Китайские учёные рассчитали способ обнаружения F-35 лазером с расстояния до 61 километра

Китайские исследователи рассчитали, что компактный лазерный локатор на основе однофотонного детектора теоретически сможет обнаруживать малозаметный истребитель F-35C на расстоянии до 61 километра ночью. Днём расчётная дальность уменьшается до 27,7 километра из-за фонового солнечного света. Пока речь идёт только о компьютерном моделировании — такой датчик не испытывали против настоящего самолёта.

Работу выполнили специалисты Китайской академии авиационных ракетных технологий, которая занимается разработкой авиационных ракет и систем наведения. Исследователи изучали возможность размещения компактного однофотонного лидара в головной части ракеты.

Лидар работает по принципу, похожему на радиолокатор, но вместо радиоволн посылает короткие лазерные импульсы. Часть света отражается от цели и возвращается к датчику. По времени возвращения сигнала можно определить расстояние и получить информацию о форме объекта.

Однофотонные детекторы способны регистрировать чрезвычайно слабый отражённый сигнал — вплоть до отдельных фотонов. Именно это позволяет теоретически использовать сравнительно небольшой лазер и оптику там, где обычному лидару потребовалось бы более мощное оборудование.

В модели использовался лазер с длиной волны 1064 нанометра, энергией одного импульса 1 миллиджоуль и приёмная оптика диаметром 100 миллиметров. Такие параметры исследователи выбрали с учётом ограничений по размерам, массе и энергопотреблению оборудования, которое потенциально можно разместить на ракете.

Расчёты учитывали ослабление лазерного излучения в атмосфере, рассеяние света, фоновое освещение неба, собственный шум детектора и короткое время, необходимое однофотонному датчику для восстановления после регистрации каждого фотона.

Для уверенного обнаружения цели исследователи определили минимальное соотношение полезного сигнала и шума около 8,8 децибела. В используемой модели этому соответствовало получение в среднем не менее 9,4 отражённых фотона.

Ночью, когда фонового света значительно меньше, расчётная максимальная дальность обнаружения F-35C достигла 61 километра. В дневных условиях она составила около 27,7 километра.

На расстоянии 27,7 километра модель также показала возможность определить глубину отдельных элементов цели с точностью примерно до 20 сантиметров и различать детали размером порядка 50 сантиметров поперёк направления наблюдения. Это означает, что в теории система может не только обнаружить объект, но и получить ограниченную информацию о его форме.

Малозаметность F-35 создавалась прежде всего для снижения заметности в радиолокационном диапазоне. Форма самолёта и радиопоглощающие материалы уменьшают количество радиоволн, возвращающихся к радару. Лидар использует намного более короткие световые волны, поэтому взаимодействует с поверхностью самолёта иначе.

Однако это не означает, что лазер автоматически решает проблему обнаружения малозаметных самолётов. У лидара есть существенное ограничение — очень узкий луч. Чтобы получить отражённый сигнал, систему необходимо достаточно точно направить на участок неба, где уже находится цель.

Радар способен одновременно контролировать намного больший объём пространства. Поэтому исследователи рассматривают лазерный датчик скорее как дополнительный инструмент для уточнения положения и сопровождения уже приблизительно обнаруженной цели, а не как самостоятельную замену дальнему радиолокатору.

На работу системы также будут влиять облака, дождь, туман, аэрозоли и другие атмосферные условия. Они рассеивают и поглощают лазерное излучение и могут значительно уменьшить реальную дальность по сравнению с расчётом для благоприятной атмосферы.

Отдельный вопрос — способность системы удерживать луч на быстро движущемся самолёте с подвижной платформы. Максимальная скорость F-35C составляет около Маха 1,6, однако опубликованные расчёты дальности сами по себе не доказывают возможность стабильного сопровождения настоящего истребителя при таком режиме полёта.

Поэтому результат пока показывает потенциальные возможности однофотонной лазерной технологии, а не появление готового средства обнаружения F-35. Для подтверждения расчётов потребуется создать реальное оборудование и провести наземные, воздушные и затем полноценные лётные испытания.