Выстрел через континент: как живет полигон Кура

Далеко на востоке, в водах океана лежит Камчатка. Шириной с Кубань, длиной втрое больше. Как листовидный нож эпохи средней бронзы, с хребтом посередине. Северо-восточный макросклон сползает низменностями к океану. В верхнем плейстоцене здешнюю евразийскую плиту проплавил вулканизм поддвигающейся тихоокеанской плиты, покрыв рельеф мелкими конусами и вздыбив Шивелуч, самый северный вулкан Камчатки. Позже конусы приняли эрозию десятков тысяч лет, дополнив ландшафт пологой равнины одиночными сопками. Она затянута кустарниковой тундрой и мелколесьем. Зимой двухметровый, весной четырехметровый снег расчерчен сетками заячьих тропок. Летом здесь звенят комары и бесшумно липнет мошка, зреет сизыми полянами голубика.
Выстрел через континент: как живет полигон Кура

Этот удаленный район имеет особые преимущества – баллистические. Межконтинентальным ракетам нужна дальность, чтобы оценить работу разгонных ступеней и ступени разведения. Дальность задает скорость входа в атмосферу, тепловые и силовые нагрузки. 

С другой стороны, отклонение точки падения создается дрейфом боеголовки. Дрейф – неточность разведения, умноженная на время. Межконтинентальная дальность дает полчаса полета, чтобы накопился дрейф и величину промаха можно было бы легко оценить. И не только промах является предметом измерений. Важно, как широко могут разойтись боеголовки. Поначалу они еще не наводились индивидуально и тремя штуками хаотично падали в зону поражения. То была эра прицеливания по большим городам, и площадь удара легко вмещалась в камчатский квадрат падения, который чертился с запасом для будущих новых методов нанесения ударов. А можно поразить одной ракетой разные города? Отстоящие на 30 или 50 км? А 100 км между целями? Как далеко можно развести боеголовки? Какой регион или штат можно охватить ракетой с условием повышения точности прицеливания боеголовок? Дальность предельного разведения боеголовок при нужной точности – большая тайна. Максимальное прицельное разведение боеголовок сегодня составляет 100–300 км, изредка больше. Для сотни километров между целями квадрат со стороной 60 км маловат. Однако это не критично. При пуске на дальность 6–7 тыс. км можно развести боеголовки на половину максимального расхождения, измерить практическое падение и дать прогноз разведения для максимальной дальности 12–14 тыс. км.

widget-interest

Кинофототеолодиты фоторегистрирующей станции ФРС-2 на крыше технического здания. Видна азимутальная установка. Объективы направлены вертикально вверх и закрыты крышками.

О какой дальности идет речь? Длина траектории в пространстве, которую чертит боеголовка за полет, – это высокие, уходящие в космос эллипсы, весьма разные. Однако дальность полета баллистической ракеты (та дальность, значение которой используется в международных договорах) считается по ортодромии, кратчайшей поверхностной линии между двумя точками. Для Земли ортодромия идет по поверхности, мысленно очищенной от выступов рельефа. Расстояние до квадрата падения от основных стартов – космодромов Байконур, Плесецк и Капустин Яр, стартовых районов в Баренцевом и Белом морях, позиционных районов под Татищево и Домбаровкой – составляет 5800–6900 км. Не более семи тысяч. Но это реальная межконтинентальная дальность, проверка половиной пути.

Кроме квадрата падения, есть эллипс рассеивания остатков блока «Ц», прилегающий с северо-востока. Там разрушаются в атмосфере ступени разведения. Здесь не проводится измерений, так как процессы разрушения ступени не связаны с боевой задачей. Точки входа в атмосферу и сами боевые ступени хаотично ложатся в эллипс, выпадая на местности периодическими дюралевыми осадками.

widget-interest

Мачты с многочисленными приемными антеннами СРДС «Волна». Правее видна антенна АФУ «Жемчуг» в горизонтальном положении. Высота составляет 450 м над уровнем моря, сопка поднимается над слоями плотного тумана, закрывающего боевое поле падения.

Падение боеголовок – огромный поток информации. Его три кита – траектория, процессы на борту и работа бортовых устройств. Большая температура входа делает боеголовку светящейся и видимой на многие десятки километров. Это дает работу оптическим средствам. Они измеряют положение боеголовки в небе с ошибкой в метры и с удаления в полсотни километров. Отсюда координаты, скорости и ускорения, вся траектория и полет по ней. Радиолокационные средства тоже измеряют траекторию. Вместе они отслеживают все внешние аспекты движения боеголовки.

Атмосфера добавляет боеголовке ряд процессов и мелких движений. Поверхность корпуса треплют переменные силы обтекания, рождая вибрации. Накачка энергии гиперзвукового потока в ударный поверхностный слой усиливает мощность вибраций, что может привести к разрушению конструкции и отказу бортовых устройств. По мере снижения боеголовки в атмосфере изменяются скорость и поле температур на корпусе, нагрузки и перегрузка. Обо всем этом на землю сообщает радиотелеметрия. Радиосигнал принимают телеметрические антенны, находящиеся на просторах полигона. Расположение их неслучайно. Они сгруппированы в измерительные пункты (ИП). Три ИПа образуют треугольник вокруг квадрата. Расстояния между ИПами точно известны. Наблюдая боеголовку одновременно с трех пунктов, легко вычислить ее положение в пространстве. Близкий пролет боевых блоков на гиперзвуке выглядит стремительным  движением по небу, требуя быстрых поворотов нацеленных устройств. Снизить угловые скорости пролета можно, отдалив точки наблюдения. Поэтому есть второй, внешний треугольник Ипов, позволяющий видеть полет со стороны. Оба треугольника дополняют друг друга, работая вместе.

Что такое измерительный пункт? Маленький городок из двух десятков зданий. Казармы для солдат, жилые дома офицеров. Штаб. Гостиница. Баня, столовая, пекарня, медсанчасть. Дизельная электростанция. Склад топлива. Продсклад. Подсобное хозяйство. Плац. Дорога. Тротуары. Освещение. Жизнь.

Функциональное сердце ИП – техническое здание, главная рабочая площадка. Туда сходятся все измерения, ради которых живет пункт. Обычно двухэтажное, оно бывает и собранным из антарктических модулей. На крыше технического здания находятся измерительные средства. Другие стоят рядом, связанные со зданием кабелями и волноводами. В здании круглые сутки несут дежурство смены. Во время пусков, называемых боевой работой, действуют измерительные средства ИПа. Пункты лежат в колорите местного климата. Циклоны, шторма, антициклоны идут частой сменой погодного калейдоскопа. Полигон находится во власти океанической стихии, между Эолом и Посейдоном. Шторма, разгоняясь в океане, вылетают на низменность полигона, не сбавляя сил и нрава. Они обтекают округлую сопку, на четыреста метров поднятую над рельефом. На выпуклости скорость растет, и аэродинамические эффекты расцветают во всей красе. В итоге иногда летают совсем не авиационные предметы – например, незакрепленные автомашины. Антенны телеметрии снабжены устройствами для работы в ветер. 

Снега превосходят обычные масштабы. Двухэтажки засыпает доверху, на снег выходят из тамбуров на крышах. Высота снежных навалов в мае бывает и шесть, и восемь метров. Из докладной записки от 3 июня 1958 года о первом попадании головной части ракеты Р-7 по полигону: «Диаметр воронки около 27 м, глубина 4,5 м. Выброс грунта вперед до 1000 м, в стороны до 350 м и назад до 200 м. Снежный покров до 4 м». Падение было 29 мая. Четыре метра снега за два дня до лета.

На крыше технического здания ИПа стоит шеренга странных вертикальных устройств. Большие, с человека, толстые квадратные рогатки серо-голубого цвета. В верхней части рогатки наклонно торчит короткий ящик с дырой спереди, похожий на аппаратуру телевидения. Сбоку висит еще что-то странное. Штуковина опутана толстыми черными кабелями и проводами, на корпусе светятся разноцветные огоньки. В обычное время штуковины закрыты плотными зелеными чехлами в стягивающих ремнях. При боевой работе они видны во всей своей технической красоте. Словно плодовое тело гриба, поднимающееся над скрытой внизу грибницей, они выросли из сложных царств на стыке оптики, электроники и точной механики. И у них есть нижняя часть, расположенная под крышей, на втором этаже.

Это фототеодолиты. Толстая квадратная U-образная рогатка-опора – азимутальная установка, ящик является оптической частью штуковины. По сути это большой фотоаппарат. Он фотографирует путь боеголовки и отсчитывает углы, под которыми она видна в моменты времени. Жужжит перемотка. Все фиксируется на огромной ширины фотопленке. Работой пары фототеодолитов управляет фоторегистрирующая станция, или ФРС-2, которая является оптическим измерительным средством.

После пролета боеголовок отснятые кассеты отстыковываются, пленки проявляются, и измерения отправляются с пункта на баллистическую обработку. Она выявит детали движения центра масс боеголовки. Какова фактическая линия в пространстве, как она пройдена, какие ускорения и перегрузки испытаны. Компактные инфракрасные фототеодолиты, работающие по тепловому излучению боеголовки, дополняют оптический сегмент.

widget-interest

Антенна АФУ «Жемчуг» сзади. Хорошо видно шесть ветрокомпенсаторов, уравновешивающих поворачивающий момент при сильном ветре. Они препятствуют развороту антенны при силе ветра до 30 м/с.

Измерения траектории проводят и в радиодиапазоне. Станция «Кама» работает с ответчиком на борту боеголовки, но может действовать и просто как РЛС, по отраженному сигналу. Она не столь точная, как оптические средства, зато дальность в двадцать раз больше. Куда точнее фундаментальная система «Вега» для высокоточных траекторных измерений. Ее работа строится на эффекте Доплера и измерении разности фаз приема сигнала от цели.

Траектория – это далеко не все. Много важного происходит и на борту боеголовки, и это тоже нужно записать. Поэтому испытательная боеголовка оснащается бортовой телеметрической системой. Измерения величин поручены множеству датчиков. Данные модулируются сложным комбинированным путем и идут в передатчик, разбрасывающий радиоволны с ними в пространство. Бортовая сеть питает измерения, обработку и передачу. Радиоволны падают на подстилающую местность. В том числе на ИПы и их технику.

widget-interest

Антенна (антенно-фидерное устройство) радиолокационной станции «Кама-Н», предназначенной для траекторных измерений.

Приемное устройство телеметрии притягивает взгляд: непонятная гипертехническая сложность контрастирует со спокойствием окружающих природных ландшафтов. Агрегат в несколько метров высотой похож на ромашку с шестиугольными лепестками, вырезанными на шляпке гриба. Из лепестков торчат сетчатые пчелиные соты. Позади «гриба» раскорячились «корни» – висящие на кронштейнах многоугольники ветрокомпенсаторов. Шесть устройств разного размера и формы препятствуют тому, чтобы «гриб» разворачивало ветром. Выделяясь над лесом светлой окраской, шляпка покрыта радиопрозрачным лаком. Внутри «сот» на лепестках «гриба», включая центральный, полностью скрытый в шляпке, прикреплены накрест два вибратора. Они видят колебания электрического поля сигнала в вертикальной и горизонтальной плоскости, или поляризации. Эта установка – антенно-фидерное устройство (АФУ) «Жемчуг».

Чувствительность антенны сжата в узкую иглу и направлена вперед, резко падая при уходе в сторону. Ее диаграмма направленности подобна шпаге. Сигнал в небе слышно за полторы тысячи километров. Но стоит объекту сместиться с острия или «шпаге» отклониться от объекта, как сигнал теряется. «Жемчугу» нужно точное нацеливание все время работы. Операторы наводят антенну по вертикали и горизонтали в точку неба, где находится искомая боеголовка.

Будучи далеко в космосе, приближающаяся боеголовка почти не смещается в небе, и «Жемчуг» кажется неподвижным. С началом смещения боеголовки он тихо меняет угол своего взора, плавно перемещаясь. При быстром пролете цели по небу серый «гриб» так же быстро поворачивается за ней, не выпуская из точного наведения.

Телеметрические сигналы годны и для траекторных измерений. Для этого в сигнале есть специальные метки. На поле падения стоят приемники-ретрансляторы. Ближайший к боеголовке приемник первым примет метку и передаст центру. Приемник подальше примет метку позже, третий еще позже. Центр получает метку от разных ретрансляторов с разной задержкой времени. По задержкам легко вычислить, где над приемниками была боеголовка. Метод назвали разностно-дальномерным. Он работает до последних секунд полета, нулевой высоты, где оптика и радиолокация теряют цель из виду. Так действует суммарно-разностная дальномерная си­стема (СРДС) «Волна». Две большие ферменные мачты несут много круглых тарелок антенн, принимающих сигналы с ретрансляторов на боевом поле. Ретрансляторы видят боеголовку вблизи до падения, поэтому «Волна» определяет последний миг полета. А значит, координаты точки падения.

ФРС и техническое здание

«Волна» работает по многим целям сразу, до 25 одновременно. Зачем столько? В СССР проектировались головные части с боевыми блоками до 36 штук – многоголовая термоядерная гидра. Это был апофеоз количества, принципа «больше, дальше, мощнее». Кроме того, бывают рабочие ситуации падения многих боеголовок. Залповые пуски, когда в одной боевой работе приходят боевые блоки нескольких ракет.

Все, связанное с ядерно-взрывной темой, по традиции пишут с приставкой «спец» – «специальное». События в блоке автоматики управления зарядом и в самом заряде заданы и ранжированы. Нужна регистрация событий, контроль шагов алгоритмов, а не измерения физических величин. Этим отличается контроль от измерений. Аппаратура спецконтроля располагается тоже на ИПах. Часть спецконтроля осуществляется с самолетных измерительных пунктов, СИПов. Самолет и его бортовая аппаратура образуют самолетный приемо-регистрирующий комплекс. Спецсамолеты взлетают до пуска и через короткое время подходят к району падения. Барражируя там, они делают свою часть боевой работы. 

В момент удара боеголовки в боевое поле подрывается мощный бортовой заряд взрывчатки. Возникают две расходящиеся от взрыва волны: звуковая в воздухе и сейсмическая в грунте. На боевом поле расставлены сейсмические и акустические датчики. За сверхзвуковой боеголовкой расходится конусом Маха баллистическая волна. Она падает на поверхность поля гиперболами, проходя по фиксирующим ее датчикам. Рассчитав, в каком месте гиперболы сойдутся в точку, получат точку падения. Это канал определения по баллистической волне. Второй канал тоже звуковой, по фиксации датчиками звука взрыва в точке падения. Третий канал сейсмический: регистрация сейсмических волн от взрыва. Три канала независимы и дают три разные расчетные точки падения. Их сводит в итоговую точку «Вулкан» – сейсмоакустическая система (САС). Темно, низовая пурга, боеголовки упали где-то там, на ночном поле. А оперативно определенные САС координаты падения через двадцать минут уходят в центр. Позже к свежим воронкам сядет борт с группой топопривязки. Она определит центры ям и привяжет их топографически к местной специальной геодезической сети. Получатся фактические, прямо измеренные координаты точек падения. И станут понятны их отклонения от расчетных.

Полигон Кура

Все начинается за несколько дней до пуска. На ИП приходят расчетные данные о полете боеголовок в ракурсах каждого пункта. Их определяет баллистическая служба старта для измерительных средств ИПа. За пару дней до пуска полученная информация опробуется на технике. Но это еще не боевая работа, а генеральная репетиция – комплексная тренировка, или КТ.

В день комплексной тренировки в техническом здании шумят голоса. Измерители проводят весь ход боевой работы, кроме съемки и записи сигнала. Идет подготовка, проверка и калибровка техники и аппаратуры. Фототеодолиты расчехлены, операторы устанавливают их в заданных направлениях. Кассеты снаряжены пленкой, надеты нужные светофильтры. Видно, как наклоняется «гриб» «Жемчуга».

Начинается комплексная тренировка. Репетиция симфонического исполнения боевой работы. Готовности сменяются как в реальной работе. Условный старт, отсчет полетного времени, поворот антенн, условный прием сигнала и запись, условная съемка. Завершает КТ доклад о готовности пункта к боевой работе.

День боевой работы. В назначенное время все на местах. Готовность к старту имеет четкую смену стадий. Первой объявляется четырехчасовая готовность. Не к пуску, не к запуску, не к боевой работе, а к старту. Пуск ракеты называется только стартом. Через час на пункты поступает: «Готовность три часа». Темнеет, местность заливают ползущие сумерки. Проходит двухчасовая готовность к старту. Потом часовая. Отбоя или переноса нет, и боевая работа идет своим чередом.

Остается полчаса. Из неба долетает гул турбовинтовых двигателей. Самолеты со спецаппаратурой прошли в зону своей работы. Готовность пятнадцать минут. Все на своих местах, отлучаться уже нельзя. Десятиминутная готовность.

Все ждут. Центральный пост, операторы ФРС, траекторщики, телеметристы. Течет время. Минута. Другая. Третья. Нужен сигнал начала. Нет закусывания губ, нервного стука пальцев и прочей ерунды. Все готовы и ждут сигнала, а далее – как судьба ляжет. Или, точнее, как лягут точки падения боеголовок. Может, никак не лягут. И сигнал приходит. Старт произведен, поступает точное время старта, ТВС, с засечкой до миллисекунд. Ракета ушла в небо со стартовой позиции, какой бы она ни была: стартовый стол, шахта, машина, подлодка. Контакт подъема разомкнулся, ракета в полете.

ТВС вводится в программу поворота антенн. Теперь полученные ранее данные привязаны к реальному времени старта. Ракета летит. Первая ступень с затихающим гулом уносит изделие в стратосферу, вторая ступень запускается в ионосфере. После требуемой скорости двигатели выключаются. Отделяется боевая ступень, начинается ее точная работа. После старта нет никаких данных о дальнейшем. Упала ли ракета на старте, как отработали вторая ступень, боевая ступень, развелись ли блоки по своим целям. Может, и не прилетит ничего. Бывает, пуск есть, а боеголовок нет. Не дошли. Техника иногда отказывает. Особенно новая, при испытаниях. Тут аварийный пуск не удивит.

Идут! Уже принимаем по обоим стволам, сигнал устойчивый», – говорят телеметристы. «Жемчуг» ловит сигнал своей целевой боеголовки. Сейчас ее высота много больше ста километров, она далеко в космосе. Но она летит, и аппаратура уже слышит ее голос.

Полигон Кура

Среди звезд возникают тусклые точки. Они начинают чуть заметно смещаться и плавно увеличивают яркость. Первая ФРС начинает работу. Вторая ФРС включается позже: она смотрит ниже и работает по свечению, по объектам, попавшим в ее поле зрения. Точки разгорелись в сверкающие огни, быстро бегущие по небу. Первые уже уходят к горизонту, угасая; разгораются новые. Поворачиваются тени на снегу. Происходящее завораживает. В бездонном небе разверзается огромная, яркая и безмолвная картина прохождения боеголовок через атмосферу. Их пролет впечатляет глубоко и надолго. Фантастическое зрелище дополняется сознанием участия в нем.
Вслух считают пролетающие боеголовки. Третья... Четвертая... Седьмая... Десятая – последняя. Она снизилась тусклым углем и погасла на горизонте. Съемка закончена. Но никто не уходит. Вдруг ошиблись со счетом? И прилетит еще?

В небе разгорается большая огненная звезда ступени разведения. Она горит и разрушается, вытягиваясь нитью оранжево-красных угольков. ФРС молчат. Остается фосфорически яркий зеленый след. Через полминуты он гаснет в черноте неба. Тяжкий и множественный громовой удар накатывается издали. Он пришел со стороны огней. Мощно упал он на местность и затих раскатами вдали. Это баллистическая волна – финальный аккорд. Включается освещение на крыше и вокруг здания. Немного возбужденные работой операторы возятся у фототеодолитов.

Боевая работа окончена. Днем обработка результатов. Бобины, перемотки и проявки. Бумаги, запись-опись для отправки. «Контакты и чехлы аппаратуры и прочие дела и процедуры». По итогам работы измерительных средств, качеству принятой информации, ее полноте, ИПам ставят оценку за боевую работу. «Отлично», «хорошо» или «неуд».

Боевые работы всегда международные. В них неизменно участвует заокеанская сторона. Как пелось в одной из песен, сложенных на полигоне: «На работы полигона самолеты Пентагона вылетают на Камчатку каждый раз. Они близятся к границе, словно падальщики-птицы». Самолеты занимают положение за час или два до старта. Их манит падение. RC-135, большой реактивный разведчик серого цвета с четырьмя двигателями. Его спецвариант RC-135S осуществляет прием телеметрии с боеголовок и ступеней при пусках ракет. Это американский СИП, самолетный измерительный пункт. На борту три десятка операторов и много тонн аппаратуры. Она работает с удаления тысяч километров. Кроме этих грифов, за испытаниями приглядывала немигающим взглядом «Кобра Дэйн». Обитала она на авиабазе, откуда взлетали спецсамолеты. Это гладкое многоэтажное здание с наклонной к полигону стороной. С нее смотрел огромный тридцатиметровый круг – «всевидящее Око Саурона».

Глаз видел очень далеко и невероятно точно. Он состоял из десятков тысяч фасеток, подобно омматидиям насекомых. Круглые тарелочки, лежащие сотнями плотных рядов, с дырками излучателей между ними – так выглядела фазированная антенная решетка радиолокационной станции «Кобра Дэйн» (Cobra Dane), которая была построена, чтобы смотреть на полигон. Летящие на Камчатку цели сверхзоркий глаз «Кобры» различал над Сибирью, на удалении две-три тысячи километров от полигона. Станция стояла на острове Шемья, на западе Алеутских островов. При пусках на максимальную дальность боевая нагрузка ракет летит рядом с ним. Через много лет «Дэйн» состарилась, и ее сняли с дежурства. Рядом возводят новое сооружение с намного большими возможностями.

Итогом боевой работы становятся фактическая траектория и движение по ней. К ним добавляются записи бортовых процессов и величин, измерение координат точек падения, определение отклонений.

Жива метафора про попадание в колышек. В реальности никакого колышка нет и попадание в него не зафиксировать. В месте падения возникает многометровая яма. Определяется центр ямы и его отклонения от расчетной точки. Они возникают из большого набора факторов: погрешности процесса разведения, сноса баллистического ветра, накопившегося при прохождении боеголовкой струйных течений на разных высотах. Отклонения зависят от дальности и полетного времени, времени дрейфа боеголовки от расчетной траектории. Поэтому точность изделия приводят на максимальной дальности. Отклонения составляют многие десятки и первые сотни метров. Точность позволяет снизить мощность и массу заряда, увеличив дальность, количество блоков или массу противоракетного оснащения.

Для Байконура или Плесецка максимальная дальность лежит далеко в Тихом океане. При пусках туда боеголовки проходят полигон в высотах космоса. Они идут южнее Алеутской дуги и падают в юго-восточную лазурь теплых полинезийских вод, к северу от Гавайев в окружении наших и чужих измерительных кораблей. А телеметрия полигона работает по пролетной траектории.

Далеко на восход солнца лежит особая часть суши. На ней и над ней разворачиваются удивительные истории. Люди, техника и природа исполняют там симфонии необычной сложности и красоты. Все идет своим чередом. За весной начинается лето. Полигон продолжает свои боевые работы.