А в остальных случаях надо было благодарить наших конструкторов, которые быстренько так, уже с мая сорок второго, стали переходить на многоантенные системы. Ну а действительно — раз диаграмма направленности антенны формируется наложением полей ее излучателей, то чего бы так же не понакладывать поля двух антенн, а то и трех, или даже… Словив эту мысль, конструкторы долго не думали — привезли еще одну антенну на РЛС, в которой все никак не удавалось подобрать высоту и частоту так, чтобы видеть все в направлении строго на запад. Прикинули примерное расположение второй антенны, чтобы ее излучение давало нужную интерференцию в интересующем направлении с излучением первой, поставили ее на фермы чуть по-выше первой, запитали, согласовали по волновому сопротивлению сигнальные каналы, и….
И сработало!
Такой хорошей диаграммы у нас не получалось до этого практически никогда. Плотная, выпуклая, чуть ли не блестящая. Ну, конечно мощности одного передатчика на прежнюю дальность не хватало, так это дело поправимое.
Нет, все-таки помимо уменьшившейся дальности при более детальном обследовании нашлись изъяны — у кого они не найдутся, если как следует поискать… И не такая уж плотная, и пальцы с провалами все-таки есть. Но размеры областей, где сигнал пропадал, был гораздо меньше. Это уже не потерять самолет на пять километров и потом гадать — тот же выскочил из "темной зоны", или другой. Пара-тройка сотен метров, которые любой нормальный самолет проскочит за минуту… "Ерунда, отловим" — сказали операторы. И потом добавили — "Ну если конечно не будет лететь вдоль провала. А мы ему помашем ыыы…".
Да, введение многокомпонентных антенн стало новым прорывом нашей радиолокационной техники. После этого антенны стали расти вширь и ввысь. Ну, если каждый элемент, допустим, десять метров длиной и три — шириной, и таких элементов торчит из общей конструкции в ряд пять штук по горизонтали и в две по вертикали, да еще между ними расстояния метр, два, три — в зависимости от требовавшейся для данной местности диаграммы — конструкции оказывались просто циклопические. Я уже не удивлялся тем антеннам, что видел в фильмах про войну. У нас они так же покоились на прочном фундаменте, или хотя бы на рельсовом основании, и мне было понятно, что на таких волнах сделать что-то более компактное просто не получится. Физика, итить ее налево…
Хочешь получить узкую диаграмму в горизонтальном направлении — делай антенну шире, чтобы боковые сегменты сильнее поджимали диаграмму своим излучением. Хочешь сделать ее по-уже в вертикальном направлении, или уменьшить провалы в диаграмме направленности, или измерять высоту полета — делай ее выше. Мы-то продолжали использовать веерные диаграммы направленности, когда луч был узким только в горизонтальной плоскости, а в вертикальной он захватывал тридцать градусов, но вот померить высоту мы были не прочь — именно поэтому и приходилось вводить вторые, а то и третьи этажи антенн. Излучал только один этаж, чтобы сохранить широкий веер по вертикали — так можно быстро осмотреть пространство. А вот принимали сигнал все этажи. И в зависимости от соотношения времени или фазы приема сигнала разными этажами и делались выводы о высоте полета цели.
Дополнительно выбор излучающего этажа позволял отстраиваться от помех, если те вдруг появлялись — изменение высоты излучения практически всегда меняло интерференционную картинку так, что отражения от помех если и не пропадали, то изменяли мощность или поляризацию. Ну и с провалами боролись так же — делали излучающими два этажа и подбирали высоту другого этажа такой, чтобы его излучение заполняло провалы диаграммы первого этажа. Количество способов настроек конструкции возросло даже не на порядок, а гораздо больше. Общее количество элементов, их распределение по строкам и столбцам, расстояние между элементами в строках и столбцах — конструкторы подгоняли параметры каждой антенны под конкретную местность и ее назначение — если это дальнее обнаружение — делали одну диаграмму, чтобы она добивала километров на сто-сто пятьдесят, если это обнаружение в средней зоне — тут уже надо, чтобы антенна была по-поворотистее — тогда на ее не навесишь уже много элементов, и надо прикидывать, как ограниченным числом элементов обеспечить нужную дальность и заполненность диаграммы, и вместе с тем получить довольно узкий основной лепесток, чтобы определение координат не было с точностью плюс-минус лапоть. А уже если военные затребуют определение высоты… тут уже сколько им надо будет высотных коридоров, столько и приемных антенн. И хорошо, если получится поставить их рядом, отдельной конструкцией…
Но улучшение антенного хозяйства путем его усложнения было не единственной причиной наших достижений в радиолокации. Много сил было потрачено и на начинку — приборы и оборудование. Ведь импульс надо отправить, принять и распознать. И для всего этого нужны генераторы, усилители, линии передачи, согласователи нагрузки, переключатели, приемные каскады, средства отображения сигнала — лампы, резисторы, провода…
Ведь попытка искать самолеты с помощью радиолокации — это погружение в другой, по сути виртуальный мир. Вот отправили сигнал, он вернулся. От чего он отразился? Это тот сигнал, что мы отправили только что, или это пришел еще предыдущий импульс, который отразился от более дальней цели? Загадка…
Да что там говорить, если сама физика процесса была неоднородна. Даже скорость распространения электромагнитных волн была непостоянной — по пути сигналу встречаются области воздуха с различными коэффициентами преломления — чуть больше водяных паров над озером чем над окружающим лесом — и общая скорость на дистанции уже поменяется. Нам-то, с нашими погрешностями, пока это было неважно, но в будущем, чувствую, предстоит еще много интересных задач. А разная скорость — разные и траектории лучей — и поди угадай — с той ли стороны пришло отражение, или оно где-то еще погуляло сбоку на пару градусов от оси антенны? Когда еще и само излучение — не прямая линия, а веер.
И все это накладывало ограничения на точность измерений. Та же веерность по-началу позволяла определять нам цели в диапазоне плюс-минус пятнадцать градусов — и куда лететь летчикам, кого стрелять? Хорошо хоть дистанции на тот момент были небольшими — пара-тройка десятков километров — ну мотнутся на минуту-другую в сторону — некритично. Весной сорок второго ширина луча у нас была уже семь градусов, что позволяло определить направление с точностью до двух градусов — по исчезновению цели, хотя этот способ и был доступен далеко не всем, да и упомянутая непрямолинейность хода излечения тоже вносила поправки… А вот по дальности дела обстояли все так же плохо — два-три километра ошибки — вынь да положь. И все — из-за метровых волн — не успевали мы на нашей аппаратуре отследить начало таких длительных импульсов — она всегда давала разброс. Про звуковую сигнализацию я уж молчу — там могли хоть как-то определить дальность считанные единицы. Но и с введением индикации на ЭЛТ ситуация хотя и улучшилась, но только в плане того, что дальность могли определять уже все, кого обучим вертеть рукоятки и думать, когда и что надо вертеть. А вот точность по-прежнему хромала. Ну да нам сейчас было важно определить "хотя бы примерно".
И помимо проблем из-за неоднородности сигналов у нас были и проблемы из-за неоднородности их обработки. Проще говоря, параметры передающей и приемной аппаратуры плавали. В начале работ осенью сорок первого разброс мог составить до десяти процентов, причем он мог измениться за пять минут — и это несмотря на то в РЛС, что мы старались использовать советские или немецкие радиокомпоненты, а уж если какие-то свои, то выбирали максимально стабильные версии.
И только к весне сорок второго был накоплен достаточный опыт производства электровакуумной и радиотехники. К этому времени мы создали насос высокого вакуума. В одном экземпляре. Зато он давал очень высокую степень вакуума, и мы использовали его только для производства ламп для РЛС. Высокий вакуум существенно снизил шум — меньше электронов сталкивалось с остатками воздуха, уменьшилась неоднородность их потока — снизились и шумы. Шумы снижали и другими способами. Ведь главное в этом деле — стабильность, стабильность и еще раз стабильность. Если питание дергается, то о каком постоянстве сигналов может идти речь? В один момент, при понижении питания, усиление будет идти до одного уровня, в другой момент — при повышении питания над номиналом — до другого — вот уже получаем разные уровни сигнала, даже если изначальный не имел никаких изменений и был постоянен — и истребитель "превращается" в бомбардировщик. Наводки излучений тоже доставляли проблем — даже если сигнал усилен нормально, ему еще надо добраться до следующего каскада или до антенны. А если в линии наводятся посторонние сигналы — они явно будут изменять уровень нужного нам сигнала. И хорошо еще, если они не совпадут по частоте с нашим сигналом. А могут ведь и совпасть — и тогда уйдет, например, повышенный сигнал, в ответ соответственно тоже придет сигнал выше по уровню, чем было бы при нормальной работе — и привет — снова вместо истребителя видим бомбардировщик. А если сигналы вычтутся — вместо бомбардировщика будет истребитель. А если еще и биение по фазам — можем увидеть вообще целую армаду. Или наоборот — мы ее видеть перестанем, "а она есть". Да даже вибрации от работы генераторов электричества, двигателей техники, взрывов бомб и снарядов вносили помехи — если сетка лампы от них завибрирует, то тем самым она своими механическими колебаниями внесет неоднородность в поток электронов — снова помехи. Так что стабильность источников питания, экранировка всего чего только можно, виброзащита, термостабилизация были далеко не последними по значимости моментами, которые позволили нам существенно повысить дальность и надежность обнаружения целей. Мы вылизывали чуть ли не каждый винтик, благо что, несмотря на разнообразие конструкций, многие составные части и детали их были унифицированы — разъемы, ламп, провода, шкафы, термостаты.