Страница 75 из 121
На основе с трудом изготовленных специальных электронных ламп и удалось построить простой по составу элементов циклотронно-резонансный приемник электромагнитных волн сантиметрового и миллиметрового диапазона. Быстро удалось и довести его пороговую чувствительность в 3-х сантиметровом диапазоне волн до величины десять минус в десятой степени Ватта, а полосу пропускания — до 2-х тысяч мегагерц.
Думаю, и сейчас такого типа всеволновый, легко перестраиваемый приемник электромагнитных волн может найти широкое использование в научных исследованиях, и не только. Его без особого труда можно изготовить в любой научно-исследовательской лаборатории (НИЛ), связанной с электроникой.
Однако осуществить прием шумоподобного электромагнитного излучения, даже от сравнительно мощного генератора шума, построенного на газоразрядной трубке ГШ-2, не удалось. Пришлось при решении поставленной задачи переориентироваться на обычные радиометры супергетеродинного типа, которые в единичных экземплярах начали изготавливать тогда некоторые наши НИИ, в частности НИРФИ при Горьковском университете.
В июне 1957 года профессор А.А. Красовский опубликовал в специальном журнале статью с теоретическим обоснованием возможности получения изображения земной поверхности с помощью СВЧ радиометра 3-х см диапазона волн, установленного на самолете. Для решения этой задачи был определен и основной параметр бортового радиометра — значение нормированной пороговой чувствительности, равное 0,5 градуса Кельвина. Принципиально то, что статья А.А. Красовского вышла в свет до появления в июльском номере американского журнала Aviation week статьи, в которой демонстрировалось изображение участка местности с водоемом, полученное в полете с помощью бортового радиометра 3-х см диапазона волн.
В этот момент под влиянием работ, начавшихся на кафедре А.А.Красовского, в направлении практического использования теплового радиоизлучения, адъюнкт кафедры светотехники и инфракрасной техники В.И.Зуйков начинает работу над близкой темой, связанной с исследованием теплового излучения радиочастотного диапазона в интересах создания приборов наблюдения.
Под влиянием этих работ кафедры, опираясь главным образом на теоретическую работу проф. А.А.Красовского, заказывающим управлением ВВС в 1959 г. задается одному из НИИ разработка бортового самолетного радиометра 3-х см диапазона с нормированной пороговой чувствительностью 0,5 градуса Кельвина. Военно-техническое сопровождение этой работы осуществлялось В.И.Зуйковым и мной.
Немного ранее, благодаря настойчивости и инициативе В.И.Зуйкова, хорошо знакомого с управленческой структурой ВВС, НТК ВВС выделяет нашей академии один из 4-х комплектов радиометра ИМШ-1 3-см диапазона, изготовленных по заказу ВВС для целей измерения коэффициентов шума приемников радиолокационных станций. Комплект ИМШ-1 состоял из 4-х довольно громоздких блоков (блока питания и управления и трех СВЧ блоков: 3-х см, 10 см и 30-ти см диапазонов волн) и имел нормированную пороговую чувствительность всего лишь 12 К, то есть далекую от той, которая была необходима для целей исследования РТИ с борта самолета (0,5 К). Но для исследования многих вопросов теплового радиоизлучения, параметров СВЧ трактов радиометра он был очень нужным.
Комплект ИМШ-1 мы с В.И.Зуйковым получили прямо в НИИ, еще «тепленьким», минуя всякие промежуточные снабженческие инстанции, привезли на поезде из Горького (из института на вокзал — на выделенной автомашине, до Москвы — в отдельном купе на поезде, от Казанского вокзала до корпуса Е академии — на такси). Этот радиометр хорошо послужил нашим диссертационным работам в лабораторных условиях. Позволил детально вникнуть во все тонкости построения радиометра как сверхчувствительного приемника шумоподобного излучения — гетеродинного фильтра, выделяющего слабые сигналы на фоне шумов значительно большей интенсивности.
В комплексе с генератором 3-х см излучения И-51, специально модернизированным многодиапазонным высокочувствительным резонансным УНЧ 28-ИМ и другими приборами, радиометр ИМШ-1 позволил мне провести множество лабораторных экспериментов, разработать и сделать макет генератора шумов низких и инфранизких шумов для целей исследования радиотеплового излучения, обнаружить СВЧ шумовое излучение у трущихся металлических поверхностей.
Наконец, В.И.Зуйков организовал с ИМШ-1 летный эксперимент на вертолете Ми-4. Но из-за грубой пороговой чувствительности этот эксперимент мало что тогда дал.
Лишь в 1962 г. после получения макета радиометра ИМШ-2, специально разработанного по заданию НТК ВВС для работ, проводимых в ВВИА имени Н.Е.Жуковского, началась серия успешных летных тепло- радиометрических (ТРМ) исследований земной поверхности.
Одновременно с лабораторными исследованиями всех особенностей радиометра как динамического звена пришлось обстоятельно знакомиться с достижениями радиоастрономии, поскольку там СВЧ радиометры успешно применялись для приема слабых космических излучений, в том числе и в сантиметровом диапазоне электромагнитного спектра. Знакомство с радиоастрономией не ограничивалось только изучением соответствующей специальной литературы. Довелось побывать на радиоастрономической станции горьковского НИРФИ в местечке «Зи- менки» под Горьким. С интересом наблюдал там, как выходной сигнал радиотелескопа 3-х сантиметрового диапазона волн изменяется в широких пределах при изменении угла наклона параболической антенны от зенитного угла до горизонта. Стало ясно — в таком сигнале содержится богатая информация о радиоизлучении атмосферы, на фоне которой придется решать задачу об обнаружении воздушной цели с помощью радиотеплового координатора целей. Есть пища для размышлений. Затем, вместе с В.Н. Зуйковым побывали на строительстве большой 22-х метровой антенны радиотелескопа ФИАН имени Лебедева в поселке Пущино на Оке за Серпуховым. Спустя некоторое время побывали там и на уже работающем радиотелескопе.
Развитие и радиоастрономии, и зарождающейся пассивной (неизлучающей) локации сдерживала недостаточная чувствительность единично изготавливаемых экземпляров радиометров того времени. Чтобы продолжить экспериментальные исследования в интересах военной авиации на заданную тему оставалось ждать нового опытного образца радиометра, разрабатываемого при нашем военно-техническом сопровождении в одном из НИИ радиотехнической промышленности.
В то же время более детальный анализ взаимодействия пучка электронов, эмитируемых катодом электровакуумной лампы, находящегося в состоянии циклотронного резонансами облучаемого шумоподобного электромагнитного потока, приводил к выводу: такой пучок электронов и не должен принимать шумоподобное излучение. Причина в том, что на электронный пучок, вращающийся в скрещенном электромагнитном поле, при облучении его шумоподобным электромагнитным полем типа «белого шума» равновероятно воздействие как синфазных составляющих этого поля, так и противофазных составляющих. Результирующий эффект — взаимная компенсация таких взаимодействий. Пришлось в теоретических расчетах ориентироваться на параметры существующих радиометров и прогнозируемых на ближайшее будущее, а также с нетерпением ждать разрабатываемого для нас радиометра.
Однако срок адъюнктской подготовки неумолимо приближался к концу. Пришлось подналечь на теоретическую проработку динамики следящего контура самонаведения системы обнаружения цели при использовании в ней радиометра — нелинейного и нестационарного элемента структурной схемы системы. Оценить возможности системы самонаведения с современными радиометрами и радиометрами ближайшего будущего. Параллельно я продолжал все же и лабораторные эксперименты с радиометром ИМШ-1. В этот последний период работы над диссертацией удалось обнаружить новый источник шумоподобного излучения — излучение трущихся металлических поверхностей.
Эта последняя часть моей диссертационной работы проходила в авральной, нервозной обстановке. Перессорился со всеми чиновниками, пытающимися поставить себя над наукой, нажил немало недоброжелателей среди них. Как следствие этого мне был назначен дополнительный, третий оппонент с радиотехнического факультета академии, профессор, доктор технических наук, которого в то время я мало знал. Как потом я убедился, человек он был очень принципиальный и очень порядочный, но мою защиту он поставил под неожиданный удар. После просмотра моей диссертации он пригласил меня на беседу, это было буквально за несколько дней до объявленной защиты. Не сделав никаких замечаний по теоретической части диссертации, он заявил мне, что электронные лампы моей конструкции не могут в принципе работать.