Лучи смерти. Из истории геофизического, пучкового, климатического и радиологического оружия

Работы по радиолокации были начаты и в харьковском УФТИ. Дальнейшие исследования в этой области проводились в отделе электромагнитных колебаний УФТИ, научным руководителем которого с 1930 г. был известный советский радиофизик А. А. Слуцкин. Абрам Александрович еще в конце 1920-х гг. провел в УФТИ несколько НИР с целью разработать мощные радиоэлектронные приборы – «магнетроны со сплошным анодом», в принципе позволявшие получать сильно сфокусированные потоки электромагнитных волн микроволнового диапазона. В 1932–1933 гг. молодые научные сотрудники УФТИ Е. А. Копилович, А. Я. Усиков и другие под руководством Слуцкина разработали магнетроны с многосегментным анодом, позволяющие получить в пике импульса киловаттные энергии излучения на дециметровых волнах.

Результаты теоретических и экспериментальных работ группы Слуцкина были опубликованы в 1935 г. в «Журнале технической физики». Это было довольно авторитетное издание в мире науки, поэтому переводы статьи тут же появились в ведущих западных изданиях, породив довольно много публикаций, относящихся к вопросу генерации дециметровых волн магнетронами с многосегментным анодом. Однако вопрос о механизме возбуждения колебаний был разработан недостаточно, в частности, не были выведены формулы, позволявшие производить хотя бы приближенный расчет магнетронных генераторов. Профессор Слуцкин считал необходимым изучить этот вопрос более обстоятельно и глубоко, чтобы дать возможность производить расчеты магнетронных генераторов любого заданного типа. В дальнейшем, анализируя механизмы возбуждения магнетронного генератора, Абрам Александрович пришел к выводу, что в магнетронах с многосегментными анодами могут возникать колебания двух типов.

К первому относятся колебания, аналогичные тем, что возникают в магнетроне со сплошным анодом, период которых определяется временем пролета электронов от катода к аноду. Механизм возбуждения колебаний этого типа раньше был изучен в УФТИ.

К колебаниям второго типа профессор Слуцкин относил такие, период которых определялся параметрами колебательного контура в цепи анода. Возникновение этих колебаний происходило, когда время пролета электронов было мало по сравнению с соответствующим периодом колебаний контура.

В результате проведенной работы были найдены условия самовозбуждения магнетронов с многосегментным анодом; изучены характеристики и соотношения токов анода и напряжений; найдены выражения для мощности магнетрона в различных режимах излучения и определены условия получения максимального потока волн СВЧ, а также изучено влияние на характеристики изменений анодного напряжения и магнитного поля.

Впервые результаты исследований магнетронных генераторов, полученные профессором Слуцкиным, были использованы для создания установок по радиообнаружению в 1934 г., когда УФТИ начал поставлять для конструкторского бюро Управления противовоздушной обороны РККА магнетроны различной мощности, рассчитанные на разные длины волн.

В середине 1930-х гг. научные сотрудники лаборатории электромагнитных колебаний Слуцкина выполнили расчеты магнетрона в стеклянной колбе с водяным охлаждением для генерирования сверхбольших мощностей в дециметровом диапазоне. Большую роль в этих научно-исследовательских работах сыграли модельные построения будущего видного радиофизика С. Я. Брауде, которые показали возможность получения в непрерывном режиме колебательных мощностей, превышающих десятки киловатт. В то же время на основе расчетов Семена Яковлевича была разработана и осуществлена конструкция цельнометаллического магнетрона непрерывного режима мощностью в два десятка киловатт на волнах дециметрового диапазона.

Параллельно с разработкой генераторов с фиксированными частотами излучения инженер Брауде предложил проект перестраиваемого магнетрона, позволявшего менять рабочую волну в довольно широких пределах. Это достигалось изменением индуктивности контура магнетрона путем удлинения или укорочения его выводов за пределами металлического баллона.

С марта 1937 г. коллектив УФТИ от работ по исследованиям магнетронных генераторов перешел к комплексной работе создания импульсной станции для зенитной артиллерии. В июле того же года УФТИ закончил разработку проекта «электромагнитного прожектора по воздушным целям ближнего действия», включавшего мощный импульсный магнетрон. В середине 1938 г. УФТИ изготовил опытный электромагнитный прожектор «Зенит» и провел его полевые испытания, которые показали дальность уверенного обнаружения самолетов на расстоянии нескольких километров. Для начала работ такой результат был вполне закономерен: он оказался сопоставим с зарубежными аналогами, но с иными техническими параметрами радиоустановок, т. е. с другой волной и мощностью излучения и другим методом генерирования и радиоприема. В мае 1939 г. Управление связи РККА заключило с УФТИ новый договор на усовершенствование аппаратуры «Зенит» с целью увеличения излучаемой мощности и повышения надежности в работе.