Вот и цели можно узнавать по их портретам. Правда, это не живописный портрет и даже не фотокарточка. Для опознания цели нам нужен специфический «радиолокационный портрет». Создают его следующим образом. Берут какую-нибудь цель и везут на специальный полигон. Там ее закрепляют на подставке и поворачивают в разные стороны. В каждом положении цели включают радиолокационную станцию и записывают отраженный сигнал. А его величина сильно зависит от угла, под которым мы облучаем цель. Для некоторых углов отраженный сигнал велик, для других мал. Самый слабый отраженный сигнал получается при наблюдении «с носа», когда цель повернута к нам своим заостренным концом. А если цель развернуть так, что ее боковая поверхность будет перпендикулярна направлению наблюдения, то отраженный сигнал будет максимальным.
Нарисуем теперь прямоугольную систему координат и будем откладывать по горизонтальной оси угол поворота цели, а по вертикальной — величину отраженного сигнала. Получим волнообразную кривую, у которой будут и широкие плавные подъемы, и узкие выбросы, и глубокие провалы. Это диаграмма обратного отражения цели, или ее радиолокационный портрет. Можно использовать и другую систему координат — круговую или полярную Тогда угол поворота нужно откладывать по дуге окружности, а величину отраженного сигнала по радиусу, соответствующему этому углу. При этом мы получим круговую диаграмму обратного отражения, которая будет иметь вид замкнутой кривой. Однако чередование максимумов и минимумов на ней, характерное именно для этой цели, сохранится. Такая круговая диаграмма напоминает цветок. Если цель гладкая, как например головная часть ракеты, то диаграмма имеет 3–4 больших лепестка и похожа на цветок мака. У сложных целей, таких как самолет или спутник, которые имеют много выступающих элементов, антенн, острых граней и углов, радиолокационный портрет скорее всего напоминает ромашку.
Итак, портрет готов. Точно так же можно снять портреты и других радиолокационных целей. Если цель очень велика или ее нельзя привезти на полигон, то портрет можно снять и по модели. Делают точную уменьшенную копню цели и исследуют ее на полигоне. Правда, при этом и длина волны радиолокатора должна быть уменьшена во столько же раз, во сколько мы уменьшили цель. Тогда портрет получается точно таким же, как если бы мы наблюдали саму цель.
Теперь собираем все портреты в альбом и пишем на обложке: «Каталог наблюдаемых объектов для N-ской радиолокационной станции, работающей на частоте Fо». А нельзя ли использовать этот каталог для станций, работающих на других частотах? К сожалению, нет. Попробуем изменить частоту зондирующего сигнала и посмотрим, что получится. Для гладкой цели характер радиолокационного портрета при небольшом изменении частоты практически не меняется. Число максимумов остается тем же, разве что их амплитуда и расположение слегка изменяется. А вот для целей сложной конфигурации даже незначительное изменение частоты радиолокационного сигнала может резко изменить портрет. И число максимумов, и их взаимное расположение, и их величина — все станет другим. Так что для каждой частоты приходится составлять свои каталоги.
А как представляют себе специалисты использование такого каталога, когда им нужно опознать цель? Иностранные специалисты различают два случая.
Пусть цель не стабилизирована, то есть кувыркается со скоростью, скажем, 10 оборотов в минуту. Тогда, фиксируя величину отраженного сигнала, за минуту можно записать 10 полных радиолокационных портретов. На ленте с устройства для записи сигнала получается цепочка последовательно записанных портретов. Эксперты рекомендуют выбрать тот портрет, который получился лучше всего [20], и затем обратиться к каталогу.
Если один из имеющихся в каталоге портретов точно совпадает с сигналом, то значит именно эта цель попала в поле зрения радиолокационной станции. Но так бывает не всегда. Точнее говоря, почти всегда бывает не так. Реально снятый портрет чаще всего не совпадает в точности ни с одним из эталонных. По общему характеру он очень похож вот на этот, но на нем три лишних пичка. Эти пички имеются на другом эталонном портрете, но зато его главный максимум уполз влево. В печати описывается несколько критериев идентификации эталонных реальных портретов, но все они допускают наличие неопределенности. Выбирая самый похожий портрет, можно допустить ошибку. В наихудшем случае реально снятый портрет одинаково похож на два эталона сразу. Тут остается сказать, что цель больше всего похожа на эталонный № 14 и № 27, а какой именно объект наблюдается неизвестно. Специалисты по теории вероятности предлагают в таких случаях бросать монетку или игральную кость. Эти беспристрастные судьи и определяют, какая цель наблюдается. А если будет ошибка? Ничего не поделаешь, приходится смириться.
Почему же это происходит? Если не учитывать неполадки самой станции, то остаются две главные причины. Первая — уже знакомый нам шум. Это он может приписать к портрету лишние пички или срезать закономерный максимум. Методы борьбы с ним уже известны. Вторая причина такова. Траектория объекта относительно радиолокационной станции может быть расположена так, что реальный портрет снимается под другим ракурсом, чем эталонный. Это похоже на попытку узнать человека в профиль, имея только его фотографию в фас. Как считают зарубежные специалисты, с этой весьма сложной задачей может справиться только вычислительная машина, да и то только в том случае, если известны характер кувыркания и его форма. Тогда в ряде случаев можно получить портрет цели в нужной нам плоскости и произвести опознавание цели.
Значительно труднее опознать цель, если она стабилизирована. Представьте себе, что Вы попали в автомобильный салон или в павильон машиностроения на ВДНХ. Перед Вами на круглых подставках вращаются сверкающие свежим лаком новенькие автомобили. За один оборот подставки можно, не сходя с места, осмотреть интересующую Вас машину со всех сторон. Это аналог кувыркающейся цели. Ну а теперь встаньте на обочине шоссе и понаблюдайте за проходящими машинами. Приближающийся автомобиль Вы видите только спереди, удаляющийся — только сзади. Когда автомобиль проносится мимо, можно успеть увидеть одну боковую сторону. Вот это аналог стабилизированной цели.
Чтобы получить портрет такой цели, станция должна наблюдать за ней очень долгое время, да и в этом случае не всегда получается полный портрет. Проводить опознавание цели становится очень трудно. Полученный отрезок портрета может быть похож на различные участки разных эталонных портретов. Больше неопределенность, больше вероятность ошибки. Для исправления положения можно использовать данные, полученные со стороны. В одном из специальных иностранных журналов предлагается изучать траекторию цели, тогда можно отбросить эталонные портреты целей, имеющих другие траектории. Есть и другие вспомогательные методы. Но и при таких ухищрениях опознавание стабилизированных целей, по мнению зарубежных специалистов, менее надежно, чем опознавание кувыркающихся объектов. Это обстоятельство — еще один аргумент в пользу применения стабилизированных целей (головных частей ракеты и спутников).
Рассматривали иностранные специалисты и такую задачу. Полученный портрет абсолютно не похож ни на один из эталонных. Значит появилась новая цель, которая еще не попала в каталог. Занесем ее пока условно. Встретив эту цель в следующий раз, мы уже «узнаем» нашу знакомую «незнакомку». И правда, незнакомка, так как по существу мы о ней ничего не знаем, но даже простая регистрация пролета цели по той или иной траектории иногда может иметь большое значение. В космическое пространство несущественных объектов не запускают — дорогое удовольствие. Так что и такое опознавание приносит пользу.
Вот, в общих чертах мы и познакомились, как специалисты пытаются опознавать цели по отраженным от них радиолокационным сигналам. Конечно, рассказ получился не очень полный и подробный. Но в популярной книжке и не обязательно разбирать подробности, а основные идеи, подсказывающие пути решения этой сложной задачи, здесь приведены.