Владимир Выставной, полярный радиофизик: «Западные антенны для изучения ионосферы по сравнению с нашими – детский лепет»
О микросхемах и северных широтах, дрейфующей станции и радиоволнах, организации арктической связи и диапазоне частот, Гаване и медалях ВДНХ, помехах и изучении матчасти
В. М. Выставной
Владимир Михайлович Выставной – научный сотрудник отдела Геофизики Арктического и антарктического института. Выпускник Ленинградского института авиационного приборостроения. Работает в ААНИИ с 1966 года, в высоких широтах с 1967 года. Занимался разработкой уникальных образцов аппаратуры для исследования ионосферы, а также геофизических процессов в арктических регионах России. Неоднократно выезжал в Республику Куба для участия в создании пунктов приёма и передачи радиосигналов на сверхдальние расстояния. Разрабатывал антенные системы для арктических станций от Ловозера до Певека. Автор более 50 научных статей. Почётный работник Гидрометслужбы России.
Радиотехника
Ещё в школьные годы Владимир Михайлович точно знал, кем хочет стать. Он с детства увлекался радиотехникой, паял микросхемы и сам собирал различные радиоприборы. И, естественно, решил превратить это в дело своей жизни.
«В свое время был специальный набор на радиотехнические специальности для укрепления обороноспособности страны. Это ещё Никита Сергеевич Хрущёв инициативу такую проявил. И был специальный набор в Институт авиационного приборостроения, где готовили специалистов по радиоэлектронике, радиотехнике и всё такое прочее. Я поступил в этот Институт авиационного приборостроения на специальность “Конструирование и технология производства радиоаппаратуры”, где отучился, получил диплом и стал специалистом по радиоэлектронике и радиотехнике».
После института Владимир Выставной по распределению попал на закрытое оборонное предприятие, так называемый «почтовый ящик». Но долго там не проработал, потому что, кроме радиотехники, у него было ещё одно увлечение.
«Я в детстве и молодости много читал обо всяких полярных экспедициях, о героях Арктики. И я мечтал работать в таком институте, где работа была бы связана с исследованиями северных широт. И поэтому, проработав примерно год в “почтовом ящике”, я перевёлся и поступил в 1966 году на работу в Арктический и антарктический научно-исследовательский институт с целью принять непосредственное участие в исследовании Арктики. Моя специальность – радиоэлектроника. А тогда очень бурно развивалась техническая база. И вот я с 1966 года работаю в ААНИИ».
Экспедиции в Арктику
Уже на следующий год после начала работы в ААНИИ Владимир Михайлович отправился на дрейфующую станцию «Северный полюс-16».
В. М. Выставной на дрейфующей станции СП-16
«Впечатление трудно сейчас, конечно, описать, но это необыкновенный простор Арктики. Понимаете, если хотя бы раз посетишь Арктику, то и второй раз там обязательно захочется оказаться. Впечатления, конечно, были очень приятные. Я понял, что попал как раз туда, где я хотел работать».
Владимир оказался в первой смене полярников – традиционно она считается самой тяжёлой. Участников экспедиции высаживают на пустую льдину, где им самим приходится строить всю станцию с нуля, прежде чем начать заниматься научными исследованиями.
«Моей задачей было исследование ионосферы в высоких широтах и условий распространения радиоволн в высоких широтах. С этой целью мы на станцию привезли с собой комплекс радиотехнической аппаратуры. Я, ещё находясь в институте, прошёл стажировку, чтобы подготовиться для работы с ней. Мы её подготовили, туда привезли, там установили, построили антенно-фидерную систему, организовали работу и целый год, до передачи следующей смене, мы работали на этой аппаратуре. Кроме распространения радиоволн, мы исследовали затухания радиоволн в ионосфере – тоже была соответствующая аппаратура. То есть, я занимался именно исследованием условий распространения радиоволн».
У этих исследований было очень важное прикладное значение – они позволяли создать устойчивую сеть передачи радиоданных в арктической зоне.
В. М. Выставной с радиоаппаратурой
«Большой сложностью в высоких широтах является организации связи. Все радиостанции (а в то время было очень много вещательных радиостанций) работают, как правило, по разрешенным частотам. На каждый передающий центр выдаётся комплект разрешенных частот, и они могут работать только на них. Но все дело в том, что ионосфера она очень изменчива, и очень трудно обеспечить надежную передачу информации на этом наборе частот, не делая каких-то ошибок. И вот наша аппаратура позволяла определять, предсказывать и прогнозировать диапазоны частот, на которых можно было работать в определенное время суток или сезона и так далее».
На дрейфующей станции Владимир Михайлович занимался вертикальным зондированием ионосферы – когда радиосигнал направляется строго вверх. Это позволяет понять его поведение в точке наблюдения. Позже учёный начал заниматься уже наклонным зондированием для изучения поведения радиосигнала на конкретных радиотрассах большой протяженности.
«Передатчик и приёмник располагаются в разных местах. Передатчик в одном месте, а приёмник находится в другом. И важно было обеспечить синхронное излучение передатчика и получение сигнала на приёмнике. Точка отражения сигнала от ионосферы, как правило, находилась в таких областях, которые можно было изучать и прогнозировать. Мы рассчитывали эту зону и прогнозировали эти частоты для конкретной радиолинии. Например, там Санкт-Петербург – Диксон, Санкт-Петербург – Певек и так далее. Вот это наклонное зондирование. То есть оно более точно позволяет определять диапазоны частот на конкретных радиолиниях. На конкретных участках».
Экспедиции в тропики
В задачи Владимира Выставного входило обеспечение радиосвязи не только с арктическими регионами, но и с южными государствами. Для этого на протяжении многих лет он ездил в командировки на Кубу.
«В тот момент Гавана была для нас стратегическим объектом. И надо было обеспечивать надежные условия радиосвязи из Москвы до Гаваны. Это было очень важно. На этой трассе получается много скачков. Первый скачок, т.е. отражение сигнала от ионосферы, находился где-то в районе Швеции или Норвегии. Второй уже ближе к экваториальной ионосфере. Было несколько скачков. И наша задача была исследовать условия прохождения радиосигнала и в полярных областях, с которыми мы уже были знакомы хорошо, и в субтропических точках отражения, через которые проходят радиоволны на таких дальних радиотрассах. Допустим, Москва – Гавана или Санкт-Петербург – Гавана. Мы это дело обеспечивали».
Примерная дальность распространения радиоволн через ионосферу
В те времена, в отсутствие интернета, обеспечить стабильную связь на расстоянии почти 10 000 километров было нетривиальной задачей. Учёным приходилось учитывать малейшие изменения ионосферы.
«Самое главное было – обеспечить синхронную работу. Потому что сигналы очень короткие. Всего где-то 70–40 микросекунд. Мало того, что этот сигнал шёл под наклоном, так он ещё шёл на скользящей частоте. То есть, частота постоянно меняется. Если мы, к примеру, излучаем какой-то сигнал на одной частоте, то следующий сигнал будет уже через 20 миллисекунд на другой частоте, которая отличается от первой».
В те годы, в условиях «холодной войны», радиосвязь через ионосферу была самым надёжным способом передачи информации.
«Такой сигнал невозможно перехватить. Только если знать точно расписание и все характеристики нашего сигнала, то можно как-то напрячься. Но они же не знают время нашего выхода в эфир. Это, в принципе, можно рассматривать как распределение информации по разным посылкам. То есть, можно скрытно передавать радиосигналы, которые вообще никто не сможет засечь».
Аппаратура на станции Диксон
Учёные из Арктического и антарктического НИИ были одними из первых в Советском Союзе, кто разработал и внедрил подобный образ наблюдений.
«Мы были пионерами. Кстати, за эту работу мы были награждены медалями ВДНХ. Я был в числе призеров за разработку этой техники. В нашей стране это был единственный мобильный комплекс. Я видел антенны в Канаде. Они, конечно, по сравнению с нашими, которые мы решили строить сами, – просто детский лепет на лужайке».
Полярные станции
Общее количество своих экспедиций в Арктику Владимир Михайлович подсчитать не может. В своё время он, в составе экспедиций отдела Геофизики ААНИИ, участвовал в создании целой сети геофизических наблюдений на полярных станциях и объехал всю российскую Арктику от Архангельской области до Чукотки. А одну из станций поставили на Шпицбергене.
«Нам надо было создать сеть станций для вертикального и наклонного зондирования ионосферы, которая обеспечила бы надежное исследование в этой области для целей Российской Федерации. И поэтому были выделены большие деньги на эти полярные станции. И лично я занимался в тот момент их строительством. По моим эскизам были построены практически все антенны. Эскизы были воплощены в чертежи. Была налажена большая сеть арктических станций с моим участием, скажем так. Я на всех этих станциях занимался установкой аппаратуры, строительством антенно-фидерной системы, настройкой аппаратуры на этих станциях. Поэтому пересчитать количество своих экспедиций я просто затрудняюсь».
Чукотка
При этом, установить антенные поля – это только половина дела. Нужно было ещё сконструировать их таким образом, чтобы они не создавали помех для работающих рядом других геофизических приборов.
«Они страдают тем недостатком, что мешают и создают определенные помехи другим нашим наблюдениям – геомагнитным и другим. И затрудняют работу нашей геофизической аппаратуры. И наконец, на последней точке, на Тикси я сумел построить такую антенну, которая практически не мешала уже другим нашим средствам наблюдений. И это, конечно, вызвало у меня большое удовлетворение, честно говоря».
Сейчас Владимиру Михайловичу пошёл уже 86-ой год, а в высокие широты он перестал ездить всего 7 лет назад. Он бы и рад продолжить экспедиционную деятельность, но признаётся, что здоровье уже не позволяет.
«Я считаю, что мне жутко повезло, что я связал свою жизнь с Арктикой, потому что получил столько впечатлений. Я, конечно, в рамках этой беседы не могу всего рассказать – возникали и острые ситуации всякие, когда я находился на краю гибели. Честно могу сказать, что были такие эпизоды. Но я нисколько не жалею. Нисколько».
Для молодёжи у Владимира Выставного есть два совета. Первый – изучать матчасть. Разбираться не только в физическом устройстве современной аппаратуры, но и в её программном обеспечении. Второй – всегда адекватно оценивать свои силы и возможности, чтобы первая поездка в Арктику не стала последней.
В. М. Выставной на дрейфующей станции СП-16
«Молодые люди как-то преувеличивают свои возможности физические и всё такое прочее. И мне бы хотелось пожелать им более реально, более трезво и осторожнее быть с оценкой своих возможностей в условиях работы в Арктике. Чтобы они, как говорится, были в гармонии, не расходились с реальностью, иначе там могут быть неприятности».
Благодарим за помощь в организации съёмок Арктический и антарктический научно-исследовательский институт, г. Санкт-Петербург
***
Максим Упиров, специально для GoArctic
