продолжение

4. Работы по проекту «Терра-3» и создание ЦКБ «Луч»

Пока физики и инженеры работали над совершен¬ствованием лазеров, в ОКБ «Вымпел» под руководст¬вом О.А.Ушакова в 1967-1969 гг. разрабатывался (конечно, с участием ученых) эскизный проект НЭК «Тер¬ра-3». Непо-средственным руководителем разработки проекта был военный инженер Н.Н.Шахонский (впоследствии генерал-майор), прикомандированный Мини¬стерством обороны к ОКБ «Вымпел», а затем многие годы работавший в ЦКБ «Луч» (в настоящее время ФНЦ «НПО "Астрофизика"»). Проект создавался в условиях, когда далеко не полностью были ясны возможности со¬здания лазеров, отсутствовали данные по уязвимости ГЧБР, стойкости оптики к лазерному излучению, не ясны были и возможности прохождения лазерных пуч¬ков с высокими мощностью и энергией через атмосферу.

Возникало множество вопросов, в первую очередь о том, как сформировать остронаправленный луч лазерного излучения, как его быстро и точно (ведь требовалось прямое попадание) навести на летящую со скоростью 3 - 4 км/с ГЧБР. На первом этапе работа, в основном, сводилась к расширению перечня неясных и требующих проработки проблем. Быстро выявилось, что основными проблемами НЭК (помимо создания мощного лазера) были выполнение требований по точности наведения луча (несколько угловых секунд), а также создание оптики, способной без разрушения выдержать мощный лазерный импульс. При реализации первого варианта проекта НЭК «Терра-3» в ОКБ «Вымпел» планировались, как выяснилось, нереально высокие значения стойкости оптики к лазерному излучению. С появлением более мощных лазеров в экспериментах, проводи¬мых во ВНИИЭФе, обнаружилось, что оптика (оптическое стекло и оптические покрытия) не выдерживает высоких интенсивностей лазерного излучения. Пришлось принимать срочные меры. Широкая программа работ по созданию более устойчивой к мощному излучению оптики выполнялась в ГОИ, где были детально изучены (под руководством А.М. Бонч-Бруевича и Г.Т. Петровского) процессы ее разрушения и факторы, определяющие ее стойкость. Родилось новое направление в оптике - так называемая силовая оптика. Была начата программа создания оптики, выдерживающей интенсивные потоки лазерного излучения.

В разработке эскизного проекта НЭК участвовали многие научно-исследовательские институты и конструкторские бюро, в первую очередь предприятия оборонных отраслей промышленности. Требовали решения и разнообразные нелазерные проблемы, такие, например, как создание сверхточных приводов для крупногабаритных зеркал, высокочувствительных фотоприемников для системы точного наведения луча, защита точной оптики от воздействия ударной волны при взрыве многотонных зарядов ВВ в лазерах. Разумеется, создание НЭК на Балхашском полигоне было бы невозможно без прямого участия в этой работе военных. Проект активно поддерживал ведавший вопросами ПРО начальник Главного управления Министерства обороны СССР генерал-полковник Г.Ф. Байдуков - национальный герой, участник знаменитого, первого в истории авиации перелета из Москвы в США через Северный полюс.

В 1967 г. достигнутые в экспериментах энергии ФДЛ приблизились уже к 1000 Дж в импульсе. Выяснилось, однако, что, генерируя значительную энергию, эти лазеры не позволяли получить ожидавшийся и требуемый от них узкий луч. В лазерах возникали оптические неоднородности, приводившие к расширению луча. А ведь только остронаправленным лучом можно доставить лазерную энергию на сколько-нибудь значительные расстояния. В экспериментах угол расходимости оказывался примерно в 100 раз большим, чем ожидалось, что делало невозможным создание системы. Идея лазерного ПРО рушилась!

В ФИАНе под непосредственным руководством Н.Г. Басова и с участием ученых ВНИИЭФа и ГОИ начались исследования причин столь неблагоприятной расходимости излучения взрывных ФДЛ и поиски средств для ее уменьшения. Н.Г.Басов и О.А.Ушаков были крайне озабочены сложившимся положением. Надо было в короткие сроки найти выход из тупика. Был организован «мозговой штурм», в результате которого родилось предложение Н.Г. Басова и И.И. Собельмана об использовании двухкаскадной схемы лазерной установки, в которой из¬лучение многих ФДЛ 1-го каскада с «плохой» расходимостью с помощью специальной оптической системы направлялось в лазер-преобразователь (ВКР-лазер) 2-го каскада [13]. Ожидалось, что вследствие высокого коэффициента полезного действия оптические искажения в активной среде такого лазера будут незначительными и, следовательно, выходное излучение - остронаправленным. Накачка ВКР-лазера могла проводиться одновременно несколькими взрывными лазерами, поэтому его также называли «сумматором» [13]. Длина волны ВКР-лазера определялась не только длиной волны накачки ФДЛ, но зависела и от вещества, в котором происходит комбинационное рассеяние. В дальнейшем усилиями ученых ФИАНа и ВНИИЭФа выяснилось, что меньшими потерями в атмосфере при накачке йодными ФДЛ обладает излучение ВКР-лазера на жидком кислороде, что и обусловило его применение, несмотря на значительные неудобства работы с большими объемами по¬жароопасного жидкого кислорода.

ВКР-лазер 2-го каскада представлял собой криостат с оптическими окнами для ввода и вывода излучения либо, в случае применения сжатых газов, толстостенную прочную камеру, которая способна выдержать давление газа порядка 50 - 100 атм, также снабженную оптическими окнами для ввода и вывода излучения и оптическим резонатором. Требовалось создать ВКР-лазеры с энергетикой примерно в миллион раз более высокой, чем достигнутая в первых установках на лабораторных стендах ФИАНа. Идея сумматора была принята к реализации и использована ОКБ «Вымпел» при доработке эскизного проекта НЭК «Терра-3». Были начаты программа детальных исследований и, несколько позже (в начале 70-х годов), разработка конструкций мощных экспериментальных ВКР-лазеров АЖ4-Т (энергия импульса 104 Дж) и АЖ5-Т (105 Дж), методов и оптимальных оптических систем для ввода и вывода изучения. Эти работы были выполнены в ЦКБ «Луч» в подразделении В.К. Орлова под руководством Е.М. Земскова [14]. Для передачи из¬лучения первичных лазеров в сумматор использовались составные (до сотен зеркал) зеркальные панели пло-щадью около 10 м^2.

В 1968 г. эскизный проект НЭК «Терра-3» рассматривался рядом экспертных и научно-технических советов. Теперь очевидно, что в проекте были приняты слишком оптимистические оценки по многим вопросам, требовавшие дальнейшего уточнения и подтверждения крупномасштабными экспериментами, однако в те годы эти вопросы еще не были достаточно глубоко изучены. Самым слабым местом проекта были, как оказалось впоследствии, заниженные оптимистические оценки лазерной энергии, необходимой для поражения ГЧБР. Были, конечно, и другие слабые места. В целом направление работ и проект НЭК были одобрены, хотя некоторые крупные ученые достаточно скептически оценивали перспективы лазерного направления в ПРО. Но никто из критиковавших не мог (или не решался) конкретно указать на принципиальные недостатки проекта и критика носила характер частных замечаний.

При этом хорошо финансировавшаяся, успешная работа по достижению предельно высоких характеристик лазеров, конечно, увлекала многих ученых и администраторов. Сыграл свою роль и высокий авторитет руководителей программы, в первую очередь Н.Г. Басова и Ю.Б. Харитона. Руководство военно-промышленного комплекса (Д.Ф. Устинов, Л.В. Смирнов, С.А. Зверев) и военные, очевидно, верили в реальность задуманного и наращивали финансирование работ. По крайней мере, они, даже если и видели рискованный характер проекта, не шли на его ограничение. Ведь программа ПРО остава¬лась сверхактуальной, и руководство боялось «упустить» какое-нибудь направление в ней, которое могло бы привести к созданию реальных боевых систем. С другой стороны, постепенно становилось ясным, что программа требует достаточно длительного этапа исследований и крупномасштабных экспериментов, создания многих новых технологий, развития специальной экспериментально-стендовой базы и новых производств, а следовательно, значительного времени.

В 1967-1968 гг. Г.В.Кисунько и системным разработчикам ПРО из ОКБ «Вымпел» стало ясно, что лазерное оружие для ПРО - дело не слишком близкого будущего, от них же правительство требовало создания систем ПРО уже в ближайшее время [2], поэтому их интерес к лазерному проекту стал падать. Однако коллективы разработчиков лазерного направления уже сформировались, масштабы и объемы финансирования этих работ возрастали, в программу были вовлечены ведущие инcтитуты, а относительно быстрый и значительный прогресс в создании мощных взрывных йодных ФДЛ в те годы давал определенные основания для оптимизма.

Росло и понимание комплексности и сложности проблемы, требовавшей специальной организации работ. В конце 1968 г. возникли предложения о реорганизации работ и выводе их из ОКБ «Вымпел», занятого созданием в первую очередь ракетных систем ПРО. Активным инициатором такой реорганизации был руководитель лазерного направления в ОКБ «Вымпел» О.А. Ушаков. Он был заинтересован не только в развитии этого направления: предусматривалось и создание специализированной лазерной фирмы, нацеленной на тематику ПРО, и О.А. Ушаков не без оснований рассчитывал стать ее главой. Где-то «за кадром» маячила фигура Н.Д. Устинова, который, впрочем, явно нигде в планах реорганизации не фигурировал.

Для выполнения конструкторских работ по лазерному локатору ЛЭ-1 и было решено создать в Москве на основе коллектива разработчиков лазерных систем из ОКБ «Вымпел» (СКБ-56) новое специализированное конструкторское бюро, получившее название ЦКБ «Луч». Министр оборонной промышленности СССР С.А. Зверев подчеркивал кон-структорский характер предстоящих работ этого предприятия, полагая, очевидно, что научные проблемы, стоящие перед ним, в основном уже решены или решаются учеными АН СССР, ВНИИЭФа и ГОИ. (Будущее показало ошибочность этого предположения, и ЦКБ «Луч», впоследствии переименованное в ЦКБ «Астрофизика», во многом стало и научной организацией прикладного характера.)

В течение нескольких месяцев с привлечением научных руководителей программ из ОКБ «Вымпел», ФИАНа, ВНИИЭФа, ГОИ, а также представителей Министерства обороны СССР, был подготовлен проект Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР, предусматривавшего развертывание на Балхашском полигоне научно-экспериментального стрельбового лазерного комплекса, а также ряд организационных мер, включая создание в составе Министерства оборонной промышленности специализированной лазерной конструкторской фирмы - ЦКБ «Луч». Для этого из ОКБ «Вымпел», входившего в состав Министерства радиопромышленности, выделялись под-разделение О.А. Ушакова (СКБ-56) и опытный завод. Предусматривались также продолжение в ЦКБ «Луч» работ по созданию лазерного локатора ЛЭ-1 и выполнение разработанных под руководством Н.Г.Басова программ исследований в институтах АН СССР и в промышленности. После «шлифовки» проекта в ВПК он был утвержден осенью 1969 г.

Директором вновь созданного для конструкторской реализации лазерной программы ЦКБ «Луч» был назначен опытный работник оптической отрасли И.В. Птицын, который на предыдущих должностях показал способность обеспечивать быстрое развитие и строительство материально-технической базы своего предприятия. Главным конструктором ЦКБ «Луч» и руководителем проекта НЭК «Терра-3» совершенно неожиданно был назначен работавший в одном из оборонных конструк¬торских бюро опытный конструктор-ракетчик М.Г. Васин, который никогда ранее не занимался лазерами и лазерными системами. Его назначение свидетельствовало о том, что руководство военно-промышленного комплекса считало принципиальные научно-технические проблемы лазерного ПРО решенными и возлагало на вновь созданную организацию в основном грамотное конструкторско-техническое оформление этих решений. Будущее показало глубокую ошибочность этого мнения, сформировавшегося под влиянием оптимистических прогнозов и докладов многих ученых и конструкторов.

Совершенно неожиданно для себя О.А. Ушаков оказался в тяжелом положении. Человек, отдавший несколько лет своей жизни развитию и организации работ по лазерным системам для ПРО в ОКБ «Вымпел», был устранен от руководства ими. Известно, что О.А. Ушаков был требователен к своим сотрудникам и не стеснялся «разносить» их за упущения. А ведь у него в подчинении находились Н.Д. Устинов и ряд его сподвижников ...

Директор ЦКБ «Луч» И.В. Птицын был энергичным и, как принято говорить, «пробивным» администратором и хозяйственником. Он смог (конечно, при большой поддержке «сверху») быстро развернуть на окраине Москвы строительство комплекса зданий для вновь создаваемого предприятия и решить многие другие вопросы его организационного и хозяйственного становления. К сожалению, И.В.Птицын, часто не проявляя чувства такта, с трудом находил общий язык с учеными и конструкторами, что через несколько лет и стало причиной его вынужденного ухода с поста директора, когда задачи первоначального материального становления фирмы были им успешно решены.

Заместителями М.Г. Васина стали возглавившие основные подразделения (и направления работ) В.Ф. Морсков (система наведения лазерного луча комплекса «Терра-3»), Н.Д. Устинов (лазерная локация, включая локатор ЛЭ-1), В.К.Орлов (мощные лазеры). Теоретический отдел ЦКБ возглавил крупный специалист по теории обработки сигналов (в том числе, лазерных) П.А. Бакут.

Известный ученый и конструктор, лауреат Ленинской премии В.К. Орлов, ранее работавший в исследовательском центре атомной промышленности, был по инициативе Н.Г. Басова и О.Н. Крохина приглашен в ОКБ «Вымпел» в 1969 г. Ему удалось быстро создать команду инженеров-физиков, успешно справившуюся в последующие годы с разработкой целого ряда мощных лазеров, включая и ФДЛ. В этот коллектив вошли ведущие специалисты ОКБ «Вымпел» (Е.М. Земсков, В.М. Казанский, И.С. Маршак и др.), а также других предприятий. В 1970¬1971 гг. на работу в ЦКБ «Луч» были приглашены крупные специалисты, доктора наук Г.Г.Долгов-Савельев из Института ядерной физики СО АН СССР, Л.А. Васильев из научно-исследовательского института космического профиля, А.К.Пискунов из Физи-ко-химического научно-исследовательского института им. Л.Я. Карпова, а также более молодые кандидаты наук Ю.И. Кружилин, Н.В. Чебуркин (ученик академика Р.В.Хохлова) и другие, ставшие впоследствии руководителями не только направлений, но и предприятий.

Специалисты ЦКБ «Луч» продолжили начатые ОКБ «Вымпел» совместные работы с учеными ФИАНа, ВНИИЭФа, ГОИ и других научных центров как по на¬правлениям, существовавшим до создания ЦКБ «Луч», так и в ряде новых лазерных направлений, разработка которых, как правило, инициировалась Н.Г.Басовым. С конца 1969 г. мозговым центром всей программы стал научно-технический совет (НТС) под руководством Н.Г. Басова. В течение 10 лет НТС работал очень энергично и продуктивно, регулярно обсуждая как состояние и результаты проводимых исследований, так и новые предложения. Душой НТС был его председатель Н.Г. Басов. В состав совета наряду с руководителями отдельных программ и направлений работ, о которых сказано выше (Ю.Б. Харитон, С.Б. Кормер, А.И. Павловский, М.Г. Васин), вошли и представители других научно-исследовательских и конструкторских организаций: директор ГИПХа B.C. Шпак, руководители лазерных отделов ГОИ А.М. Бонч-Бруевич и А.А. Мак, директор ИФА А.М. Обухов, руководитель лазерного направления в Институте химической физики (ИХФ) АН СССР В.Л.Тальрозе, руководитель спецсектора Института физики Земли АН СССР П.В. Кевлишвили, представители Министерства обороны и Министерства оборонной промышленности. В работе совета иногда участвовали и другие крупные ученые. Помимо заседаний НТС практиковались еженедельные научно-технические совещания у Н.Г. Басова, на которых предварительно рассматривались новые идеи и проекты, искались пути разрешения постоянно возникавших научных и инженерных проблем. По мере развития лазерной науки и техники как в СССР, так и за рубежом НТС была сформирована обширная программа научных исследований по лазерам (электроионизационным, химическим импульсным и непрерывным, лазерам на комбинационном рассеянии), по изучению процессов воздей¬ствия лазерного излучения на материалы и военную технику, по распространению лазерного излучения в атмосфере, по линейной и нелинейной оптике лазеров и оптическим материалам, стойким к лазерному излучению. При этом, по крайней мере до середины 70-х годов, Н.Г. Басов направлял усилия ученых прежде всего на увеличение энергетики лазеров, и лишь позже задача повышения осевой яркости излучения (т. е. достижение не только высокой энергии излучения, но и предельно малой расходимости луча) была поставлена на повестку дня. Идея использования обращения волнового фронта для этой цели рассматривалась НТС сразу же после появления первых пионерских работ ФИАНа в этом направлении (правда, пользовались термином «динамические голограммы», а не «обращение волнового фронта»).

После создания ЦКБ «Луч», наряду с решением многих практических проблем становления и строительства новой фирмы, активно начались работы по созданию НЭК. Техническим проектом комплекса, работы по которому возглавил, по крайней мере номинально, М.Г. Васин (в разработке комплекса принимало участие множество организаций и специалистов), было определено, что НЭК «Терра-3», создаваемый на Балхашском полигоне, будет состоять из йодных взрывных ФДЛ, ВКР-лазера (сумматора) на жидком кислороде, системы наве¬дения излучения и аппаратуры управления комплексом.

Основные сооружения НЭК выполнялись из монолитного железобетона и особо прочных конструкций, чтобы выдерживать воздействие ударной волны и, возможно, осколков, возникающих при одновременном взрыве многих ФДЛ. Предусматривалось, что общая масса ВВ в лазерах может достигать 30 т. Здание системы наведения было удалено от площадки для взрывных лазеров и бункера ВКР-лазера на расстояние около 1 км для того, чтобы взрывная волна достигала здания, в котором находилась точная оптика системы наведения, уже после того, как импульс излучения уйдет к цели, а также чтобы защитить систему наведения от фрагментов лазера. Излучение от ВКР-лазера к системе наведения предполагалось передавать по подземному каналу, соединявшему здания. В начале 70-х годов военные строители начали возведение всех зданий и сооружений НЭК. Строительство шло, к счастью для разработчиков, достаточно медленно, что позволяло неоднократно вносить изменения в схему НЭК по мере более глубокого понимания характера проблем, выявлявшихся в ходе экспериментов.

Проектирование и изготовление системы наведения шло с участием специалистов ГОИ под руководством П.П. Захарова и специалистов ЛОМО, возглавляемых Р.М. Кашерининовым и Б.Я. Гутниковым. Высокоточное опорно-поворотное устройство оригинальной конструкции создавалось на заводе «Большевик». Для точного (с погрешностью порядка единиц угловых секунд) наведения мощного луча на цель применялась система «оптического нониуса» на основе вращающихся зеркальных клиньев. Высокоточные приводы и безлюфтовые редукторы для опорно-поворотных устройств разрабатывались в ЦНИИ автоматики и гидравлики с участием ученых Московского высшего технического училища им. Н.Э. Баумана. Оптический тракт мощного излучения был выполнен на зеркалах и не содержал «прозрачных» оптических элементов, которые могли бы быть разрушены этим излучением.

Проблема лучевой прочности оптики была одной из наиболее острых и заставляла неоднократно вносить изменения в схему НЭК. Первоначальный проект НЭК 1968 года опирался на данные о стойкости оптических материалов к лазерному излучению, полученные в лабораторных экспериментах с маломощными лазерами, когда лазерное пятно на оптике имело небольшие (порядка нескольких миллиметров) размеры. С помощью взрывных ФДЛ были проведены опыты на гораздо более крупных оптических элементах. Результаты испытаний оказались весьма неприятными для конструкторов: оптика большого диаметра и оптические покрытия в реальных условиях разрушались чаще и при значительно меньших потоках излучения, чем предсказывали первые лабораторные эксперименты. Потребовалось понять причины этого и создать новые материалы и технологии с увеличенной лучевой прочностью, а также специальное оборудование для обработки оптики и нанесения стойких покрытий.

Наибольшие потоки лазерного излучения должна была выдерживать выходная оптика ВКР-лазера. Уже в первых экспериментах с мощными ВКР-лазерами АЖ5-Т группой Е.М. Земскова в ЦКБ «Луч» было обнаружено, что эта оптика разрушается лазерным излучением большой интенсивности. Пришлось заменить оптическое стекло более дорогим и сложным в изготовлении, специально разработанным, особо стойким оптическим плавленым кварцем, который контактировал с жидким кислородом внутри кюветы лазера. В ГОИ под руководством Г.Т. Петровского была разработана технология изготовления дисков высшей чистоты из плавленого кварца диаметром около 1 м для ВКР-лазера.