Российский ядерный щит - радиолокационная станция «Дон-2Н». Начало разработки - 1953г
Российская радиолокационная станция «Дон-2Н» (в классификации НАТО — Pill Box, «Аптечка»), расположенная в подмосковном Софрино, является ключевым элементом системы ПРО А-135, которая охраняет Москву и Центральную Россию от баллистических угроз. Как отмечает The National Interest, создание этого комплекса стало настоящим инженерным прорывом, потребовавшим применения передовых технологий, высокоточного производства и современного ПО.
Это сердце и «глаза» стратегической системы противоракетной обороны А-135, прикрывающей столичный регион от возможных атак баллистическими ракетами. Её задача — выявление, сопровождение и наведение перехватчиков на ядерные боеголовки, направленные на Москву и центральную часть России.
История
В 1953 году в связи с появившейся угрозой ракетно-ядерного нападения на СССР семь Маршалов Советского Союза обратились с письмом в ЦК КПСС с просьбой рассмотреть вопрос о создании средств противоракетной обороны. Три года напряженной работы ученых КБ-1 дали необходимые результаты, что обеспечило принятие на государственном уровне решения о создании и проведении испытаний экспериментальной системы ПРО.
Успешные натурные испытания экспериментальной системы ПРО в 1960 году позволили принять решение о создании отечественной системы ПРО первого поколения.
В начале 1963 года, когда в радиотехническом институте была создана лаборатория по разработке станции на базе ЦСО-С. Лаборатория приступила к разработкам, выбрав дециметровый диапазон. Спустя несколько месяцев заведующий лабораторией понял, что дециметровая станция не сможет обеспечить высокую точность обнаружения баллистических целей, и выступил с предложением о разработке сантиметровой приставки. В начале 1964 года началась работа над проектом приставки диапазона 7,5 см – прообразом будущего радиолокатора «Дон-2Н».
Вскоре стало ясно, что создавать нужно не приставку, а совершенно новый локатор. Было разработано пять различных вариантов станции, но ни один из них не был рекомендован к производству.
В феврале 1966 года был предложен к разработке аванпроект «Дон», включавший в себя разработку двух станций – дециметровой и сантиметровой. При этом дециметровая станция создавалась в двух вариантах – в полном объеме наземных средств и в виде корабельного боевого варианта с целью приближения станции к ракетным базам вероятного противника. Сантиметровая станция должна была как осуществлять обнаружение баллистических ракет, так и наведение на них противоракет и иметь сектор 90 градусов. Для кругового обзора требовалось строительство четырех РЛС. Стоимость этого проекта составляла около 2 миллиардов рублей, однако, было принято решение построить опытный образец на Балхашском полигоне.
В 1968 году был выпущен эскизный проект сантиметровой станции «Дон». С этого момента в Радиотехническом институте были прекращены работы над средствами дециметрового диапазона и продолжены работы над станциями метрового диапазона для СПРН и сантиметрового диапазона для противоракетной обороны (ПРО).
В 1969 году был издан приказ, в соответствии с которым в РТИ началась разработка аванпроекта РЛС «Дон-Н» для перспективной системы противоракетной обороны Москвы.
Уже на первом этапе разработки необходимо было добиться очень высоких характеристик. В те годы элементная база не позволяла решить задачу обнаружения и точного траекторного сопровождения сложных баллистических целей на дальности 1500-2000 км.
Постепенно подавляющее большинство специалистов пришли к мнению, что новая система ПРО должна иметь в своем составе как противоракеты дальнего, так и противоракеты ближнего перехвата. Стоимость локатора была очень высокой, поэтому наилучшим вариантом был вариант совмещения в нем функций двух типов противоракет, что позволило бы отказаться от строительства других локаторов.
В 1972 году был подписан договор с США о ПРО. После проведения доработок и государственных испытаний система ПРО. обеспечивающая уничтожение сложной многоэлементной баллистической цели и низкоорбитальных космических аппаратов военного назначения.
В июне 1972 года комиссия Минрадиопрома приняла окончательное решение о реализации проекта «Дон-Н».
В радиолокатор были заложены характеристики на пределе возможностей. В частности, для цифровой обработки сигналов требовалась фантастическая по тем временам производительность. Поэтому одновременно с работой по созданию станции велись работы над спецвычислителем.
В 1973 году под руководством Виктора Карловича Слоки был разработан эскизный проект, содержавший материалы по опытному сокращенному образцу и по основному образцу радиолокатора, получившего к этому времени название «Дон-2Н». Он представлял собой четырехгранную усеченную пирамиду с неподвижными фазированными антенными решетками (ФАР) и зоной обзора во всей верхней полусфере.
С 1974 по 1976 год был разработан ряд дополнений к эскизному проекту с учетом новых требований к системе ПРО Москвы. Прежде всего, дополнения коснулись обработки сигналов. В дополнительных материалах к эскизному проекту предусматривалась цифровая обработка для всех используемых сигналов. Немало внимания при разработке новой станции уделялось ее структурному построению. Высокие энергетические характеристики, большая зона действия, многофункциональное применение и необходимость использования крупноапертурных ФАР привели к огромному объему аппаратурного комплекса. Станция насчитывала более тысячи единиц шкафной аппаратуры, сотни тысяч излучателей ФАР с соответствующими спецконструкциями.
В схеме деления МРЛС предусматривалось пять аппаратурных частей с модульным построением и использование унифицированной аппаратуры управления. В аппаратуре МРЛС было реализовано немало оригинальных технических решений.
В 1978 году под городом Софрино началось строительство станции. С 1980 по 1987 годы проводились работы по установке, монтажу и наладке оборудования. В 1989 году станция была поставлена на боевое дежурство.
Уникальные возможности МРЛС "Дон-2Н" были наглядно продемонстрированы результатами работы в международном эксперименте по обнаружению малоразмерных космических объектов, проводимом по программе "ОДЕРАКС", в ходе которого с КК "Шаттл" в открытый космос были выброшены микроспутники - металлические шары диаметром 5,10 и 15 сантиметров. МРЛС "Дон-2Н" - единственная из всех, привлекаемых в мире радиолокационных средств, смогла обнаружить и построить траекторию самого малого космического объекта-шарика диаметром 2 дюйма (5 см).Внутри самой станции есть "Комната истории войсковой части", где представлены макеты систем ПРО как первого поколения, так и нового. Архивные материалы. как создавалась и развивалась система ПРО, а также достижения каждой войсковой части в мирное время.РЛС построена таким образом, чтобы в случае ракетной атаки она способна вести боевую работу в автономном режиме вне зависимости от внешней обстановки. Это обеспечивается независисмыми системами электро- и водоснабжения, мощным холодильным оборудованием, ремонтными подразделениями, а также запасами продовольствия и воды. Для связи с внешним миром имеется подземный транспортный тоннель, по которому могут спокойно разъехаться пара грузовиков.Мозгом станции стал специально разработанный суперкомпьютер «Эльбрус-2», размещённый в одном из этажей здания. Он способен обрабатывать огромные объёмы данных в режиме реального времени, даже при отсутствии связи с внешними командными пунктами. Это обеспечивает системе высокий уровень автономности и устойчивость к потенциальному ядерному удару.
Технические характеристики
Рабочий диапазон сантиметровый (длина волны 7,5 см)
Угол обзора по азимуту 360 градусов
Дальность обнаружения головной части МБР 3700 км
Высота обнаружения цели 40 000 км
Излучаемая импульсная мощность 250 МВт
Время оповещения 9 минут
Дон-2Н» представляет собой стационарную РЛС кругового обзора, способную следить за обстановкой в воздухе и в ближнем космосе. Также станция отвечает за управление стрельбовыми комплексами противоракетной обороны и наведение ракет-перехватчиков. РЛС призвана решать ряд сложнейших задач, что привело к формированию особого облика и состава оборудования.
Внешне РЛС «Дон-2Н» представляет собой сооружение в виде усеченной пирамиды размером ок. 140х140 м высотой более 30 м. По всей видимости, имеется и подземная часть, размеры которой оценить не удастся. На наклонных поверхностях пирамиды располагаются неподвижные активные фазированные решетки – они прикрыты радиопрозрачными круглыми крышками диаметром ок. 18 м.
По известным данным, станция работает в сантиметровом диапазоне. Конструкция и размещение АФАР обеспечивают круговой обзор по азимуту в пределах широкого диапазона углов места. В базовой конфигурации излучаемая импульсная мощность станции достигала 250 МВт. Обеспечивалось обнаружение и сопровождение головных частей ракет на расстоянии 3700 км. Обнаружение других целей, в зависимости от их параметров, проводилось на высотах до 40 тыс.км. В ходе одного из экспериментов станция засекла металлический шар диаметром 50 мм с расстояния 500-800 км.
Обработка данных изначально осуществлялась вычислительной машиной «Эльбрус-2». Такой суперкомпьютер мог сопровождать порядка сотни различных целей и разделять боевые блоки и ложные цели. Также «Эльбрус-2» вырабатывал команды для стрельбовых комплексов и обеспечивал наведение противоракет – до десятков в одном залпе.
Ранее неоднократно сообщалось, что модернизация РЛС затронет собственно радиолокационные средства и вычислительные мощности. На станции установили современные приборы и агрегаты с повышенными рабочими характеристиками, а также с уменьшенными габаритами и сокращенным энергопотреблением. Все это позволило оптимизировать тактико-технические и эксплуатационные характеристики РЛС.Впрочем, точный состав нового оборудования и полученный прирост параметров не оглашались. По всей видимости, теперь «Дон-2Н» может засекать цели на большем расстоянии и с улучшенной точностью, а также быстрее и качественнее рассчитывать трассы и выдавать данные на огневые средства.
Особенности:
многофункциональность (дальний и ближний перехват баллистических целей, сопровождение противоракет, кодированный обмен информацией);
высокая помехозащищенность, основанная на высокой частотной избирательности и узкой диаграмме направленности антенны, широком частотном диапазоне, наличии автокомпенсаторов помех, возможности уменьшения чувствительности в направлении на источники помех, применении специальных структур зондирующих сигналов;
адаптация к тактической обстановке путем изменения режимов, темпов и рубежей обслуживания элементов баллистических целей (наличие большого набора зондирующих сигналов с различной энергетикой, несущей частотой, периодом следования, шириной спектра и длительностью, возможность мгновенного изменения ширины диаграммы направленности ФАР);
высокая точность измерения параметров траектории целей, отдельные каналы для пяти измерений координат цели;
способность находить и отслеживать цели, летящие с высокой скоростью ;
способность обнаружения малозаметных целей;
высокая информативность сигналов;
модульность построения;
высокая степень автоматизации.
Задачи “Дон-2Н”
Основная роль “Дон-2Н” заключается в обнаружении и отслеживании межконтинентальных баллистических ракет (МБР) и других баллистических угроз Москве. Его задача — обеспечить раннее предупреждение и позволить А-135 вовремя развернуть перехватчики, в том числе ракеты 53Т6 (по классификации НАТО: Gazelle или “Газель”). Способность радара распознавать боеголовки, отличать их от ложных целей и противодействовать активным помехам еще больше повышает его эффективность против сложных ракетных угроз.
Помимо противоракетной обороны, “Дон-2Н” вносит вклад в космическое наблюдение России, автоматически обнаруживая и отслеживая объекты на орбите и передавая данные о траектории в цент
Выдающаяся чувствительность радара была продемонстрирована в совместном с американцами эксперименте 1994 года в рамках программы ODERACS 1, где он обнаружил пятисантиметровый сферический объект на расстоянии до 2 000 километров, превзойдя аналоги, включая американский Cobra Dane. Эти возможности также подчеркивают способность “Дон-2Н” отслеживать космический мусор и потенциальные противоспутниковые угрозы.
Интеграция этого радара в обширную сеть раннего оповещения России, куда также входят семейство российских стационарных надгоризонтных радиолокационных станций большой дальности “Воронеж” и Единая космическая система “Купол”, обеспечивает всестороннее покрытие потенциальных районов запуска ракет.
Учения
Многочисленные учения на казахстанском полигоне Сары-Шаган подтверждают, что противоракеты, несущие боевое дежурство на подмосковном комплексе ПРО А-135, способны поражать боеголовки противника, летящие со скоростью около 6 км/с, они успешно работают как на верхнем, так и на нижнем эшелонах перехвата. РЛС Дон-2Н легко отстраивается от помех, различает маскирующиеся цели, анализирует состав сложных целей. В автоматическом режиме станция, взаимодействия с компьютером, способна отслеживать около сотни элементов сложных баллистических целей и одновременно направлять на них до 30 противоракет. Однако Дмитрий Зимин признает, что у каждой РЛС существует конечная пропускная способность, а значит и у «Дона» есть ограничения. По словам специалиста, потенциальный враг наряду с межконтинентальными баллистическими ракетами может запустить несколько десятков и даже сотен объектов-пустышек, сходных с ними по массе и покрытию, при этом активно генерируя помехи.
В подобных условиях РЛС будет крайне сложно распознать где истинная, а где ложная цель. «Защита территорий от массированного налета – задача почти нерешаемая, – говорит Зимин. – Достаточно одной лишней цели – и Москвы не будет». По словам создателя «Дона», американцы это прекрасно понимают, а поэтому свою ПРО они выстраивали не для защиты городов, а для прикрытия пусковых установок. Впрочем, расчет радиолокационной станции Дон-2Н регулярно проводит учения по обнаружению и отражению массированного ракетно-ядерного удара со стороны условного противника. Такие учения, согласно известным данным прошли в 2018 году. По легенде учений, атака баллистическими ракетами была произведена со всех основных направлений. РЛС Дон-2Н успешно обнаружил все реальные цели, отсеяв ложные, и взял их на сопровождение. Пуски противоракет планами учения не предусматривались.
Опасная зона от РЛС "Дон-2Н"
Когда радиолокационная станция работает, пребывать около нее категорически запрещено. Вред для здоровья от РЛС "Дон-2Н" связан с сильным излучением. Говоря на бытовом языке, "Дон-2Н" можно сравнить с огромной микроволновой печью. Только вот нагрев происходит не внутри, а там, куда попадает излучатель – снаружи. При этом внутри находиться совершенно безопасно. Для тех, кто по каким-то причинам оказался снаружи, построены специальные защитные заслонки. За десять минут до включения станции раздается сигнал, который свидетельствует о том, что сотрудникам необходимо покинуть прилегающую территорию. Санитарно-защитная зона для РЛС "Дон-2Н" составляет один километр. Однако населенных пунктов на таком расстоянии от станции нет. Под землей оборудован специальный тоннель, по которому можно покинуть работающую станцию, не выходя на опасную зону.
Как работает
В древние времена (еще русско-турецких войн) выход из положения находили с помощью несколько отдельных радиолокаторов - один непрерывно обозревает все пространство и передает данные на другие, которые уже направляются на свою цель и непрерывно за ней следят. А что делать, если целей 10 или 100, да еще все разные и летят по разному?На помощь пришли фазированные антенные решетки (ФАР). Несмотря на то, что первые практические системы с ФАР были созданы практически одновременно с обычными антеннами, до настоящего их триумфа прошло еще несколько десятилетий. Принцип их действия прост, однако управление ФАР и анализ информации до появлениях быстродействующих компьютеров было делом очень сложным.
ФАР обычно представляет собой собранную в одной плоскости систему из множества отдельных элементов (маленьких антенн, каждая из которых работает на передачу и прием). Все эти элементы излучают и принимаю, в общем, один сигнал. Вся разница - в фазе.
Из школьного курса физики каждый знает, что одинаковые по фазе волны складываются, а противоположные (сдвиг на 180 градусов) - вычитаются. В промежуточных случая результат промежуточный. Это называется интерференция. Далее ситуация сложная, но суть такова: в результате изменения фазы подводимого к излучателям сигнала, с поверхности антенны можно получать луч как разной формы, так и разного направления. Формирование общего луча есть результат интерференции (сложения и вычитания) всех отдельных сигналов с каждого элемента решетки.
Круг на стене здания - приемная антенна. На данной РЛС приемная и передающая антенны незначительно разнесены. Передающая антенна - см. квадрат в правой части на фото 1.
При излучении сигнала сдвиг по фазе осуществляется, например, линиями задержками - проще говоря сигнал к элементу антенны идет по куску провода разной длины, один по короткому, другой по длинному и в итоге второй отстает по фазе. В результате получим направленный луч. В этих же условиях принят будет только тот сигнал, который пришел с направления этого луча (в этом случае сдвиг по фазе будет вызван разным временем достижения сигналом разных элементов решетки). На данной РЛС сдвиг фаз задается ферритовыми элементами.
Основное преимущество ФАР - возможность от одной антенны получать луч различной формы (широкий для общего обзора и узкий для ведения цели) и практически мгновенно перемещать его в любом направлении. Когда говорят, что станция сопровождает сразу 100 целей, это означает, что она очень быстро переключается с одной цели на другую и так далее. Примерно как в кинескопе телевизора - один луч рисует любую картинку.Почему решетки ФАР делают такими большими? Чем больше решетка, тем больше в ней элементов и тем более узкий, точный и мощный луч можно формировать (соответственно и на прием).
Заключение
Дон-2Н уникальна и не имеет аналогов в мире
Ставьте лайки, подписывайтесь на канал, делитесь ссылками в социальных сетях. Спасибо за внимание!
