В начале Второй Мировой, Королевские Военно-Воздушные силы Великобритании (RAF) возлагали большие надежды на свою передовую — как им тогда казалось — стратегию ночных бомбардировочных операций. Провальный дневной налет двадцати двух бомбардировщиков "Виккерс Веллингтон" на немецкие базы флота в Гельголанде 18-го декабря 1939 года наглядно продемонстрировал, что дневные операции небольшими отрядами бомбардировщиков — не лучшая идея. Для эффективных дневных налетов, требовались гораздо более скоростные, прочные, тяжеловооруженные машины чем были в наличии, и в гораздо больших количествах, чем могла позволить себе Великобритания…
Британские навигаторы деятельно готовились к ночным операциям еще до войны. Экипажи учились определению своего положения методами астронавигации, распознаванию затемненных объектов с высоты. Учитывая традиционно высокий уровень подготовки пилотов RAF, британские военные оптимистично считали, что смогут выполнять ночные операции против точечных объектов с высокой эффективностью.
Реальность оказалась куда хуже. Хотя превоначально ночные бомбардировочные операции RAF считались очень успешными, а отсутствие особой реакции немцев списывали на попытки германской пропаганды занизить ущерб — введенная в 1940 году стратегическая аэрофоторазведка открыла удручающую истину. Немцы ни на йоту не преуменьшали результаты ночных налетов, ибо преуменьшать их было некуда: британские бомбы не попадали в цели. В одном случае было отмечено падение бомб в 80 (!) километрах от предполагаемой цели. Согласно подсчетам, даже в идеальной ситуации, при ночном бомбометании в круг диаметром 8 километров вокруг цели ложилось только 5% бомб. Стало ясно, что проблему ночной ориентации не решить с наскоку даже интенсивными тренировками.
В попытке хоть как-то наносить ущерб немцам, британская авиация перешла на ночные бомбардировки крупных населенных пунктов. Но подобные атаки, хотя и эффектные, не были эффективны — ночные налеты терроризировали германское население, но не более того. Реальный урон германской военной машине был чрезвычайно ограничен. Это было явно не то, что хотели британские стратеги.
Решение было очевидно: радионавигация. Хотя англичане изрядно задержались на старте (убежденные, что их специальная подготовка к ночным полетам работает лучше любой автоматики), они хорошо ознакомились с возможностями радионавигационных систем во время "Битвы за Британию" и приложили значительные усилия к разработке своих собственых.
Oboe
В отличие от немцев, которые использовали узкие приводные лучи для наведения бомбардировщиков на цель, англичане пошли по иному пути. В основе первой британской системы "Oboe" ("Гобой") лежала идея наведения самолета по круговой траектории, проходящей сквозь цель, и описываемой вокруг наземной станции наведения.
Система Oboe принципиально состояла из двух станций, называемых "Кот" и "Мышь". Основная станция — станция "Кот" — посылала периодические сигналы в пространство. Приемная аппаратура на борту летящего бомбардировщика улавливала сигнал, и немедленно ретранслировала его обратно. Таким образом, по задержке между отправленным и принятым сигналом, наземная станция "Кот" определяла расстояние от себя до бомбардировщика.
Полученную информацию, наземная станция использовала чтобы вести самолет по круговой траектории фиксированного радиуса, с центром в виде станции "Кот". Если самолет удалялся слишком далеко от станции, станция начинала передавать короткие сигналы с длинными паузами, и навигатор бомбардировщика понимал, что надо сворачивать "внутрь". Если же расстояние между самолетом и станцией уменьшалось, станция начинала передавать длинные сигналы с короткими паузами, и навигатор соответственно понимал, что надо отвернуть "наружу".
Когда самолет двигался точно по круговой траектории на рассчетном расстоянии от станции, навигатор принимал непрерывный сигнал, что означало, что самолет находится в равносигнальной зоне и следует точно по курсу. Курс этот проходил точно через рассчетное положение цели: в идеальной ситуации, ширина равносигнальной зоны не превышала 35 метров!
При приближении к цели, в дело вступала станция "Мышь". Она генерировала аналогичные "Коту"сигналы на несколько иной частоте, также формируя круговую равносигнальную зону. Непосредственно на пересечении равносигнальных зон "Кота" и "Мыши", располагалась точка сброса бомб: таким образом, когда движущийся по сигналам "Кота" самолет улавливал непрерывный сигнал от "Мыши", он точно знал, что находится прямо над целью, и немедленно сбрасывал бомбы. Так как скорость и траектория движения самолета были известны, то станция "Мышь" самостоятельно высчитывала упреждение и позволяла бомбить цель полностью вслепую с круговым вероятным отклонением не более 110 метров (в 1945 году, во время сброса гуманитарных грузов для датского населения, была отмечена и точность в 39 метров).
Были у Oboe и недостатки. Главным из них было то, что в изначальной концепции, система могла вести не более одного самолета (или небольшой группы в тесном строю), так как координация велась только для одного сигнала. В результате, основными самолетами, использовавшими систему Oboe были "разметчики" — быстроходные бомбардировщики "Москито", которые по сигналам системы сбрасывали на цель зажигательные и осветительные бомбы. А затем армада летящих в темноте "Ланкастеров" высыпала свой огромный бомбовый груз на "подсвеченный" объект.
Впервые система была испытана зимой 1942 года, для атаки Бреста. В дальнейшем, ее применение непрерывно расширялось — хотя система и не позволяла эффективно нацеливать бомбардировщики вглубь Германии (так как самолет должен был постоянно оставаться выше радиогоризонта для наземной станции, чтобы принимать ее сигналы), но в радиусе ее действия оказался Рур с его гигантскими промышленными комплексами. В первый раз за всю войну, немцы познали настоящий страх перед ночным небом.
Германия в итоге разобралась в основных принципах действия системы Oboe (которую немцы называли "Бумерангом", из-за движения самолета по круговому курсу). Но эффективно противостоять ей немцы не смогли. Люфтваффе оперативно разработали системы глушения сигнала, но… незадолго до этого, британцы перевели всю систему с частоты в 200 мегагерц на частоту 3 гигагерца. При этом, старые 200-мегагерцные станции британцы оставили работать — и в результате, немцы так и не догадались о смене частоты работы системы. После того, как несколько попыток нарушить британские планы путем постановки помех на частоте 200 мегагерц провалились, немцы решили, что это безнадежная затея, и прекратили глушение вообще.
Также неудачными оказались попытки перехватывать летящие по предсказуемой траектории самолеты. Одиночные "Москито", быстрые, высоколетящие, оказались слишком сложной целью в ночном небе. К тому же, британцы не собирались останавливаться только на одном…
Gee
Идея гиперболической навигации была известна еще в 1930-ых, но до Второй Мировой Войны никто не прилагал существенных усилий к ее разработке. Проблема заключалась в том, что тщательные измерения времени между пересылаемыми сигналами (что лежало в основе концепции) требовало очень высокой точности аппаратуры.
В результате, первыми решили проблему англичане. В 1937 году, ими была разработана система ориентирования для посадки в плохих метеоусловиях, использовавшая два расположенных по сторонам полосы излучателя и приемник на самолете. Излучатели генерировали периодические сигналы, которые улавливал приемник на самолете, и на экране осциллографа перед пилотом появлялись пики. Если пики накладывались друг на друга, значит, самолет шел ровно: если один пик возникал раньше другого, значит, самолет отклонился в ту или иную сторону от прямой.
В основе системы Gee лежал именно этот принцип — правда, существенно увеличенный в масштабе. Две навигационные станции — "Мастер" и "Раб" (последних обычно было несколько) — были задействованы для определения положения самолета. Оснащенная высокоточными электронными часами, станция "Мастер" периодически излучала короткий сигнал на определенной частоте. Одна или несколько "рабских" станций принимали сигнал "Мастера", и генерировали собственные сигналы.
Летящий бомбардировщик принимал серию сигналов от "Мастера" и "рабов", отображавшихся как пики на дисплее осциллографа. По расстоянию между пиками, навигатор определял задержку того или иного сигнала, и, соответственно — вычислял разницу в дистанции между передающими станциями. Далее навигатор наносил потенциально возможное положение бомбардировщика (а таких, как можно понять, было множество) в виде гиперболической кривой на карту, и на основании иных способов навигации — отбрасывал невозможные, и получал единственно верную точку. Цепочки станций, состоящие обычно из одного "Мастера" и трех "рабов" были выстроены по побережью Великобритании, обеспечивая ночную навигацию.
Точность системы Gee зависела от расстояния. На малых дистанциях, система выводила самолет на позицию с точностью до 150 метров. Но на больших расстояниях — к примеру, в стратегических налетах на Германию — точность системы не превышала 1,6 км, что вынуждало принимать дополнительные меры для ночного поиска цели (к примеру, применение "Москито", наводимого системой Oboe для "подсветки" цели зажигательными бомбами).
Система была впервые испытана в налете на Эссен в марте 1942 года. Ночная операция была предпринята силами 200 бомбардировщиков, и увенчалась невероятным успехом — около 33% самолетов точно отбомбились по центру города! Расположенный в городе завод Круппа уцелел только потому, что британцы неправильно рассчитали его положение. Последующая атака на Кёльн подтвердила рассчеты британцев, и с этого момента ночные бомбардировки, ранее бывшие в основном средством устрашения, наконец-то стали смертельным оружием разрушения.
Чтобы сохранить секретность системы, британская разведка пошла на экстремальные меры. Через двойного агента в Лондоне, в германскую разведку была запущена информация о том, что новая навигационная система суть копия немецкого Knickebein. Для поддержания слуха, англичане установили ряд станций, которые излучали узкие приводные лучи в направлении объектов бомбардировок. Уловка успешно сработала — прошло почти полгода налетов с Gee, прежде чем немцы вообще начали понимать, что что-то не так, и еще больше времени — прежде чем их помехи стали оказывать хоть какое-то влияние.
Gee-H
Системы Oboe и Gee были великолепны для своего времени, но имели ряд недостатков. Таковые попытались исправить в следующей системе — созданная на основе оборудования Gee, чтобы сэкономить время разработки, она получила название Gee-H, но фактически, она более напоминала Oboe.
Идея системы Gee-H лежала в том, чтобы в системе Oboe поменять местами передатчик и транспондер. Если в Oboe передатчик находился на наземной станции, а транспондер — на самолете, то в системе Gee-H самолет излучал через равные промежутки времени сигналы, которые принимал транспондер наземной станции, и пересылал сигналы в ответ. Промежуток времени между отправленным сигналом и полученным ответом с наземной станции, навигатор бомбардировщика использовал для определения расстояния от станции.
Система Gee-H использовала такое же приближение по кругу как в системе Oboe, но теперь все необходимые вычисления осуществлял сам навигатор. Установленные на борту самолета электронные часы точно отмеряли промежутки времени между отправкой и получением сигналов. Задачей навигатора было вести самолет по кругу на строго определенном расстоянии от находящейся в центре наземной станции с транспондером: таким образом, самолет выходил точно на цель.
Основным преимуществом системы Gee-H была возможность использования ее одновременно большим количеством самолетов. Каждый самолет имел свою собственную, слегка смещенную систему отсчета времени, и таким образом — принимал ответный сигнал только от своего собственного импульса. До 80 самолетов могло наводится одновременно — и при этом, разница во времени прохождения сигналов делала Gee-H чрезвычайно устойчивой к помехам!
Точность системы составляла порядка 150 м на расстоянии в 500 километров. Этого вполне хватало для точного наведения армад бомбардировщиков на необходимые объекты вроде заводов и железнодорожных узлов. Хотя система все еще была ограничена необходимостью самолета оставаться на линии радиовидимости с наземной станцией, тем не менее, радиус действия в 500 км позволял доставать до Рура и иных промышленных центров Германии.
SHORAN
Американцы, в отличие от англичан, во Вторую Мировую предпочитали дневные бомбардировки. Причин к этому было множество — в первую очередь то, что американские самолеты были лучше, быстрее, тяжелее вооружены, более живучи и самое главное — действовали в больших количествах. Американцы считали, что возможность сравнительно точной дневной бомбардировки отдельных объектов вроде заводов, стратегических железнодорожных узлов и военных баз стоит всех проблем с прорывом к цели сквозь армады германских истребителей — а потери их никогда не останавливали.
В результате, американцы особо не интересовались системами ночной навигации. Хотя первые подвижки в обалсти таких систем начались еще в 1938, тем не менее, долгое время американцы рассматривали такие системы лишь как средство обеспечения навигации при плохой видимости.
Только в 1944 году, американцы наконец начали применять системы радионавигации для ночных бомбардировок. И это была система SHORAN — SHOrt RAnge Navgation.
В основе системы SHORAN лежал принцип тирангуляции положения самолета по задержке принимаемого сигнала от наземных станций. Передатчик на борту самолета посылал сигнал, на который отвечали транспондеры наземных станций: после этого, бортовой компьютер-вычислитель (!) высчитывал задержку между сигналом и ответом и определял относительное положение самолета. Для навигации использовались две станции фиксированного, заранее определенного расположения. Станция, работающая на высокой частоте, располагалась слева относительно прямого курса на цель, а станция на низкой частоте — справа. По задержкам сигналов, бомбардировщик триангулировал собственную позицию и определял момент сброса бомб.
Система была впервые применена в Италии в декабре 1944 года, но особо повоевать не успела, так как необходимость в ночных бомбардировках к этому времени уже почти исчезла. Деградация Люфтваффе вследствие истощения запаса пилотов, тотального коллапса германской промышленности вследствие бомбардировок и наступления войск Объединенных Наций сделала просто ненужными такие технические ухищрения. После Второй Мировой, SHORAN с успехом применялась в Корее для наведения на целью B-26 и B-29, после того как ВВС США были вынуждены в 1951 году перейти на ночные операции.
