Текст книги "Шелест гранаты"

4.7. Радиочастотные излучатели. Находка в области магнитной кумуляции

.. В конце 1982 года мне позвонили из ЦНИИХМа. Там узнали об испытаниях МГД генератора (МГДГ) в МВТУ и попросили провести несколько опытов по созданию магнитного поля в объемно-детонирующем облаке. Надеялись получить значительную эмиссию радиочастотного электромагнитного излучения (РЧЭМИ) и обосновать получение финансирования создания новых средств электронной войны. В работе должны были принять участие специалисты кафедры радиоэлектронной борьбы инженерной академии ВВС им. Жуковского. Мнение у меня об этой идее сложилось скептическое: для создания помех система «генератор-облако» вряд ли подходила, потому что время ее излучения (микросекунды) недостаточно для такого применения.

От МГДГ большой ток, а значит, и существенное поле в облаке получить было нельзя: КПД, как это было установлено на семинаре, – маловат, а нагрузка – проволочная петля диаметром в несколько дециметров – непосильна. Поэтому, кроме обещанных источников этого типа было подготовлено и несколько других, называемых имплозивными взрывомагнитными генераторами (ИВМГ)

…В ВМГ с магнитным полем взаимодействует не плазма газа, а металл, проводимость которого выше на много порядков. Чтобы понять, как из хранимой в ВВ химической энергии получают электромагнитную, рассмотрим важнейшую физическую величину – магнитный поток, потому что именно ее «поведение» позволяет понять многое в этом процессе.

Магнитным потоком Ф через данную поверхность называется число линий вектора В (индукции магнитного поля), пересекающих эту поверхность. Если вектор В всюду нормален к поверхности (площадью S) и имеет постоянное значение во всех ее точках, магнитный поток равен: Ф = BS. Поведение потока, как и все электромагнитные явления, определяется уравнениями Максвелла, но обобщенное описание на неспециалиста способно навеять лишь скуку, поэтому рассмотрим частный случай, когда по периферии такой поверхности располагается проводящая среда, а в центре – непроводящая (рис. 4.11). Проводимость сильно влияет на подвижность магнитного поля: оно «занимает» область в вакууме или диэлектрике со скоростью света, а в проводящей среде движется тем медленнее, чем выше проводимость. Так, за микросекунду оно проникает, например, в медь на глубину в десятки микрон (характерная скорость – всего лишь десятки метров в секунду). При этом в окружающей поток проводящей среде обязательно протекает и ток – эти величины неразрывно связаны, так что потоку можно дать и другое определение: это произведение индуктивности L контура на ток I, протекающий в нем (Ф = IL). Допустимо, рассматривая магнитный поток, «преобразовать» контур, «завив» его в несколько витков; можно поступать и наоборот, «разворачивая» витки.

При деформации контура поток сопротивляется таким попыткам тем энергичнее, чем он свободнее, отвечая на стремление изменить себя генерацией ЭДС, препятствующей этому[79]79
  Так автор попытался сформулировать закон электромагнитной индукции, известный из школьного курса физики.


[Закрыть]. Например, если сжать контур, то благодаря такой ЭДС в нем возрастут и ток и индукция поля, компенсируя уменьшение площади. Если же попытаться «разорвать» контур и «выпустить» поток, он отреагирует на это, опять же – генерируя ЭДС, чтобы пробой замкнул разрыв.

Рис. 4.11

Равенство значений магнитного потока в контуре, «свернутом» в пару витков и в том же, но «развернутом» контуре. В первом случае магнитный поток равен тройному произведению: индукции магнитного поля на площадь витка и на число витков; во втором – той же индукции на общую площадь контура (равную удвоенной площади одного витка)

Несмотря на «заботу» потока о самосохранении, полностью ему удается достичь этого лишь в контуре из сверхпроводника. В обычные же металлы магнитное поле частично или полностью проникает. «Увязшее» в проводнике поле лишается подвижности и участвует в процессах преобразования энергии, только нагревая проводник. Глубину проникновения называют скин-слоем, и зависит она, помимо проводимости, от частоты тока или от длительности импульса переменного во времени поля. Распределение индукции поля по толщине скин-слоя неравномерно (описывается уравнением диффузии).

Из рис. 4.11 ясно, что при прочих равных условиях потери такого рода тем выше, чем на большей длине провода (или числе витков) происходит диффузия поля. Так что если задумано для усиления тока и магнитной энергии сжать контур, то делать это надо быстро, чтобы существенная часть потока в нем сохранилась свободной: чем она больше, тем выше «качество» процесса сжатия.

В этом и проявляется различие взаимодействие поля и рабочей среды в МГДГ и ВМГ: в первом поле движется через плазму, во втором – проводящая среда сжимает поле, практически не «впуская» его в себя.

Правда, не всегда из сохранения потока надо «делать культ»: величина тока неразрывно связана с индукцией магнитного поля, создаваемого этим током, а эта связь влечет за собой и другую – магнитного потока с магнитным моментом. Модуль последней величины равен произведению площади, охватываемой контуром, на ток в нем (М = IS). Второй производной магнитного момента по времени пропорциональна мощность электромагнитного излучения и связь магнитного потока и магнитного момента приводит к тому, что для контура, в котором магнитный поток изменяется несущественно (магнитное поле квазистационарно), незначительно меняется и магнитный момент, а значит – излучение пренебрежимо, даже если магнитная энергия в контуре очень велика. Один из способов получить излучение – «выпустить»[80]80
  Имеется в виду только «свободная» часть потока. Несохранение потока – необходимое, но отнюдь не достаточное условие генерации излучения. Так, можно сжимать лайнер нарочито медленно, используя для этого не мощное ВВ, а, к примеру, черный порох. В этом случае почти весь поток диффундирует в металл лайнера, но магнитный момент все равно будет меняться столь незначительно, что его вторая производная, а значит, и излучаемая мощность, будут ничтожны.


[Закрыть] магнитный поток, что не всегда проходит безнаказанно: так, юный Адя Сахаров, без всяких мыслей об излучении, отключил руками батарейку от игрушечного электромотора. Напряжение батарейки мало, но, из-за большого числа витков обмотки, магнитный поток (произведение тока на индуктивность) был заметным и он индуцировал в контуре ЭДС, направленную так, чтобы изгнанию потока воспрепятствовать. Эта ЭДС, равная отношению величины подвергнутого остракизму[81]81
  От греческого «остракон» – черепок. В древней Греции высылка граждан, «опасных для государства», происходило после тайного голосования, в ходе которого имя кандидата на изгнание писалось на черепках.


[Закрыть] потока ко времени, за которое произошел разрыв, и «дернула» естествоиспытателя.

Позже Сахаров и американец Макс Фаулер прославились изобретением устройств для преобразования энергии взрыва в электромагнитную – таких, в которых магнитный поток сжимается, а не выпускается.

Сам Андрей Дмитриевич отмечал, что мысли о возможности магнитной кумуляции (МК) еще раньше высказывались Я. Терлецким и В. Аркадьевым, но: «осуществление культуры МК стало возможным лишь тогда, когда возникла определенная культура обращения со сложными зарядами ВВ – кумулятивными, которые появились только во время Второй мировой войны, взрывными линзами (тогда же), с имплозивными зарядами. По существу, именно объект (имеется в виду центр разработки ядерного оружия – ВНИИ экспериментальной физики в г. Саров, ранее известный, как Арзамас-16) и ему подобные учреждения были наиболее подходящими для этих работ. В делах такого рода осуществление идеи – это даже не полдела, а все 99 %».

Следует добавить, что чрезвычайно важно представлять и порядки величин, существенных для реализации идеи. У Сахарова было и это преимущество, потому что в годы войны он был одним из создателей прибора для контроля бронебойных сердечников на патронном заводе. В основу работы этого прибора был положен скин-эффект.

Рис. 4.12

Предложенный А. Сахаровым и М. Фаулером метод сжатия магнитного поля лайнером под действием давления взрыва

Фаулер – в США и Сахаров – в СССР предложили сжать взрывом металлическую трубку (лайнер), в которой заранее создавалось магнитное поле (рис. 4.12). Чтобы «впустить» внешнее поле, лайнер вначале делали разрезным (взрыв «захлопывал разрез»), но последующее сжатие происходило неравномерно, поэтому позже стали навивать катушку из множества изолированных проводков (рис. 4.13), изоляция которых передавливалась при взрыве.

Рис. 4.13

Схема имплозивного взрывомагнитного генератора (ИВМГ). Через катушку 1, свитую из множества параллельно соединенных между собой проводков, пропускается ток от разряда конденсатора 2. Проволочки изолированы, поэтому поле свободно проникает как между витками, так и проволочками обратного токопровода. Когда ток запитки близок к максимуму, срабатывает цилиндрическая детонационная разводка 3. Она значительно проще сферической, описанной в предыдущей главе (из рисунка видно, какими элементами она образована), точек инициирования в ней – несколько десятков. В кольце мощного взрывчатого вещества 4 формируется сходящаяся детонационная волна, которая, достигнув катушки, сдавливает витки. Изоляция проволок при сдавливании перемыкается и далее взрывом сжимается просто трубка из металла (лайнер) и находящееся в ней поле.

На оси – катушка для измерения производной индукции магнитного поля. Если сигнал с нее интегрируется, то получается осциллограмма тока или напряженности поля (справа), если нет – их производных. Сначала видна синусоида тока разряда конденсатора, создающего начальное поле (участок «а»); когда ток максимален, взрыв замыкает витки катушки и сжимает ее к оси, значительно увеличивая индукцию поля внутри лайнера (участок «б»). Нелинейность сигнала на участке «б» вызвана тем, что летящий лайнер «дышит»: в нем «гуляют» волны сжатия и разрежения

В ИВМГ большая часть потока не успевает уйти в проводник и индукция магнитного поля внутри лайнера «вынуждена» возрастать, чтобы компенсировать убывание площади сечения:

B=B₀(S₀/S) λ

Ток I и магнитная энергия Е также при сжатии усиливаются, что следует из определения потока: I=I₀(L₀/L) λ =I₀(S₀/S) λ и E=E₀(L₀/L) λ²= E₀(S₀/S) λ², где подстрочные символы относятся к начальным значениям, а λ – доля потока, оставшегося свободным, не связанным в металле (коэффициент сохранения).

Вблизи от взрывающегося ИВМГ напряженность магнитного поля должна была превысить таковую в петле-нагрузке МГДГ более чем на два порядка.

Опыты начались в подмосковном Красноармейске с первых недель 1983 года. Спешки не было, в неделю проводили один – два эксперимента. Академию Жуковского представлял адъюнкт Горбачий. Ток через петлю был менее сотни ампер. Излучение от «замагниченного» объемного взрыва измеряли рупорными антеннами и результат был предсказуем: интегральная мощность порядка киловатта, время генерации – микросекунды. Увеличение напряженности поля (при использовании ИВМГ) на регистрируемую мощность практически не повлияло. Организаторы сессии признавали, что полученный результат недостаточен, но считали, что обоснование дальнейшего финансирования работ обеспечит.

Перерывы в опытах дали возможность обдумать ситуацию. Плазма объемного взрыва выполняла роль конвертера (преобразователя) энергии. Магнитное поле «закручивало» электроны этой плазмы, а любое движение, отличное от равномерно-прямолинейного есть движение с ускорением. По законам электродинамики, движущийся с ускорением заряд излучает. Опыт расчетов концентрации зарядов в ударно-сжатом (в данном случае – детонирующем) газе теперь имелся. Концентрацию эту не имело смысла повышать: поглощение плазмой ею же эмитированного излучения было и без того существенным, излучение «выпускал» лишь приповерхностный слой детонирующего облака. Повышение же напряженности магнитного поля «уводило[82]82
  Чем «сильнее» поле, тем меньше радиусы траекторий «закручиваемых» частиц, а длины излучаемых волн близки к значениям этих радиусов.


[Закрыть]» спектр генерируемого излучения из радиочастотной области в бесполезную тепловую. Словом, в каком виде ни «закачивай» энергию в облако – преобразовывало оно ее в излучение тем хуже, чем больше получало. От такого «конвертера» стоило избавиться.

Однако ни МГДГ, ни ИВМГ излучателями служить не могут – магнитное поле в них меняется чересчур медленно. Я слышал о том, что эксперименты по преобразованию в излучение энергии очень больших токов, проводились во ВНИИЭФ: использовался взрывной трансформатор (рис. 4.14). Контур «разрывали», когда протекающий через него ток достигал мегаампер. Генерируемое при разрыве напряжение (до миллиона вольт) подавалось на антенну. Пока газы взрыва (окислы углерода и азота), сжатые до огромных (граммы на кубический сантиметр) плотностей, еще не разлетелись, они хорошо изолировали разрыв. Несмотря на неслыханные ранее в радиотехнике значения напряжений на антенне, эти опыты не были сочтены успешными, быть может, из-за того, что характерные длительности получаемых импульсов напряжения были, все же великоваты (десятые доли микросекунды) и основная энергия реализовалась в не слишком актуальном для применения диапазоне длин волн (сотни метров); циклопическими были и размеры антенны. Для имитации ЭМИ ЯВ такое циклопическое сооружение сгодиться могло, но в качестве оружия – вряд ли.

Рис. 4.14

Слева – схема взрывного трансформатора. Ток I протекает через коаксиал из центрального проводника 1 и цилиндра 2 из тонкой фольги. В конечной фазе цилиндрическая детонационная разводка 3, формирует в кольцевом заряде 4 сходящуюся детонационную волну. Взрывом токовый контур разрывается при продавливании фольги цилиндра 2 в пазы между ребрами изоляционной катушки 5. При этом за время в сотни наносекунд «освобождается» магнитный поток, что ведет к индуцированию на разрыве напряжения (вспомним ощущения юного Ади Сахарова!).

Напряжение это, которое иногда достигает миллиона вольт, и прикладывается к нагрузке 6. Пока газы взрыва (окислы углерода и азота), сжатые до огромных (граммы на кубический сантиметр) плотностей, еще не разлетелись, они хорошо изолируют катушку 5.

Формируемые взрывным трансформатором длительности импульсов таковы, что добиться эффективного излучения можно лишь с помощью огромной антенны. На правом снимке – база ВВС США Кёртлэнд. Испытания стойкости к электромагнитному излучению ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ) электронного оборудования бомбардировщика В-52 – ветерана стратегической авиации, вот уже полвека находящегося в строю. Этот уникальный самолет останется на вооружении и в 30-х годах XXI века. Поскольку длины волн ЭМИ ЯВ – сотни метров, огромны и размеры антенны, излучающей имитирующий импульс (для сравнения: длина самолета – 48 м, размах крыльев – 56 м). Установка сделана из дерева, чтобы не вносить искажений в распределение полей, и представляет самое большое в мире сооружение из этого материала

Для того чтобы излучение было мощным, поле должно меняться не просто быстро, а так, чтобы характерное время его изменения соответствовало бы длине волны, сравнимой с размерами устройства. Если эти размеры оценить в дециметры, время, за которое должно существенно измениться поле (чтобы оценить его, надо поделить характерный размер на скорость электромагнитной волны), составляет наносекунды – на три порядка меньше, чем в ИВМГ! Безбожно завышая оценку скорости для любого, самого тончайшего лайнера (10 км/с[83]83
  Скорость расширения в вакууме ничем не «нагруженных» продуктов детонации конденсированного ВВ – 13 км/с.


[Закрыть]), получим и минимальный радиус сжатия: десятки микрон (10⁴{мсек} 10 ⁹{сек}=10 ⁵{м}) – нереально малое значение, поскольку нестабильности «не допустят» такого.

…Каждый видел, по крайней мере – по телевидению, «кусты» разрывов – это и есть нестабильности. Они развиваются при большой разнице в плотности движущегося вещества и среды, где происходит его движение. Именно такое соотношение и имеет место в ИВМГ: лайнер из металла движется в воздухе. На кадрах высокоскоростной съемки (рис. 4.15) видно, как на внутренней поверхности лайнера начинают расти «пальцы», а потом образуется «звезда», разрезающая объем сжатия, на чем процесс усиления поля и заканчивается.

Рис. 4.15

Верхний ряд снимков: взрыв в воде. Видно развитие нестабильностей: слой воды, метаемый взрывом, вырождается в струи. Процесс развития нестабильностей в лайнере ИВМГ (нижняя кинограмма) «вывернут внутрь»: со временем (интервал между снимками 1,6 мкс) внутренняя поверхность лайнера из цилиндрической становится звездообразной

Но даже если подавить нестабильности, лайнер все равно будет остановлен магнитным давлением: оно возрастает быстрее, чем гидродинамическое давление в веществе. Площадь области, охватываемой лайнером, убывает обратно пропорционально квадрату радиуса, а значит, в той же пропорции возрастает индукция поля; для магнитного же давления эта зависимость еще сильнее – оно пропорционально квадрату индукции, то есть – обратно четвертой степени радиуса! Закон возрастания давления гидродинамических сил куда слабее – оно всего лишь обратно пропорционально логарифму радиуса. Из этого следует, что магнитное поле, пусть даже очень слабое вначале, неизбежно станет «сильнее» взрыва и остановит движение лайнера к оси[84]84
  Между прочим, чем слабее начальное поле, тем выше может быть магнитная энергия в точке остановки: ведь слабое поле дольше усиливается, а значит, будет остановлено ближе к оси, где гидродинамическое давление выше. В проведенных во ВНИИЭФ опытах давление магнитного поля индукцией в 1000 Тл достигало четырех миллионов атмосфер, что превышало прочностные пределы любых материалов. Рекордные значения магнитной энергии в лайнерном ИВМГ получают только при очень большом токе запитки, потому что усиление, определяемое отношением начального и конечного радиусов сжатия, в генераторе этого типа невелико.


[Закрыть]. Магнитное давление препятствует быстрому изменению поля на пике кумуляции.

…Но ведь можно сжимать поле не лайнером, а токопроводящей ударной волной, такие процессы происходят во Вселенной и известны астрономам. Особенность ударного сжатия в том, что, начиная с некоторого предела, плотность энергии в ударной волне увеличивается только за счет температуры, а плотность вещества не растет.

Ясно, что чем плотнее «упаковано» атомами вещество, тем сильнее оно «сопротивляется» увеличению плотности при сжатии. Например, такая в высшей степени упорядоченная структура, как монокристалл, сжимается УВ с давлением в миллион атмосфер всего вдвое. Повышение же температуры в мощной ударной волне приводит к тому, что молекулы вещества за фронтом волны сначала диссоциируют, а потом – ионизуются и составлявшие их атомы: вещество, в исходном состоянии бывшее диэлектриком, может, будучи ударно-сжатым, превратиться в проводник[85]85
  Скачок проводимости в некоторых ударно-сжатых веществах не связан с термической ионизацией.


[Закрыть].

…Вернемся к аналогии с карандашами и сделаем промежутки между ними совсем незаметными. Тогда стоит чуть-чуть тронуть их ряд – и фронт «процесса» окажется очень далеко, а «движение вещества» будет несущественным. Если сжимаемость мала, а ионизация все же происходит, то магнитное поле сразу оказывается в проводящем веществе, которое «не успеет» сколь-нибудь заметно вытеснить поле в область сжатия – произойдет «вмораживание» (рис. 4.16).

Предельный случай вмораживания – ионизация вещества мощным излучением, когда среда может вообще не двигаться. Не сможет двигаться и поле, оказавшееся в такой среде после ее ионизации. Потери на вмораживание специфичны именно для ударного сжатия, они «откусывают» поле по краям области сжатия, «уводят» из него магнитный поток, в противоположность лайнеру, который «толкает перед собой» поле, сохраняя поток (за исключением того, что диффундирует внутрь него).

Рис. 4.16

Иллюстрация «вмораживания» магнитного поля в проводящую среду при помощи знакомой читателю «карандашной» аналогии. Силовые линии поля моделируются обрезками стальной проволоки. Сдвинувшись, карандаши зажмут («вморозят») обрезки между собой, и двигаться дальше им можно будет только вместе. Некорректность аналогии в том, что проволока и в несжатом веществе не совсем свободна (может двигаться только в пределах зазоров между карандашами), в то время как магнитное поле в диэлектрике – в любом направлении со скоростью света

Подытожим причины, по которым применение ударной волны целесообразно для очень быстрого и очень «глубокого» сжатия магнитного поля.

• По обе стороны фронта ударной волны разница плотностей мала: даже ударные волны с давлением в миллион атмосфер сжимают твердые тела примерно вдвое, а дальнейшее повышение давления сопровождается ростом не плотности, а температуры. Малая разность плотностей означает, что при ударно-волновом сжатии не развиваются нестабильности.

• При ударно-волновом нагревании возможны ионизация и скачок проводимости: перед фронтом вещество является изолятором, в котором магнитное поле распространяется со световой скоростью, а за фронтом – проводником, в котором скорость распространения поля на много порядков ниже. Такой волной, образующей замкнутое кольцо, сходящееся к центру, может сжиматься магнитное поле – как лайнером, но без нестабильностей, и к тому же быстрее, чем лайнером, потому что скорость фронта всегда превышает массовую скорость.

• Как вмораживание, так и диффузия, приводят к потерям магнитного поля: оно «захватывается» проводящим веществом и уже далеко не полностью концентрируется в области сжатия. Становится возможным «сбрасывать» излишнее поле за фронт ударной волны, препятствуя тем самым чересчур быстрому усилению магнитного давления. Выбирая характеристики вещества (степень сжатия и проводимость в ударно-сжатом состоянии) можно регулировать «сброс» поля, согласуя тем самым закон возрастания его давления в области сжатия с давлением в веществе ударной волны, устраняя препятствие для достижения сколь угодно малого радиуса. Будем, однако, помнить, что работа против сил магнитного поля (а значит, и повышение энергии поля) совершается за счет кинетической энергии вещества, так что необходим компромисс. Если ударное сжатие будет слишком мало (очень малы промежутки между карандашами), то все магнитное поле будет вморожено, а существенного движения массы вещества не будет, а значит, не хватит и энергии в момент, когда она особенно нужна – на конечной стадии сжатия. Если же сжатие будет слишком велико, случится то, что случается в ИВМГ – магнитное давление остановит компрессию поля, потому что быстро станет «сильнее» гидродинамического давления.

…Непрост в экспериментальной физике переход от научной болтовни к практическим решениям. Вы знаете, что «стрелять» до бесконечности вам не позволят: и время, и финансирование ограничены всегда. Не верьте лжи, что перед опытом все было рассчитано: для устройства, созданного впервые, слишком многие параметры, необходимые для расчетов, сомнительны. Поэтому после арифметических вычислений (в крайнем случае – после решения простейшего дифференциального уравнения) от вас требуется твердо произнести что-либо вроде: «Рабочее тело в источнике излучения будем делать из монокристалла иодида цезия!». Основания для такого решения были следующими.

• Если конечный размер области сжатия – около десятка микрон, то фронт ударной волны должен быть очень гладким: с неровностями, размеры которых меньше размеров этой области. Вспомнилась статья об оптических исследованиях ударных волн в монокристаллах: С. Кормер утверждал, что фронт там «гладок, как зеркало», размер неровностей не превышает микрона. В любом случае, монокристалл

– наиболее упорядоченная структура вещества – последняя надежда: если не выйдет в монокристалле, то не выйдет нигде!

• Этот монокристалл должен включать атомы с самым низким потенциалом ионизации, чтобы скачок проводимости в ударной волне был существенным. Значит – цезий.

• Этот монокристалл должен существовать в осязаемых размерах, не стоить бешеных денег, не быть ядовитым, и желательно, чтобы хотя бы некоторые его свойства были исследованы ранее.

Изготовить новые устройства (цилиндрические ударно-волновые излучатели, ЦУВИ, рис. 4.17) не заняло много времени…

Рис. 4.17

Внешний вид и схема цилиндрического ударно-волнового излучателя. Цилиндр из монокристалла иодида цезия 1 помещен в кольцевой заряд 2, (и тот, и другой размещены в футляре из плексигласа), а детонация на внешней поверхности заряда инициируется стаканом 3 из эластичного ВВ, через который проходит пара окружающих монокристалл параллельно включенных витков медного провода 4, соединенных с высоковольтным конденсатором 5. Секторный вырез в стакане из эластичного ВВ сделан только на макете – для наглядности

…02 марта 1983 года атмосфера на испытательной площадке была благодушная: два совместных подрыва – ВМГ и облака горючего – продемонстрировали ожидавшийся результат прибывшим на показ начальникам. Приступили к «факультативу» – испытаниям ЦУВИ. Первая сборка по каким-то причинам сработала неважно, но готовить взрывной опыт и не предусмотреть необходимость его повторения – непростительная глупость! При взрыве второй сборки лучи осциллографов рванулись вверх, «выскочив» за пределы экранов. Офицеры сообщили, что вышли из строя смесительные диоды в антеннах, стоявших в пяти метрах от взрыва. Мощность излучения по крайней мере в сто раз превысила ту, которую зарегистрировали в опытах с объемной детонацией! Этот опыт поставил некоторых участников испытаний в затруднительное положение: их начальники увидели устройство размерами в десятки раз меньшее, чем объемно-детонирующие макеты, но излучавшее РЧЭМИ на два порядка большей мощности. Когда шок миновал, начались «маневры»: стали требовать описания ЦУВИ – «для отчета». Уступить «коллективу» такую находку, как ЦУВИ – неразумно: не так уж часто они выпадают в жизни исследователя. Уклончивость попытались преодолеть шантажом: заявили, что диоды из строя не выходили, сигналы на осциллографах были наводками от токов запитки, РЧЭМИ вообще не было, потому как «электрончиков, электрончиков в твоем устройстве не видать», а, если не будет отчета, то и в дальнейших испытаниях офицеры участвовать не намерены. Саркастически «согласившись» с противоречивыми доводами, пришлось заметить, что, раз все это было наводками, то, действительно, нет смысла тратить время на опыты, а тем более – на написание отчета.

…Разговоры о наводках продолжались много лет и «достали» настолько, что позже пришлось изготовить демонстрационную сборку (рис. 4.18): начальное поле в ней создавалось системой постоянных магнитов, а не большими токами. Понятно, что генерируемое такой сборкой РЧЭМИ не было рекордным по мощности, но – достаточно мощным, чтобы его можно было зарегистрировать. Сладкоголосые певцы «наводок» чуть приутихли, но не заткнулись, как им настоятельно советовали, а стали списывать регистрируемые сигналы на счет электромагнитного излучения, возникающего при взрыве ВВ (хотя мощность такого излучения, по свидетельству первооткрывателей этого явления, на много порядков ниже).

Рис. 4.18

Слева – сборка ЕХ-10. Начальное поле в рабочем теле создается системой постоянных магнитов. 1 – детонатор; 2 – детонационная разводка из эластичной взрывчатки; 3 – постоянные магниты; 4 – рабочее тело; 5 – кольцо из взрывчатки.

Справа – «чистая», без каких-либо наводок от срабатывания высоковольтных цепей, осциллограмма производной магнитной индукции при сжатии ударной волной созданного постоянными магнитами поля (полученная с пробной катушки, размещенной в отверстии, просверленном в рабочем теле). Сигнал вышел за поле экрана осциллографа, но так и было задумано, потому что за слишком быстрым изменением поля в конце сжатия луч осциллографа «проследить» все равно не в состоянии, а ценную информацию о сохранении потока на начальной стадии, когда поле меняется сравнительно медленно, получить можно

…Идея электромагнитного оружия (ЭМО) носилась в воздухе, потому что очень многим было известно: чтобы вышел из строя смесительный диод в радиолокаторе, достаточно индуцировать токовый импульс энергией всего в десятимиллионную долю джоуля[86]86
  Правда, в энергию такого импульса преобразуется далеко не вся энергия воздействующего РЧЭМИ. Пренебрежение этим фактом было причиной многочисленных неверных оценок на ранних этапах развития ЭМО.


[Закрыть].

Есть у РЧЭМИ и недостатки: с хранением не только излучения, а и электромагнитной энергии других видов дело обстоит неблагополучно. Так, например, в заряженном высоковольтном конденсаторе максимальная плотность электрической энергии не превышает десятых долей джоуля на кубический сантиметр, и хранится она недолго; в аккумуляторе или в ионистере (конденсаторе сверхбольшой емкости) плотность энергии повыше, но ее нельзя извлечь быстро – за миллионные доли секунды. Так что энергию приходится «доставать» из других «хранилищ» и уж затем преобразовывать ее в электромагнитную; при этом не избежать существенных потерь.

«Хорошие» хранилища энергии существуют: это те же взрывчатые вещества. Но если появление электроники привело к качественному скачку в боевых возможностях оружия, то скачка в характеристиках взрывчатых веществ не произошло: «на арену» вышел лишь октоген, превосходящий гексоген всего-то на несколько процентов по энергосодержанию.

Гарантированный срок хранения ВВ чуть более десятилетия, но фактически он значительно больше. Однажды в Севастополе я набрел на ядро времен Крымской войны[87]87
  Крымская война 1854–1856 гг была вызвана попытками России отобрать у переживавшей не лучшие времена Турции («больного человека Европы», как её тогда называли) контроль над Черноморскими проливами. Поводом для начала войны послужил инцидент в Вифлееме (тогда – турецком), где были убиты несколько православных монахов. Русский флот быстро уничтожил турецкий, но превращение России в Средиземноморскую державу не устраивало Англию и Францию, которые выступили на стороне Турции. В этой проигранной Россией войне были и яркие эпизоды, такие, как оборона Севастополя, в которой принимал участие молодой артиллерийский офицер Лев Толстой.


[Закрыть] (рис. 4.19). Чугун корродировал не насквозь, а медная запальная трубка, смявшись при ударе (возможно – о камень), намертво закупорила «сосуд» и не инициировала взрыв ядра, что в те времена случалось весьма часто. После осторожного удаления ее, я обнаружил внутри сохранившийся черный порох. За почти полтора столетия он, конечно, слежался, но отколупываемые кусочки, после минимального просушивания, энергично «пыхали» с белыми облачками дыма. Если бы запальная трубка сработала как надо, ядро могло причинить неприятности защитникам севастопольских бастионов! Правда, черный порох – не «настоящее» ВВ, но на итальянском пороховом заводе под Миланом уже более века в стеклянной ампуле с длинным «змеевиком» хранится без признаков разложения образец нитроглицерина, полученный еще его открывателем, А. Собреро. Даже снаряжение пролежавших более чем полвека в земле боеприпасов (рис. 4.20) демонстрирует образцовое дробление корпуса.

Рис. 4.19

Слева – ядро времен Крымской войны 1855 г., найденное в Севастополе. Справа – фрагмент дагерротипа времен Крымской войны, сделанного после неудачного для русских войск сражения при Инкермане и патетически названного его автором «Долина смерти и теней». Изобретенная французом Л. Даггером в 1839 г. техника получения изображений основывалась на разложении нестойкого йодистого серебра светом. Процесс получения дагерротипа трудоемок, зато до наших дней дошли объективные свидетельства Севастопольской обороны, а также – частых отказов боеприпасов того времени

Так что с хранением химической энергии в ВВ все обстоит более-менее благополучно, чего не скажешь о применении дня тех задач, для которых они и создаются. Уже давно известно, какая доля энергии взрыва преобразуется в кинетическую энергию осколков или ударной волны в воздухе и какой эффект эти поражающие факторы могут произвести. Конечно, и тут время от времени появляются новшества, но, в общем-то, все это – «собирание крошек». С достижением предельных значений плотности химической энергии, при которых мощные ВВ еще относительно безопасны в обращении, в их традиционном военном применении наступил кризис жанра и естественным стал поиск путей преобразование химической энергии в другие виды, которые могли бы выступить в роли более эффективных поражающих факторов.

Рис. 4.20

Обнаруженная в середине 90-х годов и уничтоженная подрывом мина к 82-мм миномету, произведенная в 1939 году (слева). Дилетантам нельзя «оприходовать» и даже трогать такие находки, потому что их взрыватели были взведены при выстрелах и неизвестно, какая малость помешала им сработать.

Нечего и говорить, что обезвреживание боеприпасов, особенно, мин – весьма опасная задача. Некоторые саперы полагаются в их поиске не на индукционными миноискатели, а на чувствительное обоняние… прирученных крыс (справа)