150 секунд между пусками: как в СССР проверяли работу ПРО после ядерного взрыва#

27 октября 1961 года на полигоне Капустин Яр дважды провели эксперимент с необычной последовательностью пусков. Сначала стартовала баллистическая ракета Р-12 с ядерным зарядом мощностью 1,2 килотонны. Через 150 секунд запускали вторую Р-12 — без боевой части, но с измерительной аппаратурой. Она должна была стать контрольной целью для советской противоракетной системы.

Испытания проверяли, сможет ли система ПРО «А» обнаружить новую ракету после высотного ядерного взрыва. Радиолокаторы полигона Сары-Шаган у озера Балхаш должны были засечь контрольную цель, а комплекс — рассчитать её траекторию и навести противоракету. Ракеты с ядерными зарядами подорвали на высотах 150 и 300 километров.

Эксперимент имел практическое значение. Противник мог бы предварительно произвести высотный ядерный взрыв, чтобы помешать работе советских радиолокаторов перед появлением основных боеголовок. Кроме того, в перспективных системах ПРО планировалось применять противоракеты с ядерными зарядами. Их взрывы тоже могли осложнить дальнейшее наблюдение и наведение.

Ионизационные помехи: станция работает, но цель исчезает#

Высотный ядерный взрыв способен нарушить радиолокационное наблюдение, не выводя аппаратуру из строя. На высотах в сотни километров атмосфера разрежена, но рентгеновское и гамма-излучение взрыва взаимодействует с окружающим газом. Оно выбивает электроны из атомов и молекул, в результате чего возникают области с повышенной ионизацией.

Эти области изменяют условия распространения радиоволн. Сигнал может ослабнуть, отразиться или рассеяться. На экране радиолокатора появляются помехи, среди которых трудно отличить настоящую цель. Передатчик и приёмник при этом остаются исправными, однако станция может утратить возможность точно определить положение ракеты.

Сила воздействия зависит от мощности и высоты взрыва, местоположения цели, концентрации свободных электронов и длины радиоволны. Последний параметр особенно важен: ионизированный газ ведёт себя как плазма. При определённой концентрации электронов плазма отражает радиоволны, частота которых ниже так называемой плазменной частоты. Чем выше частота работы радиолокатора, тем больше должна быть концентрация электронов для возникновения такого эффекта.

В упрощённой модели плазмы для трёхметровой радиоволны порог отражения достигается при концентрации около 100 триллионов свободных электронов на кубический метр. Для волны длиной 30 сантиметров необходима примерно в сто раз более высокая концентрация. Поэтому дециметровые волны способны проходить через отдельные ионизированные области, непроницаемые для метровых. Однако переход на более короткие волны не обеспечивает полной защиты.

Для разработчиков ПРО выбор диапазона определял устойчивость всей системы. Радиолокатор, надёжно обнаруживавший ракеты в обычных условиях, после высотного взрыва мог на время потерять возможность вести наблюдение.

Другой угрозой был электромагнитный импульс. Он наводит напряжения в кабелях и электрических цепях, вызывая сбои и повреждение оборудования. Ионизационные помехи действуют по-другому: аппаратура может оставаться целой, но радиолокационная станция всё равно перестаёт видеть цель. Разницу между этими явлениями и предстояло изучить в ходе операции «К».

Перехват Р-12 до испытаний с ядерными взрывами#

К октябрю 1961 года экспериментальная система ПРО «А», созданная под руководством Григория Васильевича Кисунько, уже продемонстрировала способность поражать баллистическую цель. 4 марта она перехватила головную часть Р-12, запущенной с полигона Капустин Яр.

Вместо штатной боевой части на ракете находился стальной весовой макет массой 500 килограммов. Он имитировал массу головной части, но не содержал боевого заряда. Противоракета В-1000 получила команды с земли и на высоте около 25 километров подорвала осколочно-фугасную боевую часть. Киносъёмка зафиксировала разрушение цели.

Перехват обеспечивала сложная система обнаружения, расчётов и управления. Сначала приближающуюся головную часть выявлял радиолокатор «Дунай-2». Информация поступала на вычислительную машину М-40, которая рассчитывала траекторию и выдавала целеуказание трём радиолокаторам точного наведения — РТН. Они сопровождали цель и противоракету, а вычислительная машина формировала команды управления. На борт В-1000 команды передавались по радиолинии.

В мартовском испытании ядерных помех не было. В операции «К» проверяли наиболее уязвимую часть этой цепочки — первоначальное обнаружение. Если «Дунай-2» не мог своевременно определить координаты цели, М-40 не получала необходимых данных. РТН не могли заранее начать сопровождение, а подготовка перехвата задерживалась.

В результате вражеская ракета могла пройти через зону обороны раньше, чем система успевала сформировать и передать команды. При этом все элементы комплекса могли оставаться исправными. Проблема заключалась не в поломке, а в том, что система не успевала выполнить задачу. Поэтому испытателям требовалось определить не только продолжительность помех, но и то, сохраняла ли ПРО возможность провести следующий перехват.

Капустин Яр. Архивная фотография из книги «60 лет в строю. Полигон Капустин Яр»; к операции «К» снимок отношения не имеет

Контрольная ракета через 150 секунд#

В испытаниях «К-1» и «К-2» участвовали баллистические ракеты средней дальности Р-12. Первая ракета несла ядерный заряд мощностью около 1,2 килотонны. Его подрывали на нисходящем участке баллистической траектории, когда головная часть достигала заданной высоты.

Спустя 150 секунд после старта первой Р-12 запускали контрольную ракету того же типа. Ядерного заряда на ней не было: вместо него размещалась аппаратура, измерявшая воздействие взрыва. Интервал в 150 секунд отсчитывался от момента старта первой ракеты до пуска второй. Поэтому ко времени подрыва контрольная Р-12 уже находилась в полёте.

Контрольная ракета выполняла две задачи. Её приборы регистрировали потоки излучения и заряженных частиц, а сама она служила радиолокационной целью с заранее известной траекторией. После ядерного взрыва система «А» должна была обнаружить Р-12, рассчитать параметры её движения и навести на неё В-1000.

Противоракету запускали в телеметрическом варианте, без боевой части. Аппаратура на борту фиксировала параметры полёта и давала возможность оценить точность наведения. Это был условный перехват: контрольную ракету уничтожать не требовалось.

Такой подход позволял проверить не отдельный радиолокатор, а весь порядок действий ПРО — от обнаружения и расчёта траектории до наведения противоракеты. Известное заранее движение Р-12 давало исследователям независимую основу для сравнения. Если радиолокатор терял цель или неверно определял её координаты, показания станции можно было сопоставить с данными о расчётной траектории.

Обычный радиолокационный эксперимент показал бы лишь потерю сигнала после взрыва. Контрольная Р-12 позволяла проверить, удастся ли системе обнаружить цель, вычислить её движение и организовать наведение.

За испытаниями на Сары-Шагане наблюдали специалисты нескольких организаций. В воспоминаниях Кисунько он сравнивал членов государственной комиссии со зрителями в правительственной ложе. Основная работа проходила на удалённых позициях: ракетчики, операторы радиолокаторов, расчёты командных пунктов и сотрудники измерительных станций должны были действовать по общему графику.

Задержка обнаружения, ошибка в последовательности пусков или сбой вычислительной машины могли сорвать эксперимент. Повторение потребовало бы заново организовать два ракетных старта, в том числе провести настоящий ядерный взрыв.

Как возвращали измерительные приборы#

Сбор данных продолжался и после падения ракет. Часть аппаратуры требовалось доставить на землю, поэтому её помещали в прочные стальные контейнеры, рассчитанные на воздействие взрыва и последующее падение.

Один из вариантов контейнера имел форму двояковыпуклой линзы диаметром 525 миллиметров и весил около 130 килограммов. Его внешнюю поверхность покрывали термостойким материалом. Такие устройства размещали на ракете с ядерным зарядом. На контрольных Р-12 также устанавливали аналогичные контейнеры — по два на каждой ракете.

После выполнения измерений контейнеры падали в казахстанскую степь без парашютов. Их искали вертолёты, оснащённые гамма-радиометрами. Эти приборы обнаруживали металлические контейнеры по наведённой радиоактивности. Поисковые группы обследовали предполагаемые районы падения, находили приборные блоки и передавали их специалистам. От сохранности контейнеров зависел объём данных, пригодных для последующего анализа.

Два испытания 27 октября#

Обе запланированные проверки состоялись 27 октября 1961 года. Согласно коллективным исследованиям специалистов советской ядерной отрасли, в операции «К-1» заряд подорвали на высоте 150 километров, а в операции «К-2» — на высоте 300 километров.

В книге Григория Кисунько «Секретная зона», опубликованной в 1996 году, высоты указаны в обратном порядке. Однако в коллективном труде «Ядерные испытания СССР» (1997) и исследовании Игоря Андрюшина, Александра Чернышева и Юрия Юдина «Укрощение ядра» (2003) приведена последовательность 150 и 300 километров. Она считается более надёжной документальной хронологией.

[Изображение: памятник противоракете В-1000 в Приозёрске]#

Главный технический итог операции Кисунько описал в воспоминаниях. Радиолокационные станции дальнего обнаружения «Дунай-2» и ЦСО-П, работавшие в метровом диапазоне, подвергались сильным помехам от ионизированных образований.

ЦСО-П — опытная Центральная станция обнаружения, созданная как альтернативный вариант «Дуная-2». Она строилась по другой технической концепции: если «Дунай-2» использовал непрерывное излучение, то ЦСО-П работала по импульсному принципу. По свидетельству Кисунько, помехи особенно сильно воздействовали именно на ЦСО-П.

Аппаратура непосредственного наведения противоракеты показала другую устойчивость. Радиолокаторы точного наведения, командные радиолинии и бортовые системы В-1000 сохраняли работоспособность после получения целеуказания. Кисунько называл эти средства «стрельбовой радиоэлектроникой»: они обеспечивали сопровождение цели, расчёт перехвата и управление противоракетой. По его свидетельству, данная часть системы «А» продолжала выполнять свои функции и при высотных ядерных взрывах.

Таким образом, наиболее уязвимым звеном было первоначальное обнаружение. Если станция дальнего обнаружения успевала выдать целеуказание, дальнейшее наведение могло идти в штатном режиме. Если цель терялась ещё до этого этапа, под угрозой оказывалась вся цепочка перехвата.

Кисунько обобщал результаты всей серии испытаний 1961–1962 годов. В опубликованных данных нет точного ответа на вопрос, теряли ли «Дунай-2» и ЦСО-П способность обнаруживать цель полностью именно 27 октября 1961 года, а также сколько секунд или минут продолжалась возможная потеря. Для этого потребовались бы журналы работы станций и протоколы испытаний.

В 1962 году мощность зарядов выросла в 250 раз#

В следующем году операцию «К» продолжили с гораздо более мощными зарядами. Испытание «К-3» состоялось 22 октября на высоте 290 километров. Затем, 28 октября, провели «К-4» на высоте 150 километров, а 1 ноября — «К-5» на высоте 59 километров.

Мощность каждого заряда достигала 300 килотонн — в 250 раз больше, чем в испытаниях 1961 года. Изменилась и схема измерений. После ракеты с ядерным зарядом запускали уже две контрольные Р-12: одну через 50 секунд, другую через 350 секунд после первого старта. Это позволяло изучать воздействие взрыва на объекты, находившиеся в разных точках траектории.

В ходе операций «К-3» и «К-4» дополнительно запускали по четыре ракеты МР-12, оснащённые приборами для измерения излучения и концентрации электронов. Исследователи собирали сведения о радиолокационных помехах, изменении радиационной обстановки и влиянии электромагнитного импульса на наземную инфраструктуру.

Сообщения о наведённых токах, повреждении кабельных линий и перебоях электроснабжения в Казахстане относятся к мощному взрыву «К-3». Переносить эти последствия на два испытания 1961 года нельзя: мощность зарядов тогда была значительно меньше.

Вся серия подтвердила, что высотный ядерный взрыв может воздействовать на радиотехнические системы по-разному. Одни эффекты повреждают электрические цепи, другие нарушают прохождение радиосигналов. Оба типа воздействия опасны для ПРО, но для противодействия им нужны разные технические решения.

5 августа 1963 года СССР, США и Великобритания заключили Московский договор, запрещавший ядерные испытания в атмосфере, космическом пространстве и под водой. К этому времени советская серия высотных ядерных испытаний уже завершилась.

Спор о диапазоне радиолокаторов#

Полученные данные повлияли на развитие советской противоракетной обороны. Кисунько использовал результаты операции «К», обосновывая выбор дециметрового диапазона для станции «Дунай-3», предназначенной для московской системы ПРО.

Испытания продемонстрировали уязвимость метровых радиолокаторов перед ионизированными образованиями. В то же время средства точного наведения, работавшие в других диапазонах, сохраняли способность выполнять задачи. Для Кисунько это стало доводом в пользу изменения подхода к разработке новых станций.

Он предлагал перевести в дециметровый диапазон и радиолокаторы предупреждения о ракетном нападении, которые строились в районах Мурманска и Риги. По мнению конструктора, сохранение метрового диапазона создавало риск временного ослепления станций после высотного ядерного взрыва.

Однако смена рабочего диапазона строящейся станции требовала гораздо большего, чем перенастройка готового передатчика. Частота определяет конструкцию антенны, характеристики передающей и приёмной аппаратуры, а также способы обработки сигналов. Переход в другой диапазон означал необходимость пересматривать значительную часть проекта, проводить новые расчёты и испытания. Для уже строившихся объектов это влекло дополнительные расходы и увеличение сроков.

Поэтому спор касался не только преимуществ разных длин волн. На кону был пересмотр технических решений, принятых до получения результатов операции «К». В своих воспоминаниях Кисунько писал, что его предложения встретили сопротивление. Сам он объяснял это тем, что руководители и разработчики не хотели признавать ошибочность прежнего выбора.

Кисунько добивался учёта результатов операции «К» при строительстве станций предупреждения о ракетном нападении, но, согласно его свидетельству, убедить оппонентов не смог. Данные, полученные во время ядерных испытаний, сами по себе не обеспечили пересмотра уже утверждённых технических проектов.