1 октября, 2007

Волосы ангела

Был Ясный день 27 октября 1954 г. На стадионе во Флоренции собралась многотысячная армия болельщиков - шел футбольный матч. На своем поле принимала гостей команда "Фиорентина". Через несколько минут произошел перерыв в футбольном матче. Десять тысяч удивленных зрителей, игроки и судьи встали и пристально смотрели на два объекта, пролетавшие над стадионом. Они двигались с очень большой скоростью по зигзагообразной траектории на небольшом расстоянии друг от друга, оставляя за собой огненно-белый след. Через некоторое время на землю начали падать белые блестящие паутинообразные хлопья. Болельщики, сидевшие на трибунах, ловили их, но они таяли в руках, превращаясь в студенистые комочки, от которых исходил специфический запах.

Структура вещества волос ангела

Один из студентов, пришедших на футбол, Альфредо Якопоцци, догадался намотать клубки на спичку, поместить их в герметичную емкость и отнести в университетскую лабораторию. Вскоре этот материал попал к директору Института химического анализа Флорентийского университета профессору Джиованни Каннери. Его коллега, профессор Данило Гоцци, сделал анализы загадочного вещества.

Он заявил: "Этот волокнистый материал обладает значительным сопротивлением на растяжение и скручивание. Будучи, подвергнут воздействию тепла, он темнеет и улетучивается, оставляя тающий прозрачный осадок. Анализ осадка показал содержание в нем бора, кремния, кальция и магния. Гипотетически это вещество могло быть чем-то вроде боро-кремниевого стекла".

С этого дня в летопись уфологии была вписана еще одна, захватывающая воображение, страница. Этому явлению дали имя - "Волосы ангела". В Италии оно получило название "кремниевая вата", а во Франции пользуются выражением "подарок Мадонны".

В 1967 г. советский популяризатор науки Б. В. Ляпунов получил из Новой Зеландии образцы "волос ангела" в запечатанной пробирке. Загадочное вещество объемом менее одной десятой кубического сантиметра подверглось всестороннему изучению.

Физик-радиометрист Л. В. Кириченко пришел к выводу, что предоставленное вещество "обнаруживает тонковолокнистое строение с толщиной отдельных волокон менее 0,1 микрона. Основная масса волокон спутана в комки или отдельные полупрозрачные "нити" толщиной порядка 20 микрон. Академик И. В. Петрянов-Соколов подводя итоги изучения вещества, заключил: "Проба представляет интерес как очень тонковолокнистое вещество и вряд ли является природным соединением".

Масс-спектрометрический анализ образцов, найденных в Крыму и Волгоградской области в 1990-96 гг., показал, что найденные волокнистые структуры (толщина волокон которых была в 1,5 раза тоньше обычного человеческого волоса) содержали барий, платина, висмут, вольфрам, молибден, технеций, рений, палладий, прометий, гадолиний, европий, тербий, гольмий, тантал и др.

Вероятно, исходя из наличия большого спектра редкоземельных химических элементов в атмосфере, сконцентрированных в упорядоченной протяженной структуре в виде треков или больших локальных образований, в ноябре 2002 г. в русский лексикон был введен термин "Химиотрасса".

ХИМИОТРАССЫ

Химиотрассы - новое явление в атмосфере, которое наблюдают во всем мире. Обычно продукты сгорания двигателей самолетов в виде инверсионного следа быстро рассеиваются, но в ряде случаев они достаточно долго сохраняются в атмосфере, непрерывно расширяясь, видоизменяясь, постепенно превращаясь в слоистые облака.

Химиотрассы не являются обычными продуктами сгорания двигателей самолетов, которые мы можем наблюдать в виде инверсионных следов каждый день. Есть вполне определенные различия в природе формирования, развития и поведении этих явлений, которые дают возможность проводить между ними четкую границу.

Инверсионный след состоит из мельчайших ледяных кристалликов, которые обычно образуются на высотах более 9 тыс. м. На более низких высотах они просто не могут сформироваться вне зависимости от типа и скорости самолета.

На высотах более 10 тыс. м инверсионные следы кажутся тонкими заостренными линиями (если наблюдатель смотрит вертикально вверх, перпендикулярно положению самолета). Обычно они исчезают в течение минуты и редко простираются на достаточное расстояние позади самолета.

Общий вид и строение нитевидных структур типа Паутина

Напротив, химиотрассы, создаваемые воздушными судами, наблюдаются на высотах от 2500 до 10 500 м. Обычно они проявляются в виде больших дымовых следов, имеющих тенденцию со временем становиться шире и плотнее. Они не испаряются и не теряют плотности. Параллельные химиотрассы в течение нескольких часов могут сливаться в большие перистые облака.

Эффект ослабления луча лазера продуктами горения спецсостава

Очень часто химиотрассы напоминают по форме рыбий хребет, состоящий из множества округлых сочленений. После появления химиотрассы голубое небо кажется испещренным паутинной сетью. Потом оно может стать пасмурным и даже серым. Многочисленные исследования показали, что в этом явлении большую роль играют свойства и распределение аэрозольных частиц в атмосфере.

АЭРОЗОЛЬ В АТМОСФЕРЕ

Неотъемлемой частью атмосферы являются аэрозольные частицы, которые в значительной степени определяют основные физико-химические свойства атмосферы. Даже в самых отдаленных от источников промышленного загрязнения районах, например в центральных районах Антарктиды, в одном куб. см воздуха содержится не менее 100 аэрозольных частиц.

Размеры атмосферных аэрозольных частиц меняются в широком диапазоне. Одним из важнейших открытий последних лет явилось обнаружение в атмосфере высокодисперсных частиц, размер которых составляет от тысячных до десятых долей микрона, и определение роли этих частиц в формировании среды обитания человека.

Облако нитевидных структур из углерода

Высокодисперсные аэрозольные частицы определяют также функционирование атмосферы как тепловой машины, преобразуя и отражая в космос энергию солнечного излучения. Они являются основными носителями атмосферного электричества и радиоактивности, служат ядрами конденсации воды в облаках, замутняют атмосферу, изменяя параметры ее прозрачности и ограничивая условия применимости оптических средств и систем различного назначения. В естественных условиях процессы образования высокодисперсных аэрозольных частиц регулируются медленно меняющимися метеорологическими условиями в атмосфере. Вымывание и удаление за счет гравитационного осаждения на подстилающую поверхность субмикронных частиц приводят к тому, что вся цепочка сложных и многообразных процессов образования высокодисперсных аэрозольных частиц находится в динамическом равновесии.

Однако при резких изменениях внешних условий, например при сильном дожде, динамическое равновесие, существующее до этого, нарушается и достаточно быстро устанавливается новое равновесное состояние с другими характеристиками. Из рассмотренной схемы образования и развития частиц атмосферного аэрозоля видно, что внесение дополнительного по сравнению с естественным количеством примесных газов приводит к увеличению образования паров аэрозолеобразующих соединений, к нарушению равновесного состояния атмосферной аэрозольной системы в целом.

В свою очередь, это приводит к изменению не только качества атмосферного воздуха, но и многих других физических характеристик атмосферы. Могут меняться ее прозрачность и электрические характеристики. Наиболее существенно такие изменения будут происходить вблизи источников загрязняющих веществ. В ряде случаев в результате загрязнения атмосферного воздуха и относительно быстрого нарушения динамики аэрозольных процессов могут происходить и глобальные изменения с плохо предсказуемыми последствиями.

АНОМАЛЬНЫЕ АТМОСФЕРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Темп искусственной трансформации свойств атмосферы непрерывно нарастает, и это заставляет уже сейчас думать как о неизбежных последствиях, так и контрмерах. Возможности человека и окружающего его мира адаптироваться к ухудшающимся условиям существования ограничены. Представление о том, в какой мере человек может управлять атмосферными процессами, стать властелином погоды, периодически менялось со временем.

Во время Второй мировой войны, 27 июля 1943 г., около полуночи, американские самолеты сбросили на Гамбург несколько тысяч тонн фугасных и зажигательных бомб. Город вспыхнул. Пожар по своей теплотворной способности был эквивалентен горению примерно миллиона тонн горючего. Налет был совершен в сухую устойчивую погоду, не предвещавшую развития конвекции, тем более, ночью. Однако нагретый воздух образовал над городом гигантский восходящий вихревой столб со скоростями в несколько десятков метров в секунду. О силе вихря можно судить по тому, с какой легкостью ураган выкорчевывал и высоко подбрасывал деревья. В несколько минут образовалось громадное кучево-дождевое облако, и начался ливневый дождь, который, однако, не смог погасить пожар, а лишь способствовал дезорганизации эвакуации населения и спасательных работ.

Атомная бомба, взорванная над Хиросимой 6 августа 1945 г., зажгла гигантский костер и вызвала бурю, завершившую уничтожение города. В марте 1969 г. во Вьетнаме над подожженными напалмом джунглями образовалось гигантское облако, которое разразилось ливнем, быстро погасившим начавшийся пожар.

Масштабы опытов по преднамеренному стимулированию конвекции в мирных целях более скромны. Жителям берегов р. Конго удавалось иногда создавать в засушливые времена на ограниченных площадях кучевые облака с ливнями, для чего они зажигали в подходящий момент заросли кустарника в саваннах.

Тем не менее, сама идея управлять погодой не была предана забвению. В 1931 г. исследователи из Нидерландов впервые сумели вызвать искусственный дождь, сбросив с самолета в переохлажденное облако размельченную твердую углекислоту. Однако эти опыты в то время не были оценены по достоинству. Правда, вертикальная протяженность облаков, подвергавшихся воздействию, и соответственно интенсивность осадков из них были сравнительно невелики.

Теория управления атмосферными процессами продвинулась далеко вперед в 1930-х гг. Очень многое в те годы было сделано в Советском Союзе.

В арсенале средств "холодной войны" появился новый термин "метеорологическая война". Так, еще в 1953 г. в бюллетене американского метеорологического общества было опубликовано выступление относительно возможностей, используя географическое положение Советского Союза, искусственно создать засуху над ним или, наоборот, залить его территорию дождями, не рискуя получить в ответ что-либо подобное.

На рубеже 1950-60-х гг. термин "метеорологическая война" временно исчез с горизонта. В то же время перспективы мирного использования методов управления облаками уже не казались такими призрачными, как десятилетие назад.

Ракеты, зенитная артиллерия, радиолокаторы уже встали на противоградовую защиту громадных территорий, причем результаты защиты в основном были успешными, хотя еще в отдельных ситуациях град прорывался сквозь защитный пушечный и ракетный огонь. Ряд аэродромов в настоящее время систематически раскрывается от переохлажденных туманов и низких облаков, искусственно создается кучевая облачность, очищаются от примесей локальные воздушные бассейны. Все это стало ныне реальностью, стоящей на прочной научной основе, что исключает возможность скомпрометировать идею управления погодой.

Эксперимент по прохождению электромагнитного излучения через облако ОРПО

Таким образом, совершенствуя технологии противоградовой и противотуманной защиты или воздействуя на атмосферу в военных целях, человек вводит в атмосферу несвойственные ей примеси, которые придают атмосфере новые свойства. Теперь восход солнца не только разгоняет на улицах большого города утренний туман, но и одновременно способствует фотохимическому превращению введенных примесей в другие, значительно более вредные для человека и окружающего животного и растительного мира, вызывая необычные явления в атмосфере.

ВОЕННЫЕ АСПЕКТЫ

Американский исследователь Майк Блейр в официальном докладе от 11 июня 2001 г. достаточно полно и убедительно представил физическую модель феномена образования химиотрасс, Основу химиотрасс составляют соли бария. Распыление этого химического вещества в верхних слоях атмосферы приводит к эффекту отражения радиоволн. Это явление позволяет наблюдать за объектами в трех измерениях.

Первоначально система трехмерного радарного слежения позволяла наблюдать только за объектами, находящимися на водной поверхности. Опыты с объектами на поверхности земли не удавались, так как требовались особые атмосферные условия, позволяющие канализировать высокочастотные сигналы подобно радиоволноводу.

Проблема была решена после того, как над территорией США начали распылять аэрозольную смесь из солей бария. Таким образом, атмосфера становилась пригодной для распространения высокочастотных сигналов на большие расстояния. Для получения трехмерной картинки также использовались спутники на орбите земли и сеть мощных компьютеров, обрабатывающих поступающую информацию.

Фрагмент системы "Туча"

Ряд исследователей объяснили этот эффект так. Химические и электрические особенности смеси не позволяют влаге рассеиваться в атмосфере, концентрируя ее вокруг аэрозольного облака. Такое состояние атмосферы является благоприятным для распространения высокочастотных сигналов. Если распылить бариевую смесь в виде линейной структуры от точки А до точки Б - это позволит наилучшим образом поддерживать связь между пунктами приема и передачи, несмотря на кривизну земли. Это в то же время обеспечивает лучший контроль над высокочастотными сигналами противника.

Однако это не единственное применение химиотрасс. Другой проект также основан на использовании солей бария и предназначен для управления погодой. Данный проект курируют ВВС США. В его основе лежат закономерности, впервые открытые ученым Николой Теслой. Этот проект также известен как HAARP, основой которого является манипулирование природными процессами. Об этом проекте известно немного, несмотря на то, что работы над ним начались уже в середине 1950-х гг.

По заявлению некоторых независимых исследователей, успешные испытания установок управления климатом по проекту HAARP были проведены в 1998 г. Ясно, что возможность управления погодой - ливневые дожди, ураганы, шквальные ветры, пылевые бури, засухи - могут поставить на колени любого противника без единого выстрела.

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И РАДИОЭЛЕКТРОННАЯ ЗАЩИТА

В Центральном научно-исследовательском радиотехническом институте имени академика А. Берга и в НИИ "Стали" разработана и применяется система защиты воздушных и наземных объектов от высокоточного оружия на основе результатов исследований искусственного изменения оптических и электрических свойств атмосферы. Этому предшествовали длительные и глубокие исследования взаимодействия различных высокодисперсионных нитевидных структур с различными видами излучений, включая видимый спектр.

В ходе серии экспериментов с применением нитевидных структур были получены большие объемы аэрозольных образований, а также установлено, что физические явления в отличие от процессов, обычно сопровождающих прохождение объектами атмосферы с гиперзвуковой скоростью существовали значительно большее время по сравнению с известными наблюдениями и экспериментальными фактами.

Различные структуры ОРПО

Огромный объем образования, длительное время существования, эффективное взаимодействие с электромагнитным излучением (ЭМИ) в широком диапазоне частот дали основание полагать, что открыто новое физические явление. Дальнейшее изучение показало, что это явление носит общий характер и наблюдается в земных условиях (при взрывах спецбоеприпасов и процессах горения специальных химических составов).

При создании исследовательской модели в качестве элементов, взаимодействующих с ЭМИ, были применены нитевидные структуры из проводящего материала, отношение длины к диаметру у которых более 5, а плотность на один-два порядка меньше плотности массивного образца из того же материала.

В экспериментах, проведенных в различных организациях для различных физических процессов, наблюдалось явление образования каустик. Обнаруженное впервые в геометрической оптике оно состоит в том, что сходящиеся лучи света в определенных точках пространства создают резкое увеличение светового потока. Оптико-механическая аналогия позволяет рассматривать геометрическую оптику в качестве модели механического движения невзаимодействующих частиц.

Различные структуры ОРПО

Качественный анализ показывает, что в системах из большого числа частиц со случайным распределением по скорости с неизбежностью должны возникать поверхности, характеризующиеся повышением плотности частиц - каустические поверхности. Момент образования и положение этих поверхностей определяется начальным распределением частиц по скоростям. Максимальной плотности следует ожидать на пересечении этих поверхностей. Поэтому образующиеся структуры должны иметь нитевидную форму.

Проведенные эксперименты подтвердили наличие ряда веществ, которые обладают способностью при определённых условиях формировать нитевидные структуры с плотностью на 1-2 порядка меньше плотности сплошного образца. Общий вид и строение нитевидных структур показаны на рис.

Как показали эксперименты, отражение электромагнитных волн от среды, заполненной нитевидными структурами типа "Паутина", невелико, степень ослабления ЭМИ на единице длины среды в диапазоне частот от оптического до радиолокационного составила 3-6 дБ/м, а приведённая поглощающая способность - 103-105 кв. м/кг.

Завеса из ОРПО, образующаяся при горении одного заряда.

Следует подчеркнуть, что характеристики ослабления практически не зависят от длины волны. Таким образом, результаты экспериментов подтвердили развитую теорию создания среды, обладающей свойством эффективно ослаблять падающее на нее электромагнитное излучение, практически не отражая его, что открывает благоприятные перспективы для использования этого метода в различных целях.

Рассматриваемые методы и средства воздействия имеют широкую область применения, например, использованием для целей радиоэлектронного противодействия (РЭП), а именно, за счет снижения заметности объектов защиты путем формирования пространственно-протяженных помех.

РАДИОЭЛЕКТРОННАЯ ЗАЩИТА ВООРУЖЕНИЯ И ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ ОТ ВЫСОКОТОЧНОГО ОРУЖИЯ

Появление высокоточного оружия в арсенале средств вооруженной борьбы в значительной мере революционизировало формы и методы ведения боевых действий на суше, на море и в воздухе.

В соответствии с существующей классификацией министерства обороны США различают, по меньшей мере, пять типов целей для эффективного огневого поражения. К таковым относятся: стационарные подземные бункеры; укрепленные сооружения, мосты и т.п.; стационарные: здания, промышленные предприятия, дороги; бронированные мобильные - танки, бронированные машины, артиллерия; мобильные - автомобили; объекты РЛС.

Танк сегодня является основной целью для вероятного противника на поле боя. Для поражения такой важной цели во многих армиях мира создано огромнейшее количество противотанковых средств, которые успешно обеспечивают прожигание брони толщиной вплоть до 1,5 метра. Принимая во внимание этот важный фактор, 29 сентября 2006 г. в министерстве обороны Израиля было принято решение свернуть производство танков "Меркава" и через 4 года окончательно его прекратить. Это был самый дорогостоящий проект израильской оборонной промышленности. Начиная с 1969 г., когда началась реализация проекта "Меркава", государство потратило на него, по оценке министерства финансов, около 10 млрд. долл. Во время ливано-израильской войны выяснилось, что "самый неуязвимый танк в мире" уязвим для противотанковых ракет "Хизбаллы". Боевики выпустили по израильским танкам около 500 ракет. 47 "Меркав" были подбиты. Погибли 33 танкиста.

По сути дела, сегодня нереально создать даже многослойную броню, которую было бы трудно поразить современными противотанковыми средствами. Особенно уязвимы боевые бронированные машины на марше, когда они надежно выявляются с вертолетов и самолетов и самостоятельно не могут активно противодействовать противнику с воздуха.

Остается только одна возможность предотвратить поражение боевых бронированных машин в таких условиях - обеспечить его маскировку так, чтобы противнику было затруднительно или невозможно его обнаружить и точно навести противотанковое оружие, снабженное чувствительной оптоэлектроникой.

Новые технологии ослабления электромагнитного и оптического излучения позволяют снизить заметность объектов на 10-30 дБ. При этом максимальное ослабление излучения выводит объект на уровень фона. Отличительной особенностью данной технологии является слабая зависимость поглощающей способности от длины волны падающего излучения.

Время формирования ОРПО (объемно-распределенные поглощающие образования) в зависимости от требуемого объема составляет 0,1-2 с (при продолжительности существования до 30 мин). Коэффициент поглощения ОРПО составляет до 20 дБ и практически не зависит от длины волны.

Различные структуры ОРПО

В отличие от обычных дымовых и аэрозольных составов объемно-распределенные поглощающие образования обладают рядом особенностей:

ослабляющие электромагнитное излучение элементы имеют нитевидную форму, что обеспечивает значительно ослабляющую способность по сравнению с дымовыми или аэрозольными составами, сформированными на основе частиц сферической формы;

плотность нитевидных структур (за счет рыхлой структуры) на 1-2 порядка меньше, чем плотность материала исходного образца, в частности, плотности частиц дыма. Это обуславливает значительно большее время их существования во взвешенном состоянии;

указанные выше свойства нитевидных структур приводят к тому, что при сравнительно небольшом удлинении ослабляющие характеристики практически не зависят от длины волны, отражение от ОРПО пренебрежимо мало и, таким образом, созданная среда обладает хорошими поглощающими способностями в широком диапазоне частот. Следует также отметить, что обычные дымовые завесы работоспособны только в ИК и оптическом диапазонах частот.

Высказанные выше положения наглядно иллюстрирует ослабление лазерного луча средой в процессе быстрого горения смеси пороха и специального состава, при этом ослабление излучения на 20 дБ происходит на расстоянии 2 см. Время формирования такой среды составляет 0,2 с, а продолжительность существования - до 30 мин.

Для защиты объектов в инфракрасном, оптическом и ультрафиолетовом диапазонах может быть предложен способ, заключающийся в снижении заметности выхлопных труб и факелов продуктов горения. В этом случае за счет тепловой энергии газов в результате физико-химических превращений формируется среда из нитевидных структур, поглощающая электромагнитное излучение.

При этом уровень излучения ослабляется в 10-1000 раз. При небольших значениях ослабления (10 раз) снижается требование к использованию тепловых ложных целей или ловушек. Максимальное ослабление излучения выводит объект на уровень фона, когда не требуется использование ложных целей и ловушек, либо существенно уменьшается их расход. Специально разработанное устройство за очень короткое время инжектирует поглощающее образование в атмосфере и тем самым создает помеху на пути атаки огневых средств, обеспечивает защиту объекта во всем диапазоне заданных частот. В этом случае формирование активной зоны происходит вне объекта с участием набегающего воздушного потока. В отличие от снижения заметности только локальных источников электромагнитного излучения, защищается весь объект целиком.

Системы защиты на основе ОРПО обладают определенными преимуществами по сравнению с традиционными. Они обеспечивают защиту в широком диапазоне частот без существенного увеличения массы системы. Возможно создание сверхпротяженных образований (по длине до 3 тыс. м и с шириной до 100 м), что позволяет осуществить групповую защиту. Например, защиту позиций РТВ и ЗРВ, колонны боевых бронированных машин, комплексов наземных сооружений и важнейших элементов военной инфраструктуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведенных исследований и экспериментов получены результаты, которые убедительно доказывают очевидную связь процессов, происходящих в атмосфере, приводящих к феномену "волос ангела" и уникальных технологий основанных на этих физико-химических принципах. Результаты экспериментов показали, что разработанные устройства и достигнутые эффекты от их применения могут стать важными составляющими элементами систем защиты от высокоточного оружия и инфраструктуры создающейся системы воздушно-космической обороны государства.

Безусловно, что это научно-техническое направление находится в начальной стадии развития и открывает широкий простор для специалистов и ученых в области исследований атмосферных образований и их свойств для нужд обороны и других секторов экономики.