Радиолокационная станция - Дон-2Н

Автор: Леонид Варламов

Дон-2Н (по кодификации НАТО «Pill Box») — стационарная многофункциональная радиолокационная станция кругового обзора сантиметрового диапазона с фазированной антенной решёткой, созданная в рамках выполнения задач ПРО Москвы. Расположена возле посёлка Софрино, Московская область.
Многофункциональная РЛС представляет собой четырёхгранную усеченную пирамиду высотой 33 м и длиной сторон 130 м у основания и 90 м по кровле с неподвижными крупноапертурными активными фазированными антенными решётками диаметром 18 м (приёмными и передающими) на каждой из четырёх граней с зоной обзора во всей верхней полусфере. Функционирование РЛС обеспечивается входящим в её состав суперкомпьютером Эльбрус-2

Дон-2Н уникальна и не имеет аналогов в мире

(22 фото)

Ключевыми элементами системы противоракетной обороны (ПРО) являются система обнаружения баллистических ракет (МБР) и ракеты, для их уничтожения (противоракеты). Без любой из этих двух частей вторая абсолютно бесполезна.
Полет МБР состоит из трех основных участков:
- взлет и разгон - на этом этапе работает основной двигатель ракеты и скорость её движения небольшая
- полет по баллистической траектории - после того, как ракета выведена в космос, маршевый двигатель отключается и дальнейшее движение происходит по инерции; здесь же происходит разделение головного блока на боеголовки и наведение на цель
- вход в плотные слои атмосферы и поражение цели

1.


Легче всего уничтожить ракету на первом этапе. Для этого старты ракет засекаются спутниками (или установками с самолетов и т.п.) по инфракрасному излучению раскаленных газов из сопла. Далее огромная, незащищенная, цельная и медленно летящая ракета становится легкой целью, для противоракет противника.
Правда, есть один момент - если ракета стартует из сибирских болот, то засечь её можно, а вот уничтожить в глубоком тылу не просто

На втором этапе ракету можно обнаружить с помощью радиолокаторов. И чем раньше обнаружить - тем лучше, т.к. до поражения целей остается минут 15. После обнаружение боеголовок задачей РЛС является расчет траектории их движения и непрерывное слежение за объектом. Если расчетный целью являемся мы - то на поражение направляются соответствующие противоракеты, постоянно наводимые РЛС (хотя они могут справится и в случае потери связи с землей). Правда, в настоящее время по несекретным данным у России нет противоракет для поражения целей в космическом пространстве

На последнем этапе все с криками ААААААААА!!!!! разбегаются времени остается считанные минуты и даже секунды, а боеголовки движутся настолько быстро, что при входе в атмосферу раскаляются и смотрятся очень красиво, как метеориты. Задача осложняется тем, что американцы вероятный противник не дурак и в одну ракету может запихнуть 10 ядерных боеголовок, 10 таких же по массе пустышек, 100 надувных шаров с металлическим покрытием, кучу всякого мусора для РЛС, да еще генераторы активных помех. И всё это только от одной ракеты. В подобных условиях РЛС должна распознать, где ложная цель, а где настоящие и далее навести на все настоящие цели противоракеты.
В настоящее время есть шансы справится с одиночной ракетой, но при массированном ударе никакая ПРО не защитит

2.


По договору о ПРО, подписанному между СССР и США в 1970-х гг., странам разрешалось защищать от ракет только какой-либо один район. Американцы выбрали глухие степи Северной Дакоты, где располагались шахты с ядерными ракетами, а у нас под защиту попала Москва - система ПРО А-135.
Разработка началась в 1971 году. Принята на вооружение в 1995 году. Генеральным конструктором системы являлся Анатолий Георгиевич Басистов. Военно-техническая концепция А-135 предусматривала:
- поражение боеголовок межконтинентальных баллистических ракет противника летящих со скоростью 6-7 км/с [3]противоракетами с ядерными боезарядами (вместо безъядерных в системе А-35);
- использование двух эшелонов перехвата целей: противоракетами дальнего действия на больших высотах вне атмосферы и противоракетами меньшей дальности в атмосфере;
- селекция (различение) тяжелых боеголовок МБР от легких ложных (маскирующих) целей возлагалась на стрельбовые радиолокаторы.
На заатмосферном участке в качестве селектирующего признака использовалось изменение траектории полета целей под воздействием ядерного (так называемого селектирующего) взрыва, а различение легких и тяжелых целей в атмосфере проводилось по характеру их торможения в воздушном потоке (легкие цели начинали отставать от тяжелых).

Эксплуатацию системы противоракетной обороны А-135, развернутой вокруг Москвы, обеспечивает 9 дивизия ПРО. Командно-измерительный пункт системы ПРО, совмещенный с РЛС Дон-2Н, расположен в г. Софрино Московской области. Вычислительные средства системы проходят модернизацию.

В состав системы ПРО входят РЛС Дон-2Н, командно-измерительный пункт и противоракеты 68 ракет 53T6 (Gazelle), рассчитанных на перехват в атмосфере. 32 ракеты 51T6 (Gorgon), призванные осуществлять перехват за пределами атмосферы, выведены из состава системы в 2002—2003 годах в связи с истечением срока службы. Противоракеты размещены в шахтных пусковых установках, расположенных в позиционных районах вокруг Москвы. Противоракеты ближнего перехвата расположены в пяти позиционных районах -- Лыткарино (16 пусковых установок),Сходня (16),Королев (12), Внуково (12) и Софрино (12). Противоракеты дальнего перехвата были развернуты в двух частях, базирующихся в Наро-Фоминске-10 и Сергиевом Посаде-15.

Ракеты 51Т6 при въезде в часть
3.


А это контейнер для её перевозки
4.



РЛС «Дон-2Н» (главный конструктор В. К. Слока) разработана в Радиотехническом институте АН СССР имени А. Л. Минца. При строительстве станции, которое началось в 1978 г., было использовано более 30 тыс. т металла, 50 тыс. т бетона, 20 тыс. км кабеля, сотни километров водопроводов и более 10000 чугунных задвижек к ним. После установки, монтажа и наладки оборудования (1980—1987 гг.) в 1989 г. станция была принята на вооружение, а в 1996 г. — поставлена на боевое дежурство.

5.


Градирни для охлаждения оборудования
6.



Станция выполняет функции контроля космического пространства России и стран Содружества от атак баллистических ракет, на высоте до 40 000 км, сопровождение до 100 целей.
Дальность обнаружения цели площадью 0,001–0,009 м², по разным данным, — 1500–2000 км или более 2000 км.
При обнаружении целей, станция берет её на сопровождение, автоматически отстраивается от помех и селектирует ложные цели. Кроме того, РЛС «Дон-2Н» во взаимодействии с командно-вычислительным пунктом (КВП) ПРО, обнаруживает и сопровождает противоракеты дальнего и ближнего перехвата. МРЛС «Дон-2Н» предназначена для обнаружения баллистических целей, их сопровождения, измерения координат, анализа состава сложных целей и наведения противоракет. Она способна одновременно сопровождать в автоматическом режиме до 100 элементов сложных баллистических целей (СБЦ) и одновременно наводить на них несколько десятков противоракет

Экран биологической защиты. Стена из металлических листов выше деревьев. По словам офицеров, они больше для гринписовцев, чем для дела. Излучение радара абсолютно не влияет на персонал и прилегающих дачников. Слухи о полях мертвых птиц вокруг РЛС не подтвердились
7.


Технические возможности позволяют обнаруживать малоразмерные головные части баллистических ракет на больших дальностях (способна обнаруживать цели на рубеже Северного и Баренцева морей со временем предупреждения около 8-9 минут), сопровождать их с большой точностью, выделять (селектировать) головные части на фоне всего комплекса средств преодоления ПРО (тяжелых и легких ложных целей, дипольных отражателей, станций активных помех). При этом обеспечивается сопровождение до 120 элементов сложных баллистических целей и наведение до 20 противоракет ближнего перехвата и 16 ПР дальнего перехвата.

Внутри станции так много секретов, что даже вспоминать о них нехорошо
8.


К особенностям станции относятся:
большой диапазон, являющийся результатом высоких энергетических возможностей;
высокая точность измерения параметров траектории космических целей;
высокая способность обработки цели, основанная на способности находить и отслеживать летящие с высокой скоростью цели;
увеличенная помехозащищенность, основанная на высокой частотной избирательности антенны;
способность обнаружения малозаметных целей;
доступность отдельных каналов для пяти измерений координат цели.

9.


Тактико-технические характеристики:

Рабочий диапазон — сантиметровый
длина волны, м — 0,01
Покрываемая зона, град — 360
Размер зоны обнаружения цели, км
по дальности (головной части МБР) — 3700
по высоте — 40 000
Точность сопровождения цели
по дальности, м — 10
по угловым координатам, угл. мин. — 0,6
Излучаемая импульсная мощность, МВт — 250
Время оповещения, мин. — до 9

10.


В условиях применения противником оружия массового поражения, РЛС может существовать абсолютно автономно. Имеются источники продуктов, воды, очистка воздуха, автономное электроснабжение и охлаждение. Проход к зданию по подземным тоннелем. По самому большому могут спокойно проезжать грузовые машины
11.


Изображение на мониторах строго секретно. Внизу стоят с виду обыкновенные IBM-компьютеры, но с шильдиком Эльбрус-90 микро.
Подробнее о таком компьютере можно посмотреть в википедии
12.


Это одна из четырех излучающих антенн станции. Чтобы был лучше ясен масштаб - слева на желтой металлоконструкции видны лесенки и площадки для прохода людей
13.


Как уже было указано выше, РЛС Дон имеет (как и все современные РЛС) фазированную антенную решетку. Что это такое?
Когда Попов изобрел радио, то он вскоре он изобрел и антенну. Древние антенные излучали (или принимали) сигнал во всех направлениях одинаково. Да и на длинных волнах направленное излучение создать невозможно - это подобно звуковым волнам, которые разносятся во все стороны (в общем случае). Чем короче длина волны, тем направленнее её распространение. Именно поэтому мы свой голос в качестве акустического локатора использовать не можем, а летучие мыши ультразвук могут.
С тех пор как в годы Второй Мировой войны изобрели и пустили в ход радиолокатор, его символом стала вращающаяся антенна и красивый луч, который бегает по кругу по экрану и высвечивает обнаруженные объекты. Т.к. по определению луч радиолокатора направленный (подобно лучу света), то чтобы контролировать определенное пространство, нужно постоянно вращать антенну. Но вращение антенны имеет ограниченную скорость (как правило не быстрее, чем один оборот за 2 секунды). В добавок, с каждым оборотом мы не только находим цель, но и тут же её теряем.
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? 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!

14.


Из школьного курса физики каждый дурак 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.
15.


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

16.


Основное преимущество ФАР - возможность от одной антенны получать луч различной формы (широкий для общего обозора 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).
На фото хорошо видны отдельные блоки секции. Один из них практически полностью выдвинут. Непосредственно антенные элементы расположены на самом конце (на одном блоке несколько сотен). Всё остальное - усилители сигнала и управляющее оборудование.
Охлаждение как воздушное, так и водяное
17.


Пуль управления транспортером для установки и перемещения блоков
18.


Это командный пункт (КП) РЛС Дон. Здесь как и положено, полно телефонов секретной спецсвязи, секретные компьютеры, секретная документации и суточный дежурный наряд офицеров.
Предназначен для управления аппаратурой и оборудованием станции и контроля ее состояния. Круглосуточно в реальном масштабе времени боевым расчетом ведется обработка и анализ информации о космической и радиоэлектронной обстановке в зоне ответственности РЛС и управление работой станции.
19.


Советская ЭВМ, которая на удивление, не оказалась секретной и её даже можно сфотографировать с выключенным экраном.
Кстати, все управление РЛС до сих пор лежит на плечах советского суперкомпьютера Эльбрус-2 образца середины 1980-х. И он с небольшими модернизациями до сих пор успешно справляется со своей задачей
20.


Центральный командный пункт системы ПРО А-135.
В обычное время РЛС либо не излучает сигнал вообще, либо работает на слабую мощность. В случае, если космические спутники слежения засекут запуск ракеты или придет сигнал с РЛС, которые расположены по границам России и в соседних странах и ведут наблюдение постоянно, то станция включается в рабочий режим.
На экране слева показывается результаты наблюдения за спутниками (розовые точки и траектории), которые были записаны ранее.
Также РЛС отслеживает все учебные запуски ракет (в т.ч. известная Булава)
21.


На карте показаны четыре сектора обзора РЛС. Два основных направления - северные. Именно оттуда к нам могут прилететь американские ракеты
22.


Уникальные возможности РЛС "Дон-2Н" были наглядно продемонстрированы в феврале 1994 г. результатами работы в одном из совместных с США экспериментов по обнаружению малоразмерных космических объектов, проводившемся по программе «Одеракс» («ODERACS 1») с целью проверки возможности отслеживания так называемого “космического мусора”.
В ходе этого эксперимента с американского космического корабля «Discovery» (типа "Спейс Шаттл"), выполнявшего миссию STS-60, из грузового отсека с помощью специального устройства в открытый космос были выведены специальные микроспутники - 6 металлических сфер диаметром 5, 10 и 15 сантиметров (по 2 сферы диаметром 2, 4 и 6 дюйма, соответственно).
Пятнадцатисантиметровые сферы обнаружили все РЛС, привлеченные к эксперименту. Сферы диаметром в 10 сантиметров увидели только три радиолокационных станции: две российских и американская РЛС COBRA DANE на Аляске.
РЛС "Дон-2Н" - единственная из всех привлекаемых в мире радиолокационных средств на дальностях 1500-2000 км смогла обнаружить и построить траекторию самого малого космического объекта-шарика диаметром 2 дюйма (5 см).

Спасибо всем офицерам, которые нас сегодня сопровождали, и онлайн пресс-клубу Минобороны РФ за прекрасную экскурсию