Куприянов А.И., Сахаров А.В. Радиоэлектронные системы в информационном конфликте (2003) (1186258), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Как видно из (16.27), поглощение имеет резонансные свойства; коэффициент !1 максимален при некотором значении частоты сигнала, когда (16.28) !3 !)пххх при, "г.е. вз = к. Но частота соуларений пропорциональна плотности воздуха, т.е. меняется с высотой и с изменением метеорологических условий. Поэтому всегда имеется высотный слой, на котором затухание сигнала максимально. В естественных, нормальных условиях затухание максимально в полосе шириной примерно 16 километров около высоты 72 км. Частота соударений на этой высоте примерно равна 1О" 1/с.
На частотах более 5 МГц длина волны много меньше длины своболного пробега электронов, озз» кз. Поэтому (16.27) можно упростить и коэффициент затухания подсчитать по формуле /3 в0,45 10 з —,. (16. 29) Хз Из (16.29) следует, что для создания условий требуемого поглощения электромагнитной волны локальным плазменным образованием нужно в облаке плазмы создать электронную концентрацию: У 2 2 !Оз!3хз 3 з (16.30) м' 396 Глава 16. Маскяруюшие воздействия на среду Например, лля обеспечения затухания 10 дБ на высоте Н вЂ” 72 км на волне ) = 3 см нужно создать концентрацию электронов Ув 0.37!О'"1)м'.
Практически заметное поглошение ралиоволн может иметь место на малых высотах уже при концентрациях Ю= 10"...10 4 м '. В настояшее время разработаны, исследованы и могут применяться разные методы создания искусственных плазмообразований в атмосфере. Ионизацию атмосферных газов с образованием свободных электронов можно получить в результате реакций термического или взрывного типа.
Так, работаюшие на большой высоте ракетные двигатели могут генерировать довольно горячую плазму с высокой концентрацией заряженных частиц. Особенно если в топливную композицию добавить легкоионизуемые вещества (легкие металлы и некоторые их соединения). В результате сгорания топлива образуется большое количеспю свободных электронов и пары металлов. Под влиянием солнечного света на высоте проведения реакции нейтральнгяе атомы подвергается фотоионизации, увеличивая продолжительность жизни плазменного облака. В качестве ионизуюших добавок к топливам могут использоваться алюминий с нитратами калия или цезия.
Пары этих металлов имеют потенциал ионизации всего 3...5 эВ. Недостатками таких методов формирования ионизированных образований является низкая эффективность преобразования вещества в ионы, а также ограничения по высоте (не менее 100 км над поверхностью Земли) формирования облака. На меньших высотах можно сформировать ионизированные облака за счет распыления из сопла ракетного двигателя микросфер, покрытых аблируюшим материалом (гидратами лития или натрия). Аблируюшее покрытие уносится струей горячего газа и пол лействием фотонов солнечного излучения подвергается фотоионизации, образуя положительно заряженные йоны металлов и своболные электроны.
Расчеты и эксперименты показывают высокие значения КПЛ такого метода: из каждого килограмма гидрата лития (зН получается 875 г ионизованного элементарного лития и -16 10 — свободных электронов. При распределении этого количества электронов в объеме около 100 мз (это объем газового облака из сопла небольшого ракетного лвигателя). можно создать электронную концентрацию Лг-10". Такой метол созлания плазменных облаков может применяться на высотах порядка 15...60 км. Известны и другие способы осушествления термических реакций для создания плазмообразований. Например, основанные на дополнительной ионизации высокотемпературных продуктов сгорания, выводимых из сопла реактивного лвигателя.
Зля дополнительной ионизации ис- 16.3. Маскировка сигнала плазменными образованиями 397 пользуются порошки алюминия, цезия, магния и других металлов в углеводородном топливе. Зги вещества вносятся в топливную композицию или распыляются за срезом сопла двигателя. Но все-таки время жизни ионизованных облаков, сформированных вслелствие взрыва или термических реакций, мало из-за диффузии, рекомбинации, прилипания заряженных частиц.
На эффективность ионных образований, создаваемых посредством рассеяния частиц химических веществ и последующей фотоионизации, сильно влияет влажность возлуха. Сами вещества небезопасны в обращении и хранении. Имеют немалую стоимость. Принципиально другие механизмы ионизации атмосферных газов основаны на использовании лазерного излучения.
Взаимодействуя с веществом, лазерный луч способен ионизировать атомы газов на пути распространения. Но чем больше степень ионизации. тем больше поглощение и рассеяние самого луча. Высокие уровни ионизации приводят к поглощению энергии и делают след существенно непрозрачным. Поэтому в литературе обсуждаются некоторые технические идеи и решения, основанные на применении пространственно распределенной системы лазеров, излучение которых фокусируют в заданном объеме пространства.
Интенсивность излучения каждого из лазеров невелика и не вызывает ионизации атмосферы и, как следствие, значительных потерь на трассе. Однако суммарный эффект действия излучений нескольких лазеров, сфокусированных в заданной области, может выделить в этой области энергию, достаточную для создания значительных плазменных образований. Разумеется, использование системы лазеров требует специальных устройств наведения и синхронизации, если лазеры импульсные. Лазерный луч может быть использован для формирования ионизированного следа относительно большой длины с ионизацией низкого уровня или для формирования высокоионизированного канала малой длины.
Для получения высокой ионизации на больших расстояниях в плотной газовой среде можно использовать маломощный лазер, созлаюший след с низкой ионизацией. Затем в этом следе мощный исполнительный разряд, увеличивающий ионизацию вдоль прямолинейного ионного канала, сформированного исходным лазерным лучом. Для такой предварительной ионизации могут быть использованы как непрерывные, так и импульсные лазеры. Импульсный режим имеет некоторые преимушества, Во-первых, импульсная система обеспечивает более высокие мгновенные уровни энергии, за счет чего може~ быль увеличена эффективная длина ионизированного канала.
Во-вторых, с течением времени от момента образования высокоионизированного 398 Глава 16. Маскирующие воздействия иа среду 101 3 Л~ =— г (16.31) где г — время (в секундах). Развиваются эти области, в основном, по законам диффузии. Во-вторых, области быстрых (релятивистских) электронов (()-частиц). Эти частицы излучаются радиоактивными продуктами леления. канала его исходная прямолинейная конфигурация будет постепенно искажаться за счет перемещений в поперечных направлениях. Поэтому периодическое гашение канала в импульсной системе позволяет подавить нестабильную ионизацию и повторно восстановить новый высокоионизированный канал точно опрелеленный, прямолинейный и сконцентрированный.
Степень ионизации, обусловленная лазерным лучом при формировании исходного следа («низкаяа), может составить при атмосферном давлении 10~~...!0" ионов/ем~. Концентрация ионов в лазерном слеле, повышенная за счет дополнительного разряда, может составить 10~~ ионов/смз. Эффективность лополнительной волны ионизирующего потенциала от высоковольтного генератора может быть увеличена за счет наложения пульсаций переменного тока достаточно высокой частоты на вершину импульса генератора (например, частота пульсаций 100 кГц позволяет создать -20 циклов переменной составляющей на длительности лазерного импульса ! 00 мкс). Самый мощный источник ионизации атмосферных газов — ядерный взрыв 12].
Взрывы на высотах ниже !6 км не вызывают продолжительной и устойчивой ионизации. Поэтому они нс оказывают существенного влияния на условия распространения ралиоволн. Области сильного поглощения и отражения могут образовываться при наземных взрывах. Но они связаны не с ионизацией, а с выбросом в атмосферу большого количества пыли, водяного пара и аэрозолей. При взрывах на больших высотах порядка 40/..50 км образуются устойчивые области с невысокой концентрацией электронов Л!-(10'а...10ц) 1/мз.
При этом на ионизацию атмосферных газов расходуется (10.,80)% энергии высотного ядерного взрыва. Эти области могут существовать несколько часов. В первом приближении можно рассматривать ионизованные области двух видов. Во-первых, области с преобладанием медленных электронов. Эти электроны образуются вследствие ионизации срелы тепловыми рентгеновскими лучами. Поперечники этих областей составляют сотни километров.
Концентрация электронов в них убывает со временем: 399 16.3. Маскировка сигнала плазменными образованиями Быстрые электроны захватываются магнитным полем Земли (рис. 16.22.) В результате ионизация приобретает глобальный характер. На электроны в магнитном поле действует сила Лоренца: (16. 32) Гю е(1"и Щ, гле е — заряд электрона; )г — вектор его скорости; Н вЂ” вектор напряженности магнитно~о поля Земли.
Траектория матнитнмй полюс Рнс. !б. 22. Траектории электронов в магнитном поле Зелти Если бы магнитное поле было солиноидально, электроны двигались бы по цилиндрической спирали (Гнормальна к Ги Н) с постоянным шагом и ралиусом цилиндра (ларморовским радиусом): т)г г= —, еН где т — масса электрона. В неоднородном магнитном поле, когда силовые линии сходятся под углами у, как на рис. 16.22, имеется тангенциальная составляюшая Нл создаюшая центростремительную силу для врашения электронов, и нормальная составляюшая Нл, выталкиваюшая электрон в зону с меньшей напряженностью поля. Поскольку скорость электронов при этом сложном движении почти не уменьшается, они начинаютдвигаться по коническим спиралям (рис. 16.22).
4ОО Глава 16. Маскирукииие воздействия иа среду Соотношение между Н, и Н„изменяются в пространстве. И это приволит к изменению составляюших вектора скорости электрона (рис. 16.22). При этом (16.34) о Н япос = — яп. (16. 35) Нв Поступательное движение электрона прекратится, когда выполнится условие в(пи= 1, т.е, когла откуда Н НО (16.36) яп ав Соотношение (16.36) означает, что электроны не могут проникать в области с высокой напряженностью магнитного поля. Достигнув этих областей, электроны меняют знак скорости. Образно говоря, магнитное ноле служит зеркалом лля электронов. Такие отражающие области располагаются в зонах магнитных полюсов Земли (рис. 16.23). Кроме движения к магнитным полюсам, электроны смешаются в направлении с востока на запад.
Это обусловлено неолнородностью магнитного поля по высоте. Таким образом, два эффекта — смешение к полюсам и лрейф с востока на запад обусловливают глобальный характер ионизации околоземною пространства в результате высотного ядерного взрыва. Ионизованные области вблизи полюсов способны сохраняться в течение нескольких дней Но концентрация быстрых электронов при таком глобальном их размывании невелика. Поэтому ионизация способна оказывать влияние только на работу РЭС метрового лиапазона. 16.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
