мощностей происходит уже в эфире. А задающий генератор общий, только фазы его  сигнала  на  усилителях  можно  изменять  электрическим  путем,  с  помощью фазовращателей.  Обеспечив,  например,  линейный  набег  фазы  вдоль  полотна вибраторов, мы отклоняем луч на некоторый угол по азимуту. Вводя же фазовый набег  по  столбцам вибраторов,  получаем отклонение  луча по  углу места. Такие сканирующие  антенные  системы называют  также  фазируемыми антенными решетками, ФАР.

Аналогичные ЗГРЛС  в 80-х были построены  на  Кольском  п-ве,  в Комсомольске-на-Амуре  и  ряде других мест. Услышав  на  своей  территории мощнейшие  сигналы «Русского Дятла» американцы тоже взялись за  дело,  и  весьма  успешно.  Там эти  станции  назывались OTHR –Over The Horizon Radar. Американская РЛС AN-FPS-118,принадлежащая  ВВС.  Мощность передатчиков 1 МВт, ЭИМ = 100 МВт. Дополнительную информацию можно найти на сайте http://www.fas.org/nuke/guide/usa/airdef/an-fps-118.htm   Другая разработка – чуть ли не передвижная и легко монтируемая станция, содержащая ряд мачт (на растяжках)  вытянутых  в  линию  и  увенчанных  логопериодическими  бимами. Передатчики,  приемники,  ЭВМ  управления  и  обработки  отраженных  сигналов размещены в фургонах грузовиков. Американцы  предпочитали  использовать  не  импульсное,  а  ЛЧМ  излучение (с линейной частотной модуляций),  создающее  значительно меньше помех. Дело в том,  что  импульсный  радар  имеет  низкую  частоту  повторения,  не  выше 10  Гц («дятел»),  ведь  время  распространения  сигнала  на  расстояние 10 000  км  и обратно достигает 0,06  с. Мощность в импульсе чудовищна, и из-за нелинейных эффектов  в  ионосфере  помехи  наблюдаются  не  только на  собственной  частоте радара, но и в окрестном, достаточно широком диапазоне.

Этот  эффект  обнаружен  еще  в 30-е  годы  и  назван  Люксембургско-Горьковским. При  включении  нового  мощного  передатчика  в  Горьком (Нижний  Новгород)  его модуляция  накладывалась  на  несущую  радиостанции Люксембурга,  работавшей       совсем  на  другой  частоте.  Объясняется  эффект  нелинейностью  ионосферной плазмы, плотность которой меняется (модулируется) в такт с мощным сигналом. Наблюдается  и «Эффект  Гетманцева»,  открытый  уже  после  войны  в  НИРФИ (Нижегородском  радиофизическом  ин-те) —  генерирование  ОНЧ  излучения  при модуляции  токовых  струй  ионосферы  импульсами  мощного  КВ  передатчика. Образующиеся сгустки плазмы вытягиваются вдоль токовой струи или магнитной силовой  линии  на  сотни  и  тысячи  километров,  образуя  виртуальную  антенну, хорошо излучающую сверхдлинные волны с частотой модуляции передатчика. В  то  же  время (1970…80-е)  возникли  проекты  специально  модифицировать ионосферу  мощным  КВ  излучением  с  целью  получения  различных «полезных» эффектов.  Стали  строить  и  использовать  специальные «нагревные  стенды» – мощные  КВ  передатчики  с  горизонтально  расположенными  фазируемыми антенными  решетками (ФАР),  позволяющими  не  только  обеспечить  высокую направленность, но и сфокусировать излучение на выбранном участке ионосферы.  Это  еще  многократно  повысило  объемную  плотность «закачиваемой»  в  ионосферу  ВЧ  энергии.  Наиболее  известны  стенды  в  Гаконе (Аляска, США) и Васильсурске (Нижегородская обл, Россия). Американский более известен  по  названию  проекта HAARP,  наш –  по  кодовому  названию «СУРА».

Всего же в мире насчитывают более десятка установок разной мощности.

Мощности излучения (только передатчиков, без учета КНД антенн) таковы: АРФА – 3,6 МВт, Тромсо – 1,2 МВт, СУРА – 1 МВт, по остальным данных у автора нет, вероятно,  они  ниже.  В  Северной  Гренландии  американцы  достраивают  сейчас еще одну нагревную установку с мощностью в 3 раза больше, чем на Аляске, т. е. около 11 МВт. Не представляю, сколько усилий и денег нужно, чтобы построить ее на Гренландском ледниковом щите в суровых полярных условиях!

Продолжение следует.