Ученые Китая близки к тому, чтобы совершить революцию в подводном флоте
В Китае созданы технологии сверхчувствительных магнитных датчиков. Это обстоятельство сильно обеспокоило Запад. Британские и американские специалисты в области радиотехники считают, что данные разработки могут нанести громадный ущерб подводным флотам НАТО в случае войны с Китаем. Поскольку обнаружение самых бесшумных субмарин ВМС США для ВМС КНР перестанет быть серьезной проблемой.
Речь идет о созданных в Китайской академии наук магнетометрах, способных улавливать даже самые слабые магнитные поля на расстоянии в несколько километров. Магнетометры созданы на основе СКВИДов (SQUID, Superconducting Quantum Interference Device, сверхпроводящий квантовый интерферометр). Их действие основано на законах квантовой механики. СКВИД фиксирует изменение интерференции испускаемых электронами волн под воздействием внешних магнитных полей. Причем эти изменения имеют дискретный, то есть ступенчатый характер.
СКВИД известен уже давно. В 1964 году его изобрели на основе эффекта Джозефсона физики Роберт Джаклевик, Джон Ламбе, Джеймс Мерсеро и Арнольд Сильвер из Иллинойского университета. Довольно скоро теория начала воплощаться в конкретные технические решения, которые позволили добиться значительных результатов в различных сферах человеческой деятельности. Это стало возможно благодаря тому, что приборы, созданные с использованием СКВИДов, обладают в сотни и в тысячи раз более высокой чувствительностью, чем обычные магнетометры.
СКВИД-аппаратура, например, используется в горном деле для разведки месторождений полезных ископаемых и изучения горных пород. В ядерной промышленности. В медицине для получения наиболее точных результатов исследования энцефалограммы мозга и прочих сверхслабых биологических процессов. В последнее время производятся эксперименты по созданию на основе СКВИД-элементов квантового компьютера, который должен обладать фантастической производительностью. Определенных результатов на этом долгом пути уже добились американские, японские, а также российские ученые. У нас исследования с построением частичных макетов проводятся в Институте твердого тела РАН, Институте ядерной физики им. Скобельцына и на физическом факультете МГУ.
Вполне понятно, что идея использовать сверхчувственные магнетометры для обнаружения подводных лодок начали обсуждаться еще в прошлом веке. И первыми к решению этой проблемы начали подступаться американцы. Но у них ничего не получилось. В связи с чем эксперименты были прерваны.
Дырявая сеть США
Первый метод обнаружения подводных лодок, который начал использоваться в 40-е годы, был радиолокационный. Самолеты морской авиации барражировали в субмариноопасных зонах и сканировали радарами поверхность воды. Дело в том, что тогда все лодки были дизель-электрическими. И для зарядки аккумуляторов им приходилось периодически всплывать и идти на поверхности, включив дизельные двигатели.
В это же время появился и магнитный способ. Он также напрямую связан с морской авиацией. Чувствительные магнетометры устанавливаются на самолет, который способен обнаруживать субмарину на расстоянии в несколько сотен метров, в пределе до пятисот. Установленный на самолете магнетометр постоянно измеряет магнитное поле Земли и выявляет его аномалии, возникающие из-за нахождения под водой массивных подводных лодок.
Однако этот метод оказался менее эффективным, чем гидроакустический, которым пользуется как морская авиация, так и противолодочные корабли. Суть метода аналогична радиолокационному, но в качестве инструмента поиска используются не электромагнитные, а акустические волны, распространяющиеся в воде.
Гидролокация бывает пассивной и активной. Пассивная аналогична радиотехнической разведке. То есть датчики, размещенные в воде, улавливают звуковые колебания и передают на компьютер для анализа их спектра. Таким образом можно узнать, какой объект их издает, поскольку в результате предварительных разведывательных мероприятий составляются «акустические паспорта» на все типы лодок противника. Пассивная гидролокация имеет существенный недостаток — с ее помощью можно определять направление, на котором находится объект, но не расстояние до него. К достоинствам относится дешевизна датчиков, которые буксирует за собой противолодочный корабль, или же гидроакустических буев, сбрасываемых с самолета, а также скрытность для противника такого наблюдения за ним. Еще одно достоинство — большая дальность обнаружения подводной лодки.
Активная гидролокация представляет собой распространение в воде звуковой волны, которая, отразившись от лодки противника, возвращается обратно. То есть работа активного сонара аналогична работе радиолокационной станции самолета или радара ПВО. Таким образом можно определять расстояние до объекта. Но дальность обнаружения меньше. Кроме того, активная гидролокация позволяет противнику обнаруживать, что за ним охотятся и определять направление, на котором находится «охотник».
Пассивная гидролокация в качестве сторожевой прибрежной системы была реализована американцами в виде грандиозной сети противолодочной обороны SOSUS (SOund SUrveillance System — Звуковая Система Наблюдения). Ее начали строить в начале 50-х годов и закончили в середине 60-х. Она охватывает не только значительную часть побережья США, но и проходит по линии Гренландия — Исландия — Фарерские острова — Великобритания.
Американская система пассивной акустической пеленгации представляет собой сети многочисленных гидрофонов, погруппно нанизанных на 300-метровые приемные антенны акустических колебаний. Сигналы с гидрофонов подаются по подводным кабелям на берег, в центры обработки информации.
SOSUS сделана, что называется, на века. И в этом ее слабость. Сеть была эффективным способом борьбы с подводными лодками первого и второго поколений. Когда же в ВМФ СССР пришли атомные лодки третьего поколения с существенно сниженной шумностью, их обнаружение и идентификация сильно затруднились. То есть, у сети оказалась «слишком крупная ячея». Что связано и с несоответствием характеристик сонаров современным требованиям, и с недостаточной плотностью их размещения, и с несовершенством методов математической обработки снимаемой с сети информации.
В 1990 году в Норвежском море были проведены испытания системы по обнаружению лодки третьего поколения. Результат оказался плачевным: предполагаемые координаты лодки SOSUS определила как «где-то в эллипсе с осями 216 и 90 километров». Несомненно, поиск лодок четвертого поколения превратится для SOSUS и вовсе в бессмысленное занятие.
Китайский ответ
Так вот, Китай может построить в обозримом будущем аналогичную сеть, действующую на других физических принципах. И это произведет революцию в подводном флоте. С этого момента будет совершенно бессмысленно бороться за снижение шумности лодок. Даже абсолютно бесшумные, с выключенными двигателями и остановленными механизмами, они будут засекаться сетью сверхчувствительных магнетометров, построенных на базе сверхпроводящих квантовых интеферометров — СКВИДов. Предположительно такие сети будут полностью контролировать воды Южно-Китайского моря.
О том, что китайцы действительно нашли технологическое решение сложнейшей проблемы, свидетельствует, например, то, что в июне начали удаляться из открытых источников КНР все публикации на данную тему.
А задача, действительно, сложнейшая. СКВИД-магнитометры в реальных, а не в лабораторных, условиях быстро перегружаются фоновым магнитным шумом, поскольку улавливают даже самые незначительные колебания магнитного поля Земли, спровоцированные солнечными бурями. В «вычищенных» публикациях говорилось, что китайские ученые сформировали целый массив из СКВИД-магнетометров и разработали алгоритмы, которые сравнивают их показания и игнорируют посторонние объекты и помехи, фиксируя лишь местоположение подводных лодок. Как было сказано выше, в США безуспешно пытались построить такие сети, но их работу подавляли посторонние шумы.
Мнения экспертов разделились. Так, глава отделения материаловедения и инженерных наук австралийского Государственного объединения научных и прикладных исследований Кэти Фоули полагает, что КНР первой добьется успехов в применении СКВИДов для обнаружения подводных лодок.
Но многие считают это блефом. Однако такое мнение проистекает из уверенности в том, что мировая наука «делается в США», чему способствуют западные СМИ. В действительности же китайская наука находится на очень высоком уровне. А в некоторых направлениях занимает лидирующую в мире позицию. Например, в никто в мире не может сравниться с китайскими учеными из Института физики плазмы Китайской академии наук по экспериментам по воспроизведению управляемой термоядерной реакции. Китайцы добились на своем термоядерном реакторе «безубыточной реакции» — когда вырабатываемая в реакторе энергия превышает энергию, которая затрачивается на поджиг реакции водородного синтеза. При этом у них достигнуто и рекордно большое время удержания плазмы. Кстати, у «делающих мировую науку» американцев соотношение «безубыточности» равно 5,5:1. То есть на каждый получаемый киловатт затрачивают 5,5 кВт. У китайцев — 1:1,25.
/Владимир Тучков, svpressa.ru/