Mid -Canada Line ( MCL ), также известная как McGill Fence , была линией радиолокационных станций, проходящей с востока на запад через центр Канады , которая использовалась для раннего предупреждения об атаке советских бомбардировщиков на Северную Америку. Она была построена в дополнение к Pinetree Line , которая была расположена южнее. Большинство станций Mid-Canada Line использовались только недолгое время с конца 1950-х до середины 1960-х годов, поскольку угроза нападения изменилась с бомбардировщиков на МБР . После закрытия MCL роль раннего предупреждения почти полностью перешла к более новой и более эффективной DEW Line, расположенной севернее.
MCL был основан на принципе бистатического радара , использующего разделенные передатчики и приемники. Самолет, летящий где-либо между станциями, отражал бы часть переданного сигнала в сторону приемника, где он смешивался бы с сигналом, идущим непосредственно от передатчика. Смешение двух сигналов создает рисунок, который очень легко обнаружить с помощью простой электроники. Поскольку передатчик не импульсный, он не требует высокого напряжения и также очень прост. Это приводит к очень недорогой системе, которая может охватывать огромные площади, ценой предоставления никакой информации о точном местоположении цели, а только о ее наличии.
На протяжении всей своей истории MCL страдал от проблемы, которая так и не была решена; из-за принципа работы бистатического радара любой объект, находящийся относительно близко к любой из станций, производит большой сигнал, в отличие от обычных моностатических (однопозиционных) радаров, где этот эффект ограничивается областью непосредственно вокруг станции. В случае MCL это вызывало проблемы, когда стаи птиц пролетали где-нибудь вблизи любой из станций и заглушали сигнал более удаленного самолета. Решение этой проблемы с использованием эффекта Доплера было основным критерием проектирования AN/FPS-23 «Fluttar» , который выполнял аналогичную роль в линейке DEW.
Строительство линии Pinetree только началось, когда у авиапланировщиков появились опасения по поводу ее возможностей и местоположения. К тому времени, как она обнаружит потенциальную атаку реактивных самолетов, времени на то, чтобы что-то сделать, прежде чем атака достигнет канадских или северных городов США, будет мало. [1] Кроме того, системы Pinetree использовали импульсные радары, которые было довольно легко заглушить, и которые не могли обнаружить цели вблизи земли из-за «помех». Несмотря на дороговизну с точки зрения расхода топлива, советские бомбардировщики могли бы избежать обнаружения, пролетая ниже и прокладывая курс между станциями.
Беннетт Льюис , глава AECL Chalk River Laboratories и бывший главный суперинтендант UK Telecommunications Research Establishment (TRE), предложил Совету по оборонным исследованиям (DRB) систему, которая позволяла избежать обеих этих проблем. [2] Сегодня известная как бистатический радар с прямым рассеянием , она использовала две антенны, передатчик и приемник, разнесенные на некоторое расстояние. Антенны были расположены и направлены таким образом, чтобы сигнал от передатчика заполнял пространство над линией между двумя станциями. Самолет, летящий в эту область, отражал часть сигнала обратно в сторону приемника, что позволяло осуществлять обнаружение на высотах до 65 000 футов. [1]
Главным преимуществом системы является то, что для эффективной работы требуется гораздо меньше энергии. В обычном радаре радиосигнал должен пройти путь до цели и обратно. Поскольку каждый отрезок пути подчиняется закону обратных квадратов , результирующее уравнение радара содержит зависимость четвертой степени. Напротив, сигнал радара прямого рассеяния всегда проходит примерно одинаковое расстояние от передатчика до приемника, изменяемое только высотой цели. Это означает, что он зависит от квадратного корня дальности, а не от четвертого корня, и, таким образом, доставляет значительно больше энергии на приемник, чем обычный радар на том же расстоянии. Кроме того, в отличие от обычного «моностатического» радара, передатчику не нужно было выключаться, чтобы позволить приемнику прослушивать сигнал. Поскольку общее количество энергии, полученной на приемнике, является функцией как пиковой мощности, так и длины импульса, использование непрерывного сигнала означает, что та же общая энергия будет депонирована с использованием гораздо более низкой пиковой мощности передатчика. В результате система Льюиса потребовала бы меньших площадок и гораздо меньше энергии, чем обычные радары, такие как Pinetree Line. [3]
Главным недостатком системы является то, что она не указывала местоположение самолета в пределах луча, в отличие от импульсной системы, где синхронизация импульсов может использоваться для определения дальности. Это означает, что концепция прямого рассеяния полезна для создания «радиолокационного ограждения» или «растяжки» [1] , которая указывает на приближение чего-то, но не на то, где именно оно находится. Чтобы помочь в какой-то степени определить местоположение цели, было предложено построить два взаимосвязанных ограждения, так чтобы каждая пара станций находилась на расстоянии около 30 километров (19 миль) друг от друга, что является достаточно коротким расстоянием, чтобы радар на самолете-перехватчике мог найти цель в этой области. Использование двух перекрывающихся наборов также позволило одной паре покрывать мертвую зону непосредственно над вышками другой.
Первоначальная концепция Льюиса заключалась в том, чтобы разместить передатчики и приемники на телефонных столбах и вышках линий электропередач , что обеспечивало как удобное расположение, так и небольшое количество энергии, необходимое для работы электроники. В случае телефонных столбов линии также использовались для отправки данных обратно на станции слежения. Эта концепция вызвала значительный интерес, хотя от нее отказались по не совсем ясным причинам. Уиллис и Гриффитс предполагают, что это могла быть потребность в 1000 таких радаров, [4] но также вероятно, что желание разместить линию дальше на север, чем густонаселенные районы на юге Канады, также было, вероятно, значительным. В любом случае, простота концепции помогла привлечь к ней внимание авиапланировщиков. [4]
DRB решил продолжить идею Льюиса в 1950–51 годах, направив исследовательский контракт в исследовательские лаборатории Eaton Electronics Research Laboratories Университета Макгилла , возглавляемые профессором Гарфилдом Вунтоном. Льюис предложил DRB и Вунтону передать проект в руки доцента Дж. Ренни Уайтхеда в качестве руководителя проекта, бывшего его коллеги по TRE в Великобритании, который недавно занял должность в лаборатории. Некоторые предварительные испытания были проведены в 1952 году с использованием макетной платы , собранной аспирантом Хью Гамильтоном, чтобы подтвердить обоснованность идеи. [2]
Тем временем RCA Victor был привлечен DRB для проектирования и производства приемников, передатчиков и антенн для испытаний в значительных масштабах. Испытания проводились летом 1953 года, когда Уайтхед и его команда RCA Victor и персонал RCAF установили и эксплуатировали ряд из семи станций, простирающихся от Оттавы до Маттавы [a] вдоль долины реки Оттава . Известные под кодовым названием «Spider Web» по предложению Гамильтона, испытания проводились с помощью самолетов с CFB St. Hubert , недалеко от Монреаля. Все наблюдения передавались и проводились в линейном штабе, который был установлен в хижине с оборудованием одной из семи станций, расположенной в Дип-Ривер . [2]
Лейтенант Эндрю Мэтьюз из 104-го звена связи в RCAF St. Hubert организовал пролет ряда различных самолетов через сеть, включая легкий самолет Auster , T-33 Shooting Star , бомбардировщик Avro Lancaster и даже недавно приобретенный реактивный транспортный самолет de Havilland Comet . Испытания выявили много информации о спектральных «сигнатурах» самолетов, пересекающих линию в разных точках, и продемонстрировали возможность обнаружения всех размеров самолетов на высоте от 100 футов до более 40 000 футов. В это время доктор Росс Уоррен из RCA Victor и доктор Уайтхед совместно разработали теоретическую основу для работы в крупном отчете для DRB. [2]
За испытаниями Spider Web в 1954 году последовали интенсивные испытания единственной линии шириной 30 миль (48 км), построенной в Восточных городках компанией Bell Canada , которая к тому времени получила добро на реализацию линии Mid-Canada Line. Когда Уайтхед спросил, почему RCA не получила контракт, коллега ответил: «Как вы думаете, кто управляет Канадой?» [2] [b] Испытания этой прототипной линии также проводились Уайтхедом и небольшой группой в сотрудничестве с Командованием воздушной обороны Сент-Хьюберта, на этот раз от имени Bell. Испытания включали пролет ряда бомбардировщиков B-52 по договоренности со Стратегическим авиационным командованием и местным подразделением по бомбардировке. Они также постоянно использовали Avro Lancaster с авиабазы Гринвуд для важных испытаний на малой высоте. [2]
В феврале 1953 года Канадско-американской военной исследовательской группе (MSG) было поручено «изучить те аспекты североамериканской системы противовоздушной обороны в целом и системы раннего оповещения в частности, которые представляют взаимный интерес для двух стран». [6] Затем MSG попросила командующих противовоздушной обороны Канады и Соединенных Штатов подготовить независимые отчеты по этому вопросу. К июлю 1953 года Командование противовоздушной обороны Королевских канадских ВВС завершило свой отчет, а вскоре за ним последовал и его коллега из ВВС США . В обоих отчетах предлагалось построить доплеровское заграждение дальше на север, вдоль 55-й параллели , примерно у входа из залива Джеймса в Гудзонов залив . [6]
В октябре 1953 года MSG рекомендовала обоим правительствам «установить в кратчайшие возможные сроки линию раннего оповещения, расположенную в целом вдоль 55-й параллели между Аляской и Ньюфаундлендом» [6] и изложила их минимальные эксплуатационные требования. К концу ноября 1953 года линия Mid-Canada была в принципе одобрена. В отличие от совместно эксплуатируемой линии Pinetree и будущей линии DEW, линия Mid-Canada будет финансироваться и эксплуатироваться полностью Королевскими военно-воздушными силами Канады (RCAF). DRB оценила стоимость системы примерно в 69 700 000 долларов, в то время как независимый отчет Королевских военно-воздушных сил Канады оценил ее в 85 000 000 долларов, что эквивалентно 243 200 000 долларов в 2023 году. [6]
В декабре начались попытки понять, какие проблемы могут возникнуть во время строительства. Несколько «поездов», состоящих из саней, запряженных тракторами, отправились в путь по пересеченной местности. Один, управляемый Королевскими ВВС, отправился на восток из Форт-Нельсона, Британская Колумбия, чтобы соединиться со вторым, двигавшимся на запад из Флин-Флона, Манитоба , в то время как третий, управляемый армией, вышел из озера Нипигон около Тандер-Бей , Онтарио, в Лэнсдаун-Хаус примерно в 200 километрах (120 миль) севернее. Миссии доказали, что построить новую линию возможно, но только зимой, когда торфяник замерзает . [6] Эти миссии также вдохновили армию США инвестировать в специально построенные наземные поезда , с которыми они экспериментировали в 1960-х годах, но так и не запустили в производство. [7]
Пока это происходило, предпринимались усилия по началу первичных исследований по размещению. Быстро стало ясно, что рассматриваемые районы, по крайней мере в восточной Канаде, были настолько удалены, что не было действительно точной топографической информации. Огромные усилия по картированию области в полосе шириной 15 миль через всю страну были начаты Транспортным командованием почти немедленно и завершены к весне 1954 года. Имея эту информацию на руках, в феврале 1954 года было создано строительное подразделение, Группа системной инженерии (SEG), которому было поручено подготовить окончательный отчет по системе, который должен был быть представлен 1 июня. [6]
По мере продолжения экспериментов стало ясно, что при использовании более высоких мачт, высотой 350 футов (110 м), радиолокационные станции можно было бы размещать дальше друг от друга, до 90 километров (56 миль). Это сократило необходимое количество станций. Тем не менее, цена выросла, теперь оцениваясь примерно в 120 000 000 долларов. Хотя их окончательный отчет еще не был готов, SEG представила промежуточный отчет в июне, и он был одобрен кабинетом министров к концу месяца. [6]
В своем отчете они описали систему, которая будет построена почти в точности. Она предусматривала восемь основных центров управления секторами , пронумерованных от 200 до 900, каждый из которых контролирует до тридцати беспилотных радиолокационных станций, в общей сложности 90 радиолокационных станций. [6] Каждая из радиолокационных станций состояла из одной высокой мачты с несколькими небольшими антеннами в фиксированных положениях наверху (обычно четыре, две направлены в каждом направлении), с питанием и электроникой, расположенными в здании рядом с основанием мачты.
Центры управления сектором были связаны с помощью усовершенствованной микроволновой системы связи, разработанной частично CARDE , которая рассеивалась в тропосфере для дальней связи. Самый южный участок вдоль восточной части линии, на мысе Генриетта Мария в заливе Гудзона , использовался в качестве основной точки связи, с тремя дополнительными ретрансляционными станциями, передающими данные с линии на юг в командный центр NORAD в Норт-Бей, Онтарио . Самая восточная станция в Хоупдейле, Лабрадор, была совмещена с существующей станцией линии Pinetree, чтобы сэкономить расходы на строительство. [6]
Все самолеты, проходящие через линию, должны были бы подать план полета через среднюю зону идентификации ( MIDIZ) , центрированную на заборе. Планы также предусматривали строительство нескольких авиабаз, известных как аэродромы разминирования линии , к северу от линии, где самолеты-перехватчики могли бы действовать в периоды повышенной готовности. [6]
Примерно в это же время в Канаде реализовывался еще один крупный проект гражданского строительства — строительство кросс-канадской микроволновой релейной телефонной системы. Поскольку многие проблемы логистики были схожи, строительная группа во главе с Bell Canada была выбрана в качестве основного подрядчика для строительства базы. Подробный выбор места начался в 1955 году, с крупными геодезическими работами, проходившими по всей Канаде на 55-й параллели. Места были настолько удалены, что Королевским канадским военно-воздушным силам пришлось сформировать свою первую полностью вертолетную эскадрилью, чтобы обеспечить летную поддержку для групп исследователей. [6]
Строительство началось в 1956 году и продвигалось быстро. К апрелю 1957 года восточная половина была введена в эксплуатацию, а 1 января 1958 года линия была объявлена полностью работоспособной. Вскоре операции были интегрированы в недавно сформированный NORAD . Даже пересмотренные оценки SEG оказались слишком низкими, и окончательная стоимость ограждения оценивается в 224 566 830 долларов, что эквивалентно 2 321 000 000 долларов в 2023 году. [6]
Почти сразу после ввода в эксплуатацию была обнаружена серьезная проблема. Из-за больших поперечных сечений радаров, наблюдаемых в радарах прямого рассеяния, даже небольшие цели создавали обнаруживаемые сигналы. Это умножалось, если цели были примерно того же размера, что и длина волны радара, или, в этом случае, имели тенденцию быть распределенными по шаблонам, кратным этой длине волны. Эта проблема была вызвана большими стаями мигрирующих водоплавающих птиц весной и осенью, которые создавали настолько мощные сигналы, что делали радары бесполезными. Тестирование систем Spider Web и Eastern Townships проводилось летом, поэтому это не было замечено. [8]
Еще до того, как линия была введена в эксплуатацию, в повторении более ранней истории, новая и более мощная линия уже изучалась, которая объединила бы возможности построения системы Pinetree с возможностями прорыва линии MCL и располагалась бы гораздо севернее, чтобы значительно улучшить время обнаружения и реагирования. Возникнув как Distant Early Warning Line , или DEW, строительство началось до того, как MCL была введена в эксплуатацию. Когда линия DEW была введена в эксплуатацию в 1957 году, ценность MCL была подорвана, и RCAF начали настаивать на ее демонтаже. [6]
Несмотря на свою техническую состоятельность, MCL давала мало информации для наведения перехватчиков на их цели, поэтому для этих задач все еще требовались радары Pinetree, расположенные гораздо южнее. Дополнительное время, предоставляемое MCL, не считалось стоящим хлопот по поддержанию линии в рабочем состоянии. ВВС США не согласились, но, несмотря на их возражения, западная половина линии была закрыта в январе 1964 года, оставив восточную половину для защиты промышленных районов Канады и США. Когда Советский Союз переместил свои наступательные возможности на МБР, стало ясно, что и системы MCL, и Pinetree имеют ограниченное применение, и вся линия Mid-Canada была закрыта в апреле 1965 года. Например, место проведения операций, расположенное в Кренберри-Портедж, Манитоба , было преобразовано в среднюю школу и жилой дом с момента прекращения активных операций на этом месте в середине 1960-х годов. [6]
Станции линии DEW были расположены так, чтобы обеспечить наилучший возможный обзор горизонта, но оставался минимальный угол обнаружения, ниже которого самолет мог проскользнуть незамеченным. Во время раннего планирования система, подобная башням MCL, рассматривалась в качестве заполнения пробелов между станциями для предотвращения подобных вторжений. Когда MCL был введен в эксплуатацию и проблема с птицами стала ясна, первоначальная концепция прямого рассеяния была заменена на концепцию с использованием доплеровской фильтрации , чтобы игнорировать все, что летит со скоростью ниже 125 миль в час (201 км/ч). Эти системы AN/FPS-23 «Fluttar» действительно отфильтровывали птиц, но не смогли отфильтровать самолеты авиации общего назначения, летающие в этом районе, включая те, которые летали с базы на базу для обслуживания и смены экипажа. [9] В результате уровень ложных тревог сделал ее такой же неэффективной, как и MCL, и она просуществовала даже меньшее время, закрытая в 1963 году. [10]
Из списка за декабрь 1956 года: [11]
Пункты снабжения горючими материалами, маслами и смазочными материалами (POL) были распределительными центрами для расходных нефтяных материалов, используемых для заправки и обслуживания объектов DDS линии Mid-Canada. Расположенные совместно с контрольными станциями сектора, когда это было возможно, нефтепродукты принимались оптом и отправлялись по воздуху из этих мест. Из того же списка за декабрь 1956 года. [11]
{{cite magazine}}
: Cite журнал требует |magazine=
( помощь )