Первые лабораторные исследования этого явления были проведены в 1900 году русским ученым Белопольским, а затем в 1907 году Голицыным. Белопольский использовал в качестве движущегося источника вращающиеся зеркяла. При движении зеркала источник света кажется движущимся со скоростью, вдвое превышающей скорость зеркала, так как при этом путь, проходимый светом от источника до наблюдателя, уменьшается вдвое быстрее, чем расстояние от наблюдателя до зеркала. Применяя остроумную конструкцию зеркал. Белопольский не только обнаружил в лаборатории эффект Допплера, но и с большой точностью подтвердил численные предсказания теории.
Метод Белопольского поясняет способ использования эффекта Допплера в радиолокации для различения движущихся целей от неподвижных.
Мы видим, как из эффекта Допплера следует, что частота радиоволн, отражающихся от предметов, движущихся по направлению к радиолокатору или от него, отличается от частоты, излучаемой радиолокатором. Это различие частоты зависит от отношения величины скорости удаления или приближения отражающего предмета к величине скорости света, то есть оно очень мало. Обычные радиоприемники не способны различить это изменение частоты. Они принимают одновременно сигналы неизмененной частоты, отраженные от неподвижных предметов, и сигналы измененной частоты, отраженные от движущихся целей.
Для использования эффекта Допплера были созданы специальные приемники. Эти приемники, благодаря применению особых устройств, почти совершенно не воспринимали радиоволны той частоты, которая излучается передатчиком локатора и отражается неподвижными предметами. Эти устройства пропускали в приемники в основном только сигналы измененной частоты, поэтому на экранах локатора, использующих эффект Допплера, сигналы, отраженные от движущихся целей, оказываются гораздо более сильными, чем сигналы от неподвижных предметов.
Благодаря этому на экране радиолокаторов четко выявляются силуэты движущихся машин, которые без применения эффекта Допплера сливаются с изображением окружающей местности.
Война локаторов
Крупные изобретения подготавливаются длительным развитием науки и техники. Радиолокация основана на общеизвестных принципах и использует приборы, находящиеся в массовом производстве в большинстве стран.
Поэтому кет ничего удивительного в том, что радиолокация одновременно развивалась во всех промышленных странах.
В 1939 году Германия имела уже около 6 000 локаторов, работавших на волнах длиной всего в 50 см. Во время известной Дюнкерк-ской операции в руки немцев попали образцы большинства типов английского оружия. В том числе они захватили и английские локаторы, работавшие на волнах в 3 - 4 метра. Немцы, увидев, что английские образцы локаторов были значительно хуже, чем имевшиеся у них, почти прекратили работы по освоению еще более коротких сантиметровых волн.
Однако ход войны показал, что и в этом случае заносчивость немцев привела их к крупнейшему поражению - они безнадежно отстали в развитии радиолокации.
Но в 1939 году превосходство немецких локаторов приводило к тому, что англичане и американцы во время массовых бомбардировок Германии теряли 10 - 12 процентов бомбардировщиков, принимавших участие в данной операции. Требовалось срочно найти способ борьбы с локаторами. Это было нелегкой задачей. Ведь прекратить отражение радиоволн от самолетов было невозможно.
Но ученые и в этом случае нашли хороший путь. Однажды, перед большим массированным налетом на Германию, одна из бомбардировочных эскадрилий получила приказ вместо бомб взять полный груз нового секретного оружия. Оружейные техники, заправлявшие машины, были удивлены Им было приказано грузить в самолеты какие-то легкие бумажные пачки, напоминающие пачки листовок.
Эскадрилья пошла в указанный район. И вот за несколько минут до того, как поднялись в воздух главные силы союзной бомбардировочной авиации, во многих районах германской противовоздушной обороны была объявлена воздушная тревога. Многочисленные локационные станции сообщили что с разных сторон огромные массы союзной авиации движутся по направлению к Рурскому бассейну, одному из важных промышленных районов Германии. По сообщениям оператордв, число самолетов достигало десятков тысяч. Началась паника. Все истребители были подняты в воздух, я немецкое командование не знало, где они больше всего нужны.
Прошел почти час. Горючее истребителей приходило к концу, а немецкое командование никак не могло понять тактики обнаруженных масс самолетов противника. Вместо того, чтобы сразу обрушиться на цель, они медленно крейсировали в тех районах, в которых их обнаружили. Паника в немецком штабе противовоздушной обороны возрастала, а в это время главные силы союзной авиации, совершив обход с севера, незаметно приблизились к Гамбургу и нанесли ему один из самых сокрушительных ударов. Немцы были ошеломлены, а союзники почти не имели потерь
Все выяснилось только утром. Жители деревень и селений нашли на своих полях бумажные ленты, оклеенные алюминиевыми полосками (Наряду с бумагой, оклеенной алюминиевыми полосами, в большом количестве сбрасывалась и обычная алюминиевая фольга). Союзные самолеты сбросили над Германией большое количество таких лент. Волны немецких локаторов отражались от них, и на экранах локаторов появились сигналы, похожие на те, которые создаются большими количествами самолетов.
Новое средство оказалось очень эффективным. С тех пор перед каждым полетом союзники сбрасывали большое количество металлизированной бумаги и тем дезорганизовывали противовоздушную оборону немцев. Металлизированная бумага сбрасывалась также с ведущих самолетов. При этом ведомые самолеты оказывались защищенными своеобразной "маскировочной сетью". Волны локаторов отражались от бумаги, операторы видели на экранах облака металлизированной бумаги и ие видели заслоненных ею самолетов. Благодаря этому потери бомбардировочных эскадрилий уменьшились в несколько раз.
Отметим, что современные локаторы, которые используют принцип Допплера для различения движущихся целей от неподвижных объектов, могут выделить изображения движущихся самолетов на фоне мешающих сигналов от почти неподвижных лент.
Другой способ борьбы с локацией, который также широко применялся, это создание помех для локаторов противника. Для этого нужно было иметь передатчик, который работал бы на волне локатора противника. Когда такой передатчик работает, то приемник локатора не сможет принять слабый отраженный сигнал, ибо его будут подавлять сравнительно более мощные сигналы, посылаемые мешающим передатчиком.
Имеется еще один путь, который также получил некоторое развитие во время войны, - это создание неотражающих покрытий.
Радиоволны отражаются от различных веществ по-разному: от одних хорошо, от других хуже. Существуют вещества, очень плохо отражающие радиоволны. Однако для того, чтобы отражение стало бы действительно малым, слой поглощающего вещества должен быть очень толстым. Это крайне осложняет применение покрытий, поэтому подобные методы не получили широкого распространения.
Прямую противоположность этого способа представляют специальные отражатели - особые конструкции, интенсивно отражающие локационные импульсы. Устанавливая такие конструкции на пустырях или на плотах среди озер, можно создать ложные цели, отвлекающие внимание бомбардировщиков противника.
Развитие техники вскоре позволило строить локаторы настолько легкие и небольшие по размерам, что стало возможным вооружать ими даже истребители. До этого истребители практически могли работать только днем. Поэтому немцы, после больших потерь во время крупных дневных налетов на Лондон в начале войны, быстро перешли к тактике ночных налетов.
После того, как истребители были вооружены локаторами, положение изменилось. Следуя указаниям локатора, летчик истребитель ночью сбивал бомбардировщик так же уверенно, как и днем, причем сам он даже находился в большей безопасности, так как немецкие бомбардировщики того времени не были снабжены локаторами и, не видели истребителя, не могли причинить ему вреда. Появление истребителей, вооруженных локаторами, прекратило массовые ночные налеты на Лондон.
Однако скоро и бомбардировщики получили специальные типы локаторов, с помощью которых стрелки могли успешно обнаруживать и уничтожать истребители. Началась борьба локаторов с локаторами.
Обе стороны начали снабжать свои самолеты специальными передатчиками, которые работали на той же волне, что я локатор противника, и препятствовали его работе. В этой борьбе побеждал более искусный и более подготовленный.
Союзники усиленно работали в области радиолокации. К моменту, когда Гитлер пустил в ход свое "секретное оружие" - самолеты-снаряды ФАУ-1, уже имелся новый радиоприбор, оказавшийся страшным врагом ФАУ-1. Это был необычный прибор. Он представлял собой генератор сантиметровых волн и помещался вместе с дополнительными устройствами внутри зенитных снарядов. В каждом снаряде находились о миниатюрных радиоламп и другие детали, а также питание и антенна. Как только снаряд после выстрела приближался на расстояние 15-20 метров к самолету, прибор, заключенный в снаряде, автоматически взрывал его, поражая самолет осколками. Эффективность огня зенитной артиллерии, орудия которой управляются локаторами и которые стреляют снарядами, несущими в небе радиовзрыватели, неизмеримо возросла. Для примера достаточно сказать, что к концу войны из каждых 100 самолетов-снарядов ФАУ-1 достигали района цели только четыре.
