Подготовку и участие в испытаниях осуществлял Р.М. Коган с группой молодых ученых, пришедших в Институт после окончания МГУ им. М.В. Ломоносова и МИФИ.
Исходная информация была очень ограниченной. Она сводилась к следующему. Ионизирующие излучения ядерного взрыва имеют «мгновенную» и «запаздывающую» компоненты. Мгновенное гамма-излучение возникает в момент деления ядер, и его длительность определяется временем протекания ценной реакции в веществе боеприпаса, зависящем, очевидно, от конструктивных параметров бомбы, нам совершенно неизвестных. Несколько проще была ситуация с запаздывающим гамма излучением осколков деления, поскольку оно меньше зависит от конструкции «изделия», так как регистрируется после разлета (испарения) этой конструкции.
Разработка и изготовление комплекса аппаратуры «Прочность» для установки на головную часть исследовательской ракеты Р-12 должны быть оригинальными, т. к. аппаратура должна сохранять работоспособность при пролете через эпицентр взрыва и при падении сохранить контейнер с записью результатов измерения.
Руководил разработкой и изготовлением комплекса «Прочность» П.М. Свидский.
Вот как описываются в Энциклопедии «Космонавтика» А.Г Железнякова высотные испытания ядерного оружия в СССР.
«Серия испытаний получила в документах условное наименование «Операция» «К» и была призвана исследовать влияние высотных ядерных взрывов на работу радиоэлектронных средств, в том числе, а скорее в первую очередь, на работу средств системы противоракетной обороны (система «А»).
Первые два эксперимента были проведены 27 октября 1961 года («К1» и «К2»), три других – 22 октября, 28 октября и 1 ноября 1962 года («КЗ», «К4» и «К5»). К этому времени США провели аналогичные испытания в районе атолла Джонстона в акватории Тихого океана.
В каждом эксперименте производился последующий пуск с ракетного полигона в Капустином Яре двух баллистических ракет «Р-12», направленных в «центр обороны» системы «А» (полигон в Сары-Шагане), причем их головные части летели по одной и той же траектории одна за другой с некоторым запаздыванием друг от друга. Первая ракета была оснащена ядерным зарядом, который подрывался на заданной для данной операции высоте, а в головной части второй были размещены многочисленные датчики, призванные измерить параметры поражающего действия ядерного взрыва. Как я уже отметил, «основная партия» в экспериментах принадлежала системе ПРО и именно перед ней ставились основные задачи: обнаружить и сопровождать радиолакационными средствами вторую ракету (без ядерного заряда) и осуществить ее перехват противоракетной «В-1000» (Главный конструктор – Петр Дмитриевич Грушин) в телеметрическом варианте (без боевой части).
Высота взрывов ядерного заряда составляла: в операциях «К1» и «К2» -300 и 150 километров при мощности головной части в 1,2 килотонны. Высота подрыва ядерных зарядов в операциях «КЗ», «К4», «К5» -300, 150, 80 километров соответственно при существенно больших мощностях зарядов, чем в первых двух операциях (300 килотонн).
Кроме системы «А» в эксперименте участвовали специально привлеченные технические средства, сосредоточенные вдоль трассы полета баллистических ракет, здесь же работали ионосферные станции, производились запуски метеозондов и геофизических ракет. На всех радиоэлектронных средствах фиксировались нарушения их работы, вызванные ядерными взрывами.
Информация об этих испытаниях до сих пор остается лишь косвенной. Официальные документы о них не опубликованы и вероятнее всего еще долго останутся закрытыми.
Даты проведения испытаний удалось выяснить, воспользовавшись публикациями в американской серии «Nuclear Weapons Databook Working Papers».
Полученные прямые наблюдательные данные о характеристиках проникающих излучений высотных (космических) ядерных взрывов позволили готовиться к реализации программы подготовки космической системы мониторинга и радиационной обстановки в ОКП с целью контроля за соблюдением моратория о прекращении ядерных испытаний в космосе. Возможность надежного контроля была одним из важных условий для заключения таких соглашений и активно обсуждалась, в частности, на международных переговорах в 1958 году, когда советскую делегацию возглавлял Е.К. Фёдоров. К этому туру переговоров рядом видных советских ученых (В.Л. Гинзбург, Р.М. Коган, Я.Л. Альперт) были подготовлены соображения и оценки по возможным методам обнаружения взрывов.
Поскольку конечный результат работы системы контроля зависит от соотношения величин «полезного сигнала» и уровня помех, уже в 1961 году начали проработку вопросов об измерении таких характеристик космического фона радиационных потоков, которые важны при реализации конкретных методов обнаружения. В институте своими силами были разработаны и изготовлены макетные образцы аппаратуры, которые были использованы для установки на первых спутниках серии «Космос». В частности, 21.12.1961 в 12:30 UTC с космодрома Капустин Яр, стартовый комплекс «Маяк»-2, был осуществлен пуск ракеты-носителя «Космос-63С1», который должен был вывести на околоземную орбиту советский спутник «ДС-1» серии № 2 (1961 1221F), с такой аппаратурой. Аппаратуру к пуску подготовил С.И.Авдюшин. К сожалению, спутник на орбиту не вышел из-за аварии ракеты-носителя на 354-й секунде полета. 20.10.1962 в 4:00 UTCc космодрома Капустин Яр, стартовый комплекс «Маяк-2», осуществлен пуск ракеты-носителя «Космос-63С1» который вывел на околоземную орбиту советский спутник «Космос-11» (00441/1962 Бета Тэта 1). КА типа «ДС-А1», сер.№ 1 выведен на орбиту с параметрами: наклонение орбиты – 49 градусов; период обращения – 96,1 минуты; минимальное расстояние от поверхности Земли (в перигее) – 245 километров; максимальное расстояние от поверхности Земли (в апогее) -921 километр.
Это был первый советский спутник с запоминающим устройством, рассчитанным на запись в течение 800 минут.
В мае следующего года был уже успешный запуск точно такого же спутника, который получил обозначение ИСЗ «Космос-17» (запуск 22 мая 1963 г., высоты 260–788 км, угол наклона 49 градусов). На нем были получены важные данные о величинах и микроструктуре потоков проникающих излучений, возникающих при взаимодействии энергичных космических лучей с веществом аппарата, данные о вариациях интенсивности ГКИ и частиц, захваченных в геомагнитную ловушку. В частности, получены величины потоков энергичных электронов, инжектированных при американском ядерном испытании «Старфиш» 9 июля 1962 года. Работа с материалами этого спутника послужила прологом к развитию в ИПГ нового направления по обеспечению радиационной безопасности полетов пилотируемых космических кораблей.
В начале июня 1963 года по запросу Комиссии по исследованию и использованию космического пространства институту было поручено оценить радиационные условия на трассах пилотируемых КА "Восток". Работа велась с иcпoльзoвaнием данных измерений потоков ионизирующих излучений гейгеровскими и сцинтилляционными счетчиками в составе аппаратуры ИПГ на «Космос-17».
Как выяснилось позже, полученная оценка – 15 миллирад/сутки оказалась близкой к значениям, зарегистрированными бортовыми дозиметрами в последовавших вскоре космических полетах В.Ф Быковского и В.В Терешковой (старты 14 и 16 июня 1963 года, соответственно).
Это был первый опыт ИПГ по радиационному обеспечению пилотируемых космических полетов, послуживший прологом к официально оформленной лишь через 10 лет (в 1973 г.) Службе контроля и прогноза радиационной обстановки в ОКП. Он позволил определить и опробовать некоторые подходы и принципы, реализованные затем в Службе.
В целом, полученные результаты и накопленный опыт, с одной стороны, а также развитие международных отношений в сторону разрядки напряженности, с другой, позволили нам сформулировать новые «мирные» инициативы по созданию регулярной службы прогноза радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве для нужд обеспечения космических полетов. Е.К. Федоров, возглавивший к тому времени Гидрометслужбу страны, выступил с таким предложением. Эта инициатива, однако, не встретила должного понимания и поддержки у «космических академиков», возможно, определенную роль при этом сыграли и конъюктурные соображения.
– Ну и шут с ними, – сказал нам Е.К. Федоров – вот сейчас ведется подготовка первого спутника для создаваемой Космической метеорологической системы. Сумеете быстро разработать комплекс бортовой аппаратуры, обеспечивающей регулярные непрерывные измерения необходимых параметров радиационной обстановки, провести наблюдения и оперативную обработку данных, тогда разговор будет другим.
Разработку и изготовление экспериментального радиометрического комплекса (РМК-1) для спутника «Метеор» возглавил Главный конструктор С.И. Авдюшин, так что на первом же спутнике «Метеор-1» № 1 (запущен 26 марта 1969 г., высоты 630–713 км, угол наклона орбиты 82 градуса) начал работать радиометрический комплекс РМК-1. Он впитал в себя идеи и опыт наших прежних разработок и по ряду параметров соответствовал или даже превосходил мировой уровень для того времени. Широкий набор детекторов, включавший гейгеровские и сцинтилляционные счетчики разных размеров, с различной экранировкой и с соответствующим выбором порогов дискриминации выходных сигналов, был рассчитан для получения суммарных и раздельных данных о потоках энергичных электронов и протонов, проникающих за определенные значения защиты, начиная от 4 10 г/кв. см, и до нескольких и более г/кв. см; соответствующие пороговые энергии выбирались по протонам – 5, 15, 25 и 40 МэВ (по электронам это – 150 и 500 кэВ, 1,6 и 3,1 МэВ), а также 65 МэВ и в энергетическом окне 30–80 МэВ. Необходимый широкий динамический диапазон регистрируемых плотностей потоков достигался засчет различия геометрических факторов детекторов излучений и применением электронной цифровой квазилогарифмической системы регистрации скоростей счета импульсов. Созданием оригинальной Бортовой автоматической регистрирующей системы (БАРС), включающей электронные схемы с цифровой регистрацией и сжатием информации и запоминающее устройство с емкость на 800 минут, были разработаны и изготовлены коллективом талантливых разработчиков лаборатории В.О. Вяземского в ЛЭТИ – Ленинградском электро-техническом институте им. Ульянова-Ленина.