Успехи в совершенствовании массо-габаритных характеристик ядерных зарядов, достигнутые после реализации первого ядерного взрыва, поставили на повестку дня проблему целесообразности и возможности их использования в комплексах систем борьбы с аэродинамическими и баллистическими средствами нападения противника, то есть в системах противосамолетной и противоракетной обороны. Для решения этой проблемы в первую очередь были необходимы экспериментальные данные о физических процессах, сопровождающих высотные ядерные взрывы и определяющих их поражающее действие, о количественных и качественных изменениях характеристик этих процессов с ростом высоты взрыва, о их влиянии на работу средств радиосвязи и радиоуправления.
Естественно, что наиболее надежные данные могли быть получены только в натурных опытах с ядерными взрывами различной мощности на разных высотах. Серия из 8 таких опытов была осуществлена в период 1957-1962 гг., конкретные даты и параметры этих взрывов приведены в таблице 1.23.
Работы по проведению ядерных взрывов на больших высотах были сосредоточены на ракетном полигоне "Капустин Яр".
При каждом взрыве организовывалась широкомасштабная система физических наблюдений, которая обеспечивала получение экспериментального материала об эффективности поражающего действия высотного ядерного взрыва и о характеристиках сопровождашющих его физических процессов.
В проведении этих опытов принимало участие большое число научных, конструкторских и других организаций, в них использовалось значительное количество различных технических средств наблюдений, размещавшихся не только в районе взрыва, но, в большинстве случаев, и по всей территории страны.
| № | Дата | Индекс операции | E (кт) | Высота взрыва, км | |
| расчетная | фактическая | ||||
| 1 | 19.01.57 | "ЗУР-215" | 10 | 10,4 | 10,37 |
| 2 | 06.09.61 | "Гроза" | 11 | 20 | 22,7 |
| 3 | 06.10.61 | "Гром" | 40 | 40 | 41,3 |
| 4 | 27.10.61 | "К-1" | 1,2 | 150 | 150 |
| 5 | 27.10.61 | "К-2" | 1,2 | 300 | 300 |
| 6 | 22.10.62 | "К-3" | 300 | 300 | 290 |
| 7 | 28.10.62 | "К-4" | 300 | 150 | 150 |
| 8 | 01.11.62 | "К-5" | 300 | 60 | 59 |
Эти эксперименты было принято называть операциями, каждой из которых присваивался определенный индекс. Новизна и сложность решаемых задач при проведении этих взрывов (в особенности операций "К") потребовали привлечения к их проведению более 50 организаций Министерства обороны, военно-промышленных министерств и Академии наук СССР. Научное руководство всем комплексом натурных и модельных экспериментов, теоретических исследований, связанных с проведением этих операций, осуществлял академик А. Н. Щукин.
Как уже отмечалось, во второй половине 50-х годов в связи с разработкой комплексов ПВО с ядерными зарядами возник интерес к проведению ЯВ на высотах предполагаемого применения противоракет этих комплексов (10 км ≤ Н ≤ 40 км).
Первым из серии этих взрывов был взрыв, проведенный в операции "ЗУР-215".
Он был произведен 19.01.57 в полдень на ракетном полигоне МО Капустин Яр.
При проведении этой операции одновременно преследовалось несколько целей:
Для взрыва был выбран заряд с энерговыделением 10 кт, успешно испытанный ранее.
Заряд был установлен на зенитной управляемой ракете ЗУР-215, по имени которой и названа операция. Был произведена состыковка автоматики подрыва заряда и системы управления ракеты, а также предварительно проведена серия пусков ракеты с макетами заряда.
При боевом пуске точкой прицеливания служил радиоответчик, сброшенный перед пуском на парашюте самолетом обеспечения. На радиоответчик ракета наводилась радиолокатором комплекса противовоздушной обороны, огневым средством которого она являлась.
Подрыв ядерного заряда ракеты планировалось произвести в тот момент, когда радиоответчик на парашюте опустится на высоту 10,4 км. Для получения непосредственной информации об эффективности поражающего действия ядерного взрыва в район точки прицеливания перед пуском боевой ракеты были направлены два радиоуправляемых самолета-мишени с таким расчетом, чтобы в момент взрыва они находились от него на расстоянии примерно 500 м и 1000 м. В качестве самолетов-мишеней использовались оборудованные системой радиоуправления и средствами регистрации боевые самолеты ИЛ-28.
Для регистрации параметров поражающих факторов ядерного взрыва в ближней зоне создавалась так называемая мишенная обстановка из 16 специальных цилиндрических контейнеров, оснащенных измерительными средствами. Контейнеры заблаговременно сбрасывались на парашютах самолетами обеспечения таким образом, чтобы в момент взрыва 12 из них находились примерно на высоте взрыва на различных расстояниях. Остальные 4 контейнеpa размещались на других высотах.
В контейнерах устанавливались приборы, регистрирующие давление в проходящей ударной волне (самописцы давления), проникающую радиацию (датчики гамма-излучения и потоков нейтронов), импульс светового излучения (калориметры).
Фактическое положение контейнеров в момент взрыва ядерного заряда и положение самой точки взрыва определялось по результатам фотосъемки с наземных пунктов по нескольким направлениям, то есть методом прямой засечки. Для фотосъемки использовались аэрофотоаппараты. Был также развернут комплекс наземных пунктов для измерения параметров ударной волны, светового излучения (спектр, интегральные потоки, временные характеристики), а также проникающих излучений. Вблизи эпицентра и еще в нескольких точках были сооружены макеты деревянных зданий.
Для измерения мощности взрыва использовался тот же набор методик, что и для обычных воздушных взрывов. В целом опыт прошел успешно: его основные задачи удалось выполнить.
Энерговыделение заряда в опыте составило 10 кт. Высота точки взрыва, определенная методом прямой засечки, составила 10,37 км.
"Мишенная" обстановка в основном соответствовала расчетной: оба самолета "ИЛ-28" и большинство контейнеров в момент взрыва оказались в заданных точках с точностью до 0,1 км, и только первый ряд контейнеров был расположен вдвое дальше от точки взрыва, чем планировалось. Это обстоятельство помешало измерениям эффектов взрыва там, где они были бы наиболее сильны.
В результате взрыва оба самолета-мишени были сбиты: первый из них, который уходил от центра взрыва, загорелся, у второго, шедшего практически навстречу ударной волне, отломилось крыло.
Измерительная аппаратура на каждом из этих самолетов сработала нормально, и результаты измерений по телеметрии удалось передать на землю. Эти результаты в дальнейшем использовались для определения критериев и зон поражения самолетов при ядерных взрывах.
Наземные пункты наблюдения не зафиксировали ни одного случая заметного воздействия взрыва на деревянные сооружения и их остекление.
Внешняя картина развития этого взрыва представляла интерес по нескольким причинам. Во-первых, удаленность области взрыва от земной поверхности и ясная сухая погода позволили получить и наблюдать картину его развития в "чистом" виде, то есть без влияния отраженных волн, пыли, конденсационных образований. Во-вторых, в этом испытании плотность атмосферы на высоте точки взрыва была существенно меньше, чем в ранее проводившихся испытаниях. Это позволило исследовать влияние плотности воздуха на развитие области взрыва и его поражающее действие.
Большой объем измерений в операции "ЗУР-215" удалось провести с помощью датчиков, установленных в контейнерах, описанных выше. Существенно, что эти измерения впервые позволили получить объемную картину распространения проникающих излучений (γ-квантов и нейтронов), а также поля давлений за фронтом УВ в неоднородной атмосфере.
Необходимость разработки новых систем ПВО с большим, чем ранее, интервалом высот применения заставила продолжить исследования физических параметров и поражающего действия ЯВ. Проведению таких работ во многом способствовал положительный опыт, полученный в операции "ЗУР-215".
Поэтому вскоре после окончания моратория на ядерные испытания, а именно 6 сентября 1961 г. около 9 часов по московскому времени, на полигоне Капустин Яр была проведена операция "Гроза".
Ядерный заряд в точку взрыва доставлялся зенитной управляемой ракетой. Точкой прицеливания служил уголковый отражатель, который на высоту взрыва (планировалось ~20-25 км) доставлялся аэростатом. На уголковый отражатель боевая ракета наводилась радиолокатором комплекса противовоздушной обороны. Кроме уголкового отражателя, аэростат нес на подвеске контейнеры, оснащенные измерительными средствами для регистрации параметров поражающих факторов ядерного взрыва. Применялись контейнеры двух типов: прочные сферические из стали диаметром 500 мм, со слоем термостойкого покрытия и цилиндрические диаметром 400 мм и высотой 1500 мм. Сферические контейнеры находились на более близком расстоянии и в количестве трех штук размещались на расстоянии 75 м и 150 м от уголкового отражателя. В них устанавливались приборы, регистрирующие проникающую радиацию (гамма-излучение и потоки нейтронов) и реакцию контейнеров на механическое действие взрыва в ближней зоне (тензометрические приборы), измерители перегрузки и импульса перегрузки, тензодатчики для регистрации остаточной деформации. В цилиндрических контейнерах размещались приборы, обеспечивающие регистрацию гамма-излучения и потоков нейтронов, импульса светового излучения и давления в проходящей ударной волне.
Как и в операции "ЗУР-215", координаты точки взрыва определялись путем прямой засечки по материалам фотосъемки с трех направлений. По этим же материалам определялось и положение контейнеров относительно точки взрыва в момент его осуществления.
Особенностью наблюдений, проводившихся в этой операции, по сравнению с наблюдениями, которые выполнялись ранее в операции "ЗУР-215", явился значительно больший объем оптических измерений. Весьма полезной для успеха этих измерений оказалась идея использовать прожекторные установки для размещения на них оптической аппаратуры.
Основные задачи операции удалось выполнить. Мощность взрыва и его высота оказались близкими к расчетным: мощность 11 кт, высота - 22,7 км.
Внешняя картина развития взрыва качественно была такой же, как и в операции ЗУР-215".
Кроме боевой ракеты, в операции "Гроза" использовались еще две приборные телеметрические ракеты 207АТ. Они были оснащены аппаратурой для измерения параметров γ- и β-излучения осколков деления в облаке взрыва. Одна из ракет прошла вблизи центра облака грез 10 сек после взрыва, другая прошла на 2 км ниже точки взрыва.
Программа этих измерений была выполнена полностью. Их результаты вместе с результатами гамма- и нейтронных измерений, которые проводились на контейнерах, подвешенных к аэростату, позволили заметно уточнить оценки поражающего действия проникающих "лучений на экипажи самолетов и ядерные боеприпасы.
Отметим, что в операции "Гроза" впервые были проведены радиолокационные наблюдения (за ракетами 207АТ, которые упоминались выше) в условиях помех, возникающих при ЯВ.
Для того, чтобы составить полную картину развития ЯВ и его поражающих характеристик на всем интервале высот возможного применения систем ПВО, была необходима еще одна экспериментальная точка. Поэтому одновременно с подготовкой операции "Гроза" началась подготовка испытания на заметно большей высоте. Эта операция получила наименование "Гром".
Следует отметить, что в этой операции впервые ставилась задача получения экспериментальных данных по поражающему действию ЯВ в интересах противоракетной обороны ПРО).
Операция "Гром" была проведена через месяц после операции "Гроза" - 6 октября 1961 г. в 10 час. 15 мин. по московскому времени.
Как и в предыдущих испытаниях, в этом опыте использовался заряд, разработанный и испытанный ранее.
Ядерный заряд доставлялся в точку подрыва баллистической ракетой типа Р-5 с неотделяемой головной частью по траектории, близкой к вертикальной. Для регистрации параметров поражающих факторов ядерного взрыва в ближней зоне и получения прямых данных о его поражающем действии на попавший в эту зону объект использовались, как и в операции "Гроза", прочные сферические контейнеры диаметром 500 мм со слоем термостойкого покрытия, оснащенные измерительными средствами. Четыре таких контейнера размещались на корпусе ракеты-носителя под специальными обтекателями. К корпусу ракеты они крепились с помощью пирозамков, которые срабатывали до ядерного взрыва по сигналу, согласованному с работой системы автоматики подрыва заряда. После срабатывания пирозамков контейнеры скатывались по направляющим, установленным под углом 30° к корпусу ракеты, и в момент взрыва должны были находиться от него на определенном расстоянии. Фактическое расстояние определялось по длине тросика, вытягиваемого контейнером из датчикового устройства. В процессе вытягивания стальной тросик разрывал проволочные датчики, установленные через каждые 20 м его длины. Сигналы проволочных датчиков по телеметрии передавались на приемный наземный пункт. При проведении операции контейнеры находились на удалении 140-150 м от центра взрыва. В дальнейшем они свободно падали на землю. Их обнаружение осуществлялось с помощью высокочувствительных геологопоисковых радиометров.
В контейнерах размещались приборы, регистрирующие гамма-излучение и нейтронный поток, тензометрические приборы, фиксирующие деформации контейнера, измерители перегрузки и импульса перегрузки и приборы, позволяющие определить импульс давления на контейнер, возникающий в результате действия на него рентгеновского излучения взрыва. В этой операции была впервые предпринята попытка непосредственно в натурном опыте оценить эффективность поражающего действия рентгеновского излучения ядерного взрыва на большой высоте. Кроме перечисленных приборов, в контейнерах устанавливались кассеты с элементами электронной аппаратуры для проверки степени их поражения проникающей радиацией. С целью определения температуры контейнера на его внутреннюю поверхность наносились термокрасочные индикаторы.
Для экспериментальной проверки закономерности распространения гамма-излучения и нейтронов в условиях пониженной плотности воздуха осуществлялось измерение их параметров на расстояниях 35-40 км от центра взрыва на его высоте. Эти измерения выполнялись приборами, которые доставлялись в заданные точки двумя специально оборудованными зенитными управляемыми ракетами типа 207АТ. Пуск ракет был произведен через 10 с и 20 с после старта ракеты Р-5 с ядерным зарядом, и в момент взрыва они оказались на высотах 31 км и 39 км на удалении ~40 км от центра взрыва. Использование двух зенитных ракет определялось необходимостью обеспечения высокой надежности получения результатов измерений.
Успехи в развитии ракетно-ядерного оружия, достигнутые в США и СССР к началу 60-х годов, стимулировали разработку предложений по созданию систем ПРО.
В частности, предполагалось, что наиболее эффективными могут стать системы ПРО с противоракетами, оснащенными ядерными зарядами для перехвата баллистических целей на заатмосферном участке их траектории.
В связи с этим в начале 60-х годов в Советском Союзе была подготовлена и проведена серия высотных и космических ЯВ в интересах ПРО.
Решения об этих испытаниях принимались на уровне высшего руководства страны. Согласно этим решениям, задачи испытаний формулировались следующим образом:
В программу испытаний были включены также задачи, связанные с обнаружением высотных ЯВ.
Научное руководство всем комплексом натурных и модельных экспериментов, а также теоретических исследований, связанных с этими операциями, как и в проведенных ранее опытах, выполнял академик А. Н. Щукин.
Общее руководство подготовкой, проведением исследований и обобщением полученных результатов осуществляли А.В.Герасимов, Н.П.Егоров, К.Н.Трусов и
Г.А.Цырков, научное руководство исследованиями физических процессов и поражающего действия высотных ЯВ - П.В.Кевлишвили, Ю.А.Романов и С.В.Форстен.
Этой серии операций был присвоен шифр "К".
Подготовка операций "К" началась практически одновременно с подготовкой опытов "Гроза" и "Гром".
Вся серия была проведена в два этапа: осенью 1961 г. (операции "К-1" и "К-2") и осенью 1962 г. - операции "К-3", "К-4" и "К-5".
Испытания 1961 г. были проведены с использованием зарядов предельно малой мощности и на предельно больших высотах (для существовавших тогда представлений о системах ПРО).
Это объяснялось стремлением избежать сильного воздействия таких взрывов на верхние слои атмосферы и ионосферу, а также на наземные объекты и население.
Ввиду слабой (в то время) изученности явлений, сопровождающих взрывы на больших высотах, такие предосторожности представляются естественными.
В операциях К-1 и К-2 использовался ранее испытанный ядерный заряд мощностью 1,2 кт.
Этот заряд в обеих операциях доставлялся в точку взрыва баллистической ракетой Р-12 с отделяемой головной частью. Взрыв производился в момент достижения ракетой расчетной высоты на нисходящем участке траектории. Отклонение фактической высоты подрыва от заданной определялось точностью навигационной системы ракеты.
Пуски ракет производились с полигона Капустин Яр.
Для операций К-1 и К-2 были назначены высоты подрыва 150 и 300 км соответственно.
Измерение параметров поражающих факторов в ближней зоне взрыва осуществлялось приборами, устанавливавшимися в контейнер, который размещался на корпусе боевой ракеты.
Приборный контейнер имел форму двояковыпуклой линзы с внешним диаметром 525 мм толщиной (в центре) 215 мм. Он изготавливался из стали и покрывался термостойкой асботекстолитовой обмазкой. В собранном виде контейнер весил около 130 кг.
В операциях К-1 и К-2 приборные контейнеры комплектовались измерителями инерционной перегрузки во времени и ее максимального значения, измерителями импульса нагрузки, индикаторами проникающей радиации, регистрирующими гамма-излучение и
В операциях К-3, К-4 и К-5, кроме перечисленных приборов, в контейнер устанавливался измеритель импульса давления, действующего на контейнер при его облучении рентгеновским излучением ядерного взрыва. В операциях К-1 и К-2 этот прибор не использовался из-за малой мощности взрыва.
Положение контейнера в момент ЯВ относительно центра взрыва определялось скоростью ГЧ относительно корпуса ракеты и временем их движения от момента разделения до взрыва. В операциях К-1 и К-2 это расстояние должно было составить ~ 400 м. После взрыва приборные контейнеры свободно (без спасательных средств) падали на землю. Для их поиска ли созданы воздушные поисковые группы на вертолетах, оснащенные высокочувствительной геологопоисковыми гамма-радиометрами.
Для регистрации проникающей радиации (потоков ?-излучения взрыва, нейтронов и бета-электронов) в районе точки взрыва и на больших удалениях от нее использовались измерительные средства, размещавшиеся на головных частях контрольных ракет (КР) типа Р-12. запускавшихся с определенным запаздыванием по траектории боевой ракеты. В операциях К-1 и К-2 применялось по одной КР, которые запускались через 150 сек после старта боевой, в операциях К-3, К-4 и К-5 - по две контрольные ракеты, запускавшиеся: первая - через 50 сек, вторая - через 350 сек после старта боевой. Размещенные в головных частях измерительные средства обеспечивали регистрацию дифференциальных и интегральных характеристик компонент проникающей радиации ядерного взрыва. Запоминающие устройства приборов и индикаторные датчики размещались в таких же прочных контейнерах, какие устанавливались на корпусе боевой ракеты и были описаны выше. В головной части каждой контрольной ракеты устанавливалось по два контейнера на ее силовом шпангоуте. После падения на землю их обнаруживали по наведенной активности поисковые группы.
Кроме того, контрольные ракеты использовались в качестве объектов с известной траекторией движения для наблюдения за ними радиолокационными станциями, работающими различных длинах волн.
Слежение радиолокатором за контрольной ракетой через возмущенную взрывом атмосферу позволяло определить степень влияния ядерного взрыва на работу радиолокатора данного диапазона длин волн, а также оценить электронные концентрации на пути распространения радиолуча.
В операциях К-2 и К-3 (ядерные взрывы на высоте 300 км) для регистрации параметров впущенной взрывами атмосферы использовались измерительные средства, устанавливавшиеся на геофизических ракетах, созданных на базе баллистических ракет Р-5. В каждой операции запускалось по одной геофизической ракете с таким расчетом, чтобы в момент ядерного взрыва они находились в верхней точке своей траектории (примерно на высоте 500 км). На восходящем участке траектории регистрировались параметры невозмущенной атмосферы, на нисходящем - возмущенной. Стартовая площадка ракет располагалась в районе эпицентров взрывов и старт ракет был близок к вертикальному. Основной задачей приборного оснащения ракет являлось получение материалов для оценки характеристик ионизации атмосферы ядерными взрывами. Сигналы от датчиков передавались на наземный пункт телеметрической системой, излучение передатчика когерентных колебаний регистрировалось приемной станцией, располагавшейся в районе старта ракет.
Как отмечалось выше, в операциях "К" была задействована обширная сеть наземных наблюдательных пунктов.
Эта система включала в себя систему оптических наблюдений за развитием видимых явлений, сопровождающих ядерный взрыв и систему наблюдений с помощью радиотехнических средств за состоянием возмущенной взрывом атмосферы. Кроме того, как правило, организовывались медико-биологические наблюдения за воздействием ядерного взрыва на органы зрения, а также сеть измерительных пунктов, регистрировавших параметры проходящей вдоль поверхности земли ударной волны.
Целевым назначением системы оптических наблюдений являлось обеспечение высокой надежности получения качественной всесторонней информации о характере и ходе развития видимых физических процессов, сопровождающих ядерный взрыв в атмосфере.
Их регистрация в условиях широкого диапазона изменения скоростей развития процессов (от тысяч километров до сотен метров в секунду) и яркостных температур (от сотни тысяч до порядка тысячи градусов Кельвина) обеспечивалась использованием фотосъемочных камер с частотой съемки от миллиона до десятков кадров в секунду, а также скоростных спектрографов. Аппаратурный комплекс системы оптических наблюдений включал в себя созданные к этому времени уникальные скоростные фотосъемочные аппараты. Этот же комплекс применялся для решения задач оптических наблюдений и при взрывах в нижнем слое атмосферы (наземные и воздушные взрывы). Его совершенствование для обеспечения оптических наблюдений при высотных взрывах заключалось в основном в оснащении камер длиннофокусными объективами, что было необходимо в связи с большими расстояниями фотосъемки.
Надежность регистрации видимых явлений, сопровождающих ядерный взрыв, обеспечивалась дублированием однотипных камер и организацией съемки с нескольких направлений, что позволяло выявить асимметрию в развитии регистрируемых явлений и снизить зависимость системы наблюдений от метеорологической обстановки в отдельных районах. Количество направлений определялось наличием аппаратуры и возможностью полигона по жизнеобеспечению пунктов наблюдения.
В операциях с ядерными взрывами на высотах от 10 до 40 км полнота регистрации достигалась при размещении пунктов наблюдения на сравнительно небольших расстояниях от эпицентров взрывов (до десятков километров) и попадавших в район основных баз полигона. В связи с этим пункты наблюдения удавалось расположить на территории стационарных объектов или на небольшом удалении от них. Таким образом, без особых затруднений оптические наблюдения в операции "ЗУР-215" осуществлялись с четырех основных направлений, в операции "Гроза" - с трех направлений, в операции "Гром" - с четырех направлений. В операции "ЗУР-215" из-за необходимости определения местоположения большого числа объектов мишенной обстановки в районе взрыва фотосъемка аэрофотоаппаратами выполнялась с восьми направлений.
В операциях "К", вследствие больших высот взрывов, требовалось размещать пункты наблюдения на значительных расстояниях от эпицентров взрывов, по крайней мере, не меньше высоты взрыва, то есть до 300 км. Сложность обеспечения жизнедеятельности в полупустынной местности вынудила к размещению основных пунктов наблюдения на стационарных объектах полигона, вследствие чего оптические наблюдения в этих операциях осуществлялись только с двух направлений.
При проведении операции "ЗУР-215" фотосъемочные камеры на наблюдательных пунктах устанавливались на простейших сварных подставках, однако, позволявших придать камерам требуемые направления. В 1958 г. был создан подвижный приборный комплекс, оптированный на базе шасси прожекторов подразделений противовоздушной обороны. На прожекторном шасси вместо прожектора устанавливалась платформа, на которой монтировалась соответствующая фотосъемочная аппаратура. Платформы конструировались с учетом особенностей крепления размещаемых на них конкретных типов камер. В прожекторных приставках сохранялась следящая система, которая обеспечивала наведение прожекторов в цель с помощью радиолокатора. Благодаря этому, установленная на них фотосъемочная аппаратура могла быть наведена в точку взрыва электрически связанным с подставками радиолокатором, осуществлявшим слежение за движущимся носителем ядерного заряда.
Весь оптический комплекс размещался на десяти прожекторных подставках и использовался во всех последующих операциях с высотными ядерными взрывами. Наведение регистрирующей аппаратуры в них осуществлялось заблаговременно в расчетную точку взрыва, так как радиолокационный способ при больших расстояниях не обеспечивал требуемую надежность. Подвижный комплекс резко повысил оперативность развертывания системы оптических наблюдений.
Широкомасштабная система радиотехнических наблюдений за состоянием возмущенной ядерным взрывом атмосферы развертывалась, главным образом, при взрывах на больших сотах (операции "К"), которые сопровождались возникновением в атмосфере обширных пастей повышенной ионизации. Для получения экспериментального материала о количественных и временных характеристиках ионизированных областей применялись всевозможные методы наблюдений:
Для реализации перечисленных методов наблюдений использовалось большое число различных радиотехнических средств. Наблюдение за областью взрыва проводили до двадцати радиолокационных станций различных диапазонов длин волн с ряда направлений (до десяти направлений). Радиосигналы спутников и ракет, распространяющиеся через ионизированные области, регистрировали соответствующие наземные приемные пункты, в ряде случаев дублированные. Ионосферные наблюдения (кроме экспедиционных) осуществляли все стационарные станции вертикального и возвратно наклонного зондирования, расположенные в различных районах территории страны.
Наблюдения за влиянием ионизации атмосферы на работу средств радиосвязи в различных диапазонах длин волн проводились на специально созданных радиолиниях, проходящих через эпицентры ядерных взрывов, а также на большом числе стационарных радиолиний различной протяженности
К наблюдению за космическим радиоизлучением, кроме экспедиционного, привлекались также и стационарные радиотелескопы ряда обсерваторий.
Как отмечалось выше, при подготовке и проведении операций "К" предпринимались всевозможные (а порой и чрезмерные) усилия по уменьшению их влияния на окружающую среду. Одним из следствий такой установки явился выбор времени проведения этих операций: несмотря на то, что взрывы проводились над практически необжитыми полупустынными районами Казахстана, во избежание отрицательного воздействия вспышки взрыва на глаза людей, эти взрывы решено было проводить днем (по местному времени).
По данным телеметрии и измерениям параметров мгновенных проникающих излучений энерговыделение зарядов в обеих операциях ("К-1" и "К-2") оказалось близким к номинальному.
К сожалению, из-за того, что взрывы были произведены днем, а также ввиду облачной погоды, результаты оптических наблюдений оказались весьма скромными. Результаты радиолокационных и радиотехнических наблюдений позволили впервые получить экспериментальные данные о влиянии высотных ЯВ на отражение и поглощение сигналов РЛС и радиосвязь.
В описываемых операциях удалось провести регистрацию ЯВ наземными радиотехническим, магнитотеллурическим, инфразвуковым и оптическим методами на расстояниях до нескольких тысяч километров, что позволило сделать вывод о возможности обнаружения высотных ЯВ малой мощности на указанных расстояниях.
Серия операций "К", успешно начатая осенью 1961 г., была продолжена осенью 1962 г.
Технология проведения этих операций во многом была близка к отработанной в 1961 г. при проведении операций "К-1" и "К-2".
Наиболее существенное отличие состояло в мощности зарядов, которые предполагалось использовать, для чего были выбраны ранее испытанные заряды мощностью 300 кт. В связи с этим следовало ожидать заметно большего поражающего воздействия таких взрывов, а также более сильных возмущений окружающей среды.
Поэтому в рассматриваемых операциях был задействован ряд дополнительных наземных и ракетных методик измерения.
Для пусков использовались те же баллистические ракеты (Р-12), что и в предыдущих операциях, взрывы которых проводились на нисходящем участке траектории.
В операциях "К-3" и "К-4" использовались по 4 метеорологические ракеты МР-12. Одни из них оснащались средствами регистрации характеристик рентгеновского излучения, другие - нейтронного потока, третьи - электронных концентраций (зондами Ленгмюра). Запуск ракет производился в такой момент, при котором обеспечивалось нахождение ракет в момент ядерного взрыва в верхней точке траектории (130-140 км).
Следует отметить, что в дополнение к измерениям, которые проводились с помощью ракет в 1961 г., в рассматриваемых операциях проводились также измерения параметров искусственных радиационных поясов. С этой целью были запущены спутники "Космос-3", Космос-5" и "Космос-7".
Для наземных наблюдений в операциях "К-3" - К-5" была развернута в полном объеме система регистрации, описанная выше.
Измерения параметров механического импульса, а также нейтронных потоков, предусмотренные на последней ступени боевых ракет (то есть в ближней зоне каждого из взрывов), удалось выполнить в объеме, достаточном для подтверждения расчетных характеристик заряда, а также для развития представлений о поражающем действии высотных ЯВ на ГЧ баллистических ракет, которые имелись в то время.
Пуски ракет "МР-12" в операциях "К-3" и "К-4" были проведены в назначенное время и по назначенным траекториям. Аппаратура для рентгеновских и нейтронных измерений в дальней зоне взрывов (на расстояниях ~200 км от точки взрыва), установленная в спасаемых контейнерах, позволила получить информацию о параметрах этих излучений, которая дополнила данные измерений в ближней зоне.
Следует отметить, однако, что заметная трудность при интерпретации результатов измерений как в ближней зоне, так и на ракетах МР-12, возникла в связи с отсутствием данных по ориентации боевых ГЧ в момент взрыва.
В операциях "К-3"-"К-5" был задействован ряд ионосферных станций. С их помощью удалось получить дополнительные сведения о параметрах "нижней" области повышенной ионизации, о магнито-динамических волнах, возбуждаемых взрывом в ионосфере, о длительном радиоизлучении "шумовой" и синхротронной природы.
Как отмечалось, в операциях "К-3" - "К-5" проводились наземные измерения параметров светового излучения и ударной волны с целью уточнения безопасных для обороняемых объектов высот подрыва ядерных зарядов. Полученные материалы измерений воздействия света (исследования проводились на кроликах) позволили сделать выводы, что это воздействие для взрывов на высотах больше 100 км в дневное время безопасно для глаз человека, в ночное время при наблюдении взрыва на высоте 100-150 км в радиусе 200-300 км от эпицентра могут возникать ожоги сетчатки. Для взрывов на высоте 60 км радиус зон безопасности в дневное время составил ~ 60 км, в ночное - больше 300 км. Таким образом, с точки рения безопасности населения можно считать оправданным выбор дневного времени для проведения операций "К-4" и "К-5". Для высот больших 150 км (и сравнимых мощностей) наблюдение взрыва невооруженным глазом было безопасным даже ночью.
Рассмотрим теперь результаты операций "К-3"-"К-5", относящиеся к воздействию ЯВ а верхние слои атмосферы. Большая их часть была получена с помощью наземных оптических и радиолокационных наблюдений.
Следует отметить, что условия для оптических наблюдений в операциях "К-3" и "К-4" оказались неблагоприятными из-за выбора дневного времени и облачности, которая закрывала области взрыва для ряда наблюдательных пунктов. Тем не менее, в результате этих наблюдений удалось получить ряд уникальных результатов.
Так, например, впервые были измерены скорость разлета, светимость и форма облака вещества конструкции ГЧ при разлете в вакуум. Эти данные относятся к первым десяткам микросекунд после взрыва.
Были также сняты фотографии областей взрывов на более поздних стадиях развития каждого из них ("К-3" и "К-4"), а именно для тех моментов времени, когда начинается интенсивное взаимодействие вещества конструкции с ионизированной атмосферой и образование ударной волны.
В операциях "К-3" и "К-4" удалось также получить спектрально-временные характеристики свечения воздуха, возбужденного рентгеновским излучением взрыва. Это свечение наблюдалось в сравнительно плотных слоях атмосферы - на высотах 60-90 км. Эти измерения оказались полезными для разработки теоретических моделей "нижних" областей повышенной ионизации, которая в ряде случаев может влиять на распространение радиоволн.
Наиболее полно этот эффект был исследован с помощью радиолокационных наблюдений, проведенных в операциях "К". В этих экспериментах была произведена локация объектов, находившихся в области взрыва или за нею. Такими объектами являлись: корпус боевой ракеты, контрольная ракета, летевшая по той же траектории, что и боевая с известным запаздыванием, спутники, а также внеземные источники радиоизлучения.
В опытах "К-3"-"К-5" были в полном объеме проведены запланированные наблюдения за областью взрыва, характером, размерами и продолжительностью существования сигналов, возникающих в этой области.
Картину развития ионизированных областей при высотных ЯВ дополнили измерения электронных концентраций, проведенные на ракетах Р-5В (в операции "К-3") и МР-12 (в операциях "К-3" и "К-4").
В совокупности данные радиолокационных наблюдений и измерений на ракетах позволили получить не только конкретные результаты о воздействии высотных ЯВ на радиолокационные средства ПРО, но и данные об основных физических процессах (ионизация, тепловыделение), возникающих под влиянием таких взрывов в атмосфере.
Следует признать, однако, что однозначная и непротиворечивая интерпретация этих данных оказалась более сложной, чем предполагалось вначале, и потребовала разработки комплексных моделей и методик расчета высотных ЯВ.
Как отмечалось выше, одной из задач операций "К" являлось получение экспериментальных данных о геофизических явлениях, сопровождающих высотные ЯВ. Эти исследования выполнялись в интересах создания систем обнаружения ЯВ и контроля за их проведением.
Для решения данной задачи был проведен значительный объем наземных и спутниковых наблюдений.
В результате было установлено, что высотные ЯВ сопровождаются излучением электромагнитного импульса (ЭМИ) в широком диапазоне радиоволн, значительно превышающего по амплитуде величину ЭМИ, излучаемого при приземных взрывах той же мощности. Было обнаружено, что регистрация ЭМИ высотного ЯВ возможна на больших (до 10 тысяч километров) расстояниях от эпицентра взрыва.
Проведенные геомагнитные измерения подтвердили возможность идентификации мощных ЯВ на высотах более 100-150 км наблюдателем, расположенным практически в любой точке земного шара.
В операциях "К-3"-"К-5" был задействован ряд ионосферных станций. С их помощью удалось получить дополнительные сведения о параметрах "нижней" области повышенной ионизации, о МГД волнах, возбуждаемых взрывом в ионосфере, о длительном радиоизлучении и "шумовой" и синхротронной природы.
С помощью спутников "Космос-3, 5, 7" были проведены измерения параметров радиационных поясов, образованных в операциях серии "К" и было показано, что такие измерения представляют собой весьма надежный и эффективный способ обнаружения высотных ЯВ со спутников.
В целом эти и ряд других геофизических наблюдений, выполненных в операциях "К", подтвердили принципиальную возможность использования соответствующих методик для обнаружения высотных ЯВ и дали бесценный экспериментальный материал для разработки соответствующих систем.
Большинство описанных выше результатов относятся к "космическим" ЯВ "К-3" и "К-4". Как отмечалось выше, осенью 1962 г. был проведен еще один взрыв - "К-5". В этом взрыве удалось получить наиболее полный объем оптических наблюдений.
В целом картина развития взрыва "К-5" и параметры его поражающего воздействия оказались в близком соответствии с предсказаниями, которые делались ранее на основе наблюдений, проведенных в операциях "Гром" и "Гроза". Однако использование более полной и совершенной диагностики в опыте "К-5" позволило значительно расширить экспериментальные данные о развитии взрывов и на этих высотах.