fbpx
ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

Читати

Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

Повідомлення успішно надіслано

Для пошуку
введіть назву запису
Блог — 29.03.22
ТЕКСТ: Сергій Шарапов
Ілюстрації: Каталіна Маєвська
Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
Ctrl+Enter.
Як працює протиповітряна оборона

Фізик Сергій Шарапов розповідає, що таке протиповітряна оборона, яку роль вона відіграє у війні й як українці вміло її використовують.

Почну з того, що я фізик-теоретик, який ще студентом на самому початку 90-х років навчався на військовій кафедрі та вивчав радіолокаційні станції. Відтоді я займався надпровідністю, графеном і про військові справи дізнавався лише з новин.

 

Хоча навчався я на відмінно, заняття на військовій кафедрі викликали в мене відразу, бо спосіб викладання у військових дуже відрізнявся від того, до якого я звик на фізичному факультеті, а у загрозу від НАТО, попри усі зусилля викладачів, я не вірив.

 

Але у 2014 році я згадав один з проєктів, який ми виконували на військовій кафедрі – як виглядатиме масований напад НАТО на Крим з усіма цими армадами бомбардувальників B-52, використанням літаків дальнього радіолокаційного виявлення й управління AWACS (Airborne Warning and Control System) та постановою радіоперешкод, які засліплять радянську протиповітряну систему. Коли росія захоплювала Крим, то в новинах фігурували кримські топоніми, які, як виявилося, я не забув з того часу.

 

У 1991 році відбулася історична подія – війна коаліції 35 країн з Іраком, який перед тим захопив Кувейт. Зараз дехто порівнює напад Іраку на Кувейт із нападом росії на Україну. Я ж згадую, що тоді мої симпатії були на стороні США та коаліції, тоді як мої викладачі співчували Іраку, бо там воювала радянська зброя, а користуватися нею іракців навчили радянські інструктори. Згадую слова одного з викладачів про те, що на початку війни радіоперешкоди, які поставили війська коаліції, були настільки потужні, що засліпили ППО на півдні СРСР. Ще пригадую, що перші дні коаліція займалася тим, що методично знищувала іракську ППО.

 

Насправді будь-яка ППО є дуже вразливою. Бо щоб побачити літак або ракету, її треба «підсвітити» потужним радіовипромінюванням, яке подібне до того, що використовується у мікрохвильовках. Мізерна частина того випромінювання відбивається назад та вловлюється дуже чутливим приймачем, що і дозволяє за положенням антени радіолокаційної станції (РЛС) побачити, де розташована ціль. Але ж потужне радіо випромінювання дуже легко помітити й скерувати на його джерело самокеровану ракету. Пригадую я ці студентські жарти: скільки в нас залишиться секунд, щоб побачити на екрані РЛС відмітку від такої ракети та встигти вистрибнути зі станції. Ба більше, якщо атакувальники передаватимуть потужний сигнал на частоті, на якій працює РЛС, то виділити на його тлі слабенький віддзеркалений від цілі сигнал стає майже неможливим. Це приблизно те саме, що спробувати побачити зорі на небі, коли тобі в очі світить потужний прожектор.

 

Другою війною, за якою я спостерігав з новин, були бойові дії в Косово у 1999 році. (Окремою історією карго-культу росіян є те, що вони порівнюють цю війну із нинішньою, наче вони карають нас за «геноцид» подібно до того, як НАТО вирішило захистити албанців з Косово.) Знову-таки, все почалося зі знищення системи ППО. Бо для того, щоб мати можливість атакувати наземні цілі, спочатку треба зробити роботу штурмової авіації безпечною, а для цього треба знищити ППО, яка здатна побачити ці літаки та збити їх ракетами.

 

Югославія мала потужну радянську інтегровану систему ППО: багато радарів створюють над країною суцільне радіолокаційне поле, і рух кожної цілі передається від однієї РЛС до іншої, що дозволяє краще розподіляти цілі між підрозділами, які мають їх знищувати. Для знищення ППО Югославії НАТО використало літаки-невидимки, зроблені за технологією стелс (stealth). Ці літаки зроблені так, що радіосигнал, який вони відбивають, летить не назад до антени РЛС, а відбивається у багатьох напрямках і тому РЛС не бачить такий літак. Окрім цього, для їх побудови використані матеріали, які поглинають радіохвилі. Звісно, все це досить умовно, і виявилося, що деякі типи РЛС, які працювали в інших діапазонах радіохвиль, все одно могли їх бачити. Серби дуже пишалися тим, що їм вдалося збити один літак стелс (Lockheed F-117 Nighthawk), але попри їхній спротив система ППО Югославії була знищена. Відзначу, що літаки, які використовує росія, не є такими невидимками.

 

Тому, коли 24 лютого почалася повномасштабна війна росії з Україною і я почув вибухи з району Борисполя, то я зрозумів, що росія намагається знищити українську систему ППО. Я нічого не можу сказати про те, як влаштована сучасна система ППО України (зокрема про це не варто говорити з міркувань безпеки – прим. ред.), але з огляду на те, що вже місяць вона успішно діє і на 29 березня збила вже понад 127 російських літаків, я вважаю, що відбулося диво, пов’язане з високою професійністю наших військових і поганим плануванням з боку росії. За усіма правилами війни та прикладами нещодавніх війн, які я згадав, система ППО мала би бути знищена на першому етапі війни, але ж цього не відбулося!

 

Ба більше, росія використовує літаки дальнього радіолокаційного виявлення та управління, які добами літають над білоруссю та над територією росії й розвідують ситуацію у повітряному просторі України, зокрема й виявляючи ввімкнення українських РЛС, та керують нальотами авіації на наші об’єкти. Україна, на жаль, таких літаків не має, але якби і мала б, то літати над самою Україною для них було б надто небезпечно, але про це дещо далі.

 

Уважний читач може запитати, навіщо ж ставити вразливу радіолокаційну станцію на літак, що зробить її ще вразливішою. Відповідь на це можна зрозуміти із власного досвіду: що вище ви підніметеся на вежу, то далі ви бачите. Розповсюдження радіохвиль, які використовуються для радіолокації, подібне до розповсюдження радіохвиль, що транслюють телебачення з телевізійної вежі, і в обох випадках воно нагадує розповсюдження світла. Якщо, наприклад, Київська телевежа забезпечує прийом сигналів на відстані 90-110 км, то з літака з РЛС вже бачить на сотні кілометрів навкруги.

 

Також інтуїтивно можна зрозуміти: що вище над Землею перебуває ціль, то з більш далекої відстані її можна побачити. У книзі «Захоплива геометрія» Яків Перельман описує, як корабель з’являється з-за горизонту. Спочатку видно верхівку його щогли, і тільки коли він підходить ближче, ми побачимо й сам корабель. Так, саме це спостереження і є одним з доказів того, що Земля кругла. Зацікавленим же я раджу вивчити по цій книзі формулу для дальності горизонту, яка є одним з основних рівнянь, що використовуються в радіолокації. Для повноти відзначу, що існує також загоризонтна радіолокація, але такі станції є справжніми монстрами. Однією з таких систем була радіолокаційна станція «Дуга», або ж об’єкт «Чорнобиль-2», однак це окрема тема, бо такі станції були призначені для відстежування запусків ракет з території США. 

 

І саме через це нашим пілотам доводиться літати якнайнижче, щоб їх здалеку не помітили ворожі РЛС, що потребує від них дуже хорошого знання місцевості. Власне, таким самим принципом польоту на наднизькій висоті користуються й крилаті ракети. Тому коли така ракета входить у поле зору РЛС, то залишаються лічені секунди, щоб видати ППО команду на її знищення. Саме тому критичну роль відіграє фаховість роботи наших військових.

 

Прикладом нефаховості натомість є історія, як американські крилаті ракети «Томагавк» вразили цілі в Сирії. Це попри те, що у росіян там була надсучасна система ППО С-400. Як потім виправдовувався російський «експерт»: «Просто через кривизну земної поверхні ми ніяк не можемо дістати крилаті ракети на такій відстані».

 

Іншою властивістю ракет є їхній відносно малий, якщо порівнювати з літаками, розмір. Я вже згадував, що для того, щоб побачити ціль, РЛС має прийняти відбитий від неї радіосигнал. Зрозуміло, що більша за розміром ціль, то потужнішим буде відбитий сигнал. У радіолокації цілі характеризують площею ефективної поверхні розсіяння (ЕПР). І якщо у літака-винищувача (не стелс) вона дорівнює приблизно декільком квадратним метрам, то для ракет, як крилатих, так і балістичних, така площа є суттєво меншою, що робить їх виявлення набагато складнішим. Крилаті ракети летять з відносно невеликою, дозвуковою швидкістю на дуже малій висоті та використовують для маскування рельєф місцевості, тоді як балістичні ракети середню частину польоту летять дуже високо з надзвуковою швидкістю. Нові типи таких ракет здатні маневрувати під час усього польоту, тоді як старі після вимкнення двигуна велику частину польоту здійснюють некеровано по балістичній траєкторії, на яку впливає лише аеродинамічний опір.  

 

Окрім цього, ракети «Іскандер-М» (насправді загальну назву «Іскандер» мають різні типи ракет, як крилаті, так і балістичні, і тут треба звертати увагу, про який саме тип йдеться), які використовують проти України, також зроблені за технологією стелс та вкриті радіопоглинаючим покриттям, що додатково зменшує ЕПР. Ба більше, траєкторія польоту цих ракет є важкопрогнозованою, а сама ракета під час польоту випускає хибні цілі, аби збити з пантелику системи протиракетної оборони. Останнє взагалі було з’ясовано вже під час війни.

 

До речі, саме дуже мала ЕПР робить «Байрактари» такими успішними. Вони зроблені з композитних матеріалів, які взагалі є прозорими для радіовипромінювання, і тому відбиття сигналу іде, фактично, лише від металевого двигуна. Тож з точки зору радіолокації, сигнал, який відбиває «Байрактар», не є сильнішим за сигнал, який відбивають деякі птахи, тобто приблизно в 100 разів менше за винищувач. (Живі істоти відбивають радіохвилі тому, що солона кров є хорошим провідником.) І саме тому «Байрактари» є невидимками для ППО супротивника.

 

Щоб залишитися непоміченими та уникнути знищення, українським ППО доводиться вмикатися на дуже короткий час, і тому щодня я не перестаю захоплюватися їхньою надефективною роботою. Хоча Україна і не має літаків дальнього радіолокаційного виявлення та управління, але подібні літаки AWACS має НАТО. Із самого початку війни такий літак постійно перебувають у повітряному просторі Польщі неподалік від нашого кордону. Звідти він здатний побачити те, що відбувається в районі Києва. Враховуючи нинішній рівень співпраці з НАТО, я не виключаю того, що ця інформація дозволяє ефективно працювати українській системі ППО.

ТЕКСТ: Сергій Шарапов
Ілюстрації: Каталіна Маєвська
Статті
Наука
Біт у мішку

Як виміряти та впорядкувати масиви інформації, які постійно збільшуються? На допомогу приходить математична теорія інформації!

Біологія
Як допомогти котам, що постраждали від війни

Як допомогти котам, що втратили свій дім внаслідок воєнних дій, адаптуватися до притулку або нової домівки та як війна впливає на їхню поведінку?

Суспільство
Ігри на справедливість. Уривок з книжки «Поведінкова економіка» Річарда Талера

Чому люди часто обирають співпрацювати, а не діяти егоїстично, навіть якщо це вигідно? Пояснює економіст Річард Талер.

Промо
Проєкт інтелект. Воєнний сезон. Епізод 2: Кібервійна

Як росія веде війну з Україною у кіберпросторі?

Технології
Що упало, те пропало: чому не варто чіпати збиту авіацію ворога

Які загрози приховує розбита авіація та як убезпечити себе та інших від небезпек? З'ясовуємо з авіаекспертом і хіміком.

Біологія
Гриби зі смаком лобстера. Які їстівні дикороси можна знайти в Україні

Де шукати дикі їстівні рослини й гриби та як їх готувати? Розповідає ботанік Олексій Коваленко.

Повідомити про помилку

Текст, який буде надіслано нашим редакторам: