Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Дешевый vps

Прыгни со скалы! взлеты и падения легендарного геймдизайнера Уоррена Спектора

02.06.2021 10:16:01 | Автор: admin
image

Будь у игровой индустрии зал славы, почетное место там занял бы Уоррен Спектор. Человек-легенда, визионер, автор культовых Deus Ex и System Shock, основоположник жанра immersive sim, давший игрокам неслыханную свободу выбора. Кажется, что с таким авторитетом и признанием открываются все двери и любая идея находит поддержку. Но, увы, не всё так просто, и биография Спектора тому подтверждение: много раз он прыгал со скалы, пытаясь сделать игру своей мечты, и почти всегда сталкивался с неразрешимыми проблемами и непониманием инвесторов. Давайте вместе с журналистом Джейсоном Шрайером проследим тернистый творческий путь легенды геймдева.

От настолок к созданию Deus Ex


С самого детства Уоррен был одержим созданием интерактивных историй. Он рано увлекся настольными ролевыми играми, а когда переехал в 22 года в Остин (штат Техас), присоединился к компании приятелей, регулярно играющих в Dungeons & Dragons. Любопытный факт одна из игровых сессий продлилась 10 лет, а гейм-мастером был будущий корифей жанра киберпанк Брюс Стерлинг. В Техасском университете Спектор изучал кинематограф, писал диссертацию и преподавал, чтобы было чем оплачивать счета, пока в один прекрасный день его не уволили. Спустя некоторое время друг пригласил его поработать редактором настолок в компанию Steve Jackson Games. Скромная зарплата Уоррена не смущала: тогда, по его словам, он был геймером-любителем, и такая работа давала возможность создавать собственные игровые системы и кампании.
image

Через три года, в 1986 г., ему позвонили из TSR Inc. висконсинской фирмы, стоявшей за созданием D&D, и предложили должность редактора: событие, сопоставимое приглашению в NBA студента, играющего за баскетбольную команду родного колледжа. Тем не менее, долго он там не задержался: сказывался не только суровый северный климат, но и однообразная работа, которая быстро наскучила Спектору. Вскоре он вернулся в Техас, чтобы присоединиться к недавно созданной Origin Systems, которую основал знаменитый Ричард Гэрриот.
image
Ultima

Благодаря успеху игры Ultima (к 1989 г. вышло уже несколько продолжений) и на волне бума видеоигровой индустрии, студия быстро расширялась. Работа в Origin научила Спектора ремеслу продюсера руководить командами дизайнеров, управлять проектами и делать, казалось бы, невозможные вещи: объединять упрямых талантливых людей единым творческим видением. Вместе с Гэрриотом Спектор работал над Ultima VI, помогая создавать детально проработанную историю об орде горгулий (где они применили новаторский для того времени прием, наделив антагонистов сложными мотивами действий), а вместе с Крисом Робертсом над известным космическим симулятором Wing Commander. Бизнес-модель у меня была следующая, вспоминает Спектор. Я запускал четыре проекта (два внешних и два внутренних) и каждый год два наименее успешных закрывал, призывая всех сотрудников работать так, чтобы именно их проект оказался в числе лучших.

image
System Shock

В эти же годы началась дружба Спектора и Пола Нейрата, главы кембриджской студии Looking Glass, сотрудничавшей с Origin. Вместе с Looking Glass были выпущены Ultima Underworld и System Shock игры разные по сеттингу, но близкие по геймдизайну, построенному на принципах Dungeons & Dragons. Обе они помогли сформироваться тому жанру, что сегодня часто называют immersive sim (букв. симулятор погружения). Речь об играх, которые дают игроку инструменты для решения игровых задач различными способами, множеством вариантом, в отличие от тех же стандартных экшн-шутеров, которые в процессе прохождения будет требовать только одного уничтожить противника. Дать игроку ощущение неограниченных возможностей и свободы выбора для индустрии начала 1990-ых это был фундаментальный сдвиг парадигмы.

image
Пол Нейрат

Увы, несмотря на новаторский геймдизайн, у Origin возникли проблемы с финансированием, и в 1992 г. Гэрриот продал компанию крупному издателю Electronic Arts (EA). Поначалу всё шло отлично: менеджеры EA дали Спектору большой бюджет и свободу в творчестве, однако ожидаемой отдачи не было. Затраты у команды Уоррена были большими, счет проектов в работе шел на десятки, но успешных, по меркам EA, среди них так и не оказалось. Начался прессинг: руководство издателя зачастило в Остин, а в адрес Спектора посыпались упреки в неэффективном управлении. EA заявляли, что их главный приоритет увеличение прибыли акционеров, а с теми продуктами и жанрами, которые культивирует Уоррен, добиться серьезного роста невозможно. В пример ставили коллегу Криса Робертса, чей Wing Commander стал чрезвычайно успешен как коммерческий продукт, в то время как проекты Спектора, хоть и высоко оценивались критиками и сообществом, приносили очень маленькую прибыль.

image
Джон Ромеро

На фоне всего этого оставалось только уволиться из Origin. После разговора с Нейратом, в 1996 г. Спектор открыл в Остине офис студии Looking Glass и начал работу над новым проектом научно-фантастической многопользовательской игрой Junction Point. Но и тут не ждал успех: не получив инвестиций, студия закрылась через несколько месяцев, а игра в итоге осталась на стадии проекта. В поисках финансирования, Спектор чуть было не подписал контракт на разработку РПГ по серии Command & Conquer (C&C), но тут в дело вмешался легендарный Джон Ромеро. Разругавшись с коллегами из id Software, автор Doom создал собственную студию под названием Ion Storm и вот теперь предлагал Уоррену вместо сделки по C&C поработать на него. Да еще и на шикарных условиях: Неограниченный бюджет на разработку и больший маркетинговый бюджет, чем когда-либо. Мне предложили сделать игру моей мечты, без какого-либо вмешательства. Какой дурак от такого откажется?, вспоминает Спектор.

image
Результатом стала Deus Ex уникальная смесь жанров и воплощение идеи immersive sim, в котором все препятствия игрок мог преодолевать совершенно разными способами. Как позже писал Спектор, цель была в том, чтобы сделать игру о самовыражении игрока, а не о том, насколько умны мы сами дизайнеры, программисты и рассказчики. Игра вышла в июне 2000 года и стала не только феноменом, новой страницей в истории индустрии, но и коммерческим успехом (было продано более миллиона копий).

Однако вскоре Спектору снова повезло: из независимой компании Ion Storm превратился в подразделение крупного издателя Eidos. Несмотря на успех Deus Ex, на активную работу над продолжением (Deus Ex: Invisible War) и над новой игрой из серии Thief, менеджеры и маркетологи издателя третировали Спектора и его подход к геймдизайну. В частности, запретили разрабатывать игру про Дикий Запад, аргументируя отказ тем, что эта тема никогда не принесет больших денег (что позже успешно опровергли Rockstar с серией Red Dead Redemption). Дошло до того, что боссы попросили его не употреблять слово история в дискуссиях о видеоиграх.

Индустрия игр построена на конфликте между двумя фракциями творческими людьми, пытающимися создать создать произведение искусства, и коммерсантами, которым нужно получить прибыль. И этот конфликт основная причина большинства проблем индустрии видеоигр.


Спектор работал, не задумываясь о требованиях прибыльности и оптимизации затрат: Я никогда в жизни, ни в одном своем проекте не составлял бюджет и расписание. И всегда спрашиваю в этом случае: можете ли вы назвать хоть одну по-настоящему замечательную игру, которая была выпущена в срок и в рамках бюджета? В глазах издателя эта позиция выглядела безответственно, и неудивительно, что в 2004 г. Спектор покинул Ion Storm (а в 2005 г. студия была закрыта).

Что же дальше? Куда податься почти 50-летнему геймдизайнеру в индустрии, где, кажется, правят бал двадцатилетние? На каждый проект уходит по 2-3 года, большая часть в итоге не доходит до релиза, сколько проектов он сумеет завершить?

Прыгни со скалы! Прыгни со скалы!


Возможно, именно эти слова супруги Спектора Кэролайн заставили его набраться храбрости и открыть собственную студию, названную Junction Point (в честь отмененной игры). К поиску заказчиков и инвесторов Уоррен привлек своего приятеля Шеймуса Блэкли, интеллектуала с хорошими связями в индустрии. На тот момент Блэкли как раз работал в качестве агента, помогающего привлекать финансирование и успевшего поработать с Тимом Шафером (Psychonauts, Grim Fandango) и Лорном Лэннингом (Oddworld). Первой стала сделка на разработку фэнтэзийной RPG под названием Sleeping Giants для компании Majesco, однако та отменила игру год спустя. Вторым проектом стал новый эпизод Half-Life 2, и его тоже через несколько месяцев отменили.

Трудно поверить, но команда опытнейших разработчиков во главе с легендой индустрии не могла найти финансирование на новый проект. Если бы эта ситуация возникла спустя несколько лет, то они вполне могли бы воспользоваться альтернативными способами, доступными инди-разработчикам: Kickstarter, самостоятельная дистрибуция, небольшие издатели. Но в середине 2000-ых таких возможностей еще не существовало. Единственным вариантом для Спектора были крупные издатели типа EA и Activision, но, похоже, никому из них творчество Спектора не было интересно

Это было похоже на конец карьеры. Прыгнув со скалы, можно легко разбиться о камни.

image

Спасение пришло оттуда, откуда никто не ожидал, из Disney. Перед игровым подразделением корпорации стояло две большие задачи: запустить собственное игровое подразделение (до этого лицензии на создание игр с персонажами отдавали другим компаниям) и разработать игру с Микки Маусом, который, хоть и был легендой анимации, но в играх серьезной популярности не имел. Игровое подразделение возглавил Грэм Хоппер, который нанял стажеров и поручил им делать игру о противостоянии Микки Мауса и кролика Освальда персонажа, которого Уолт Дисней создал на заре своей карьеры (глава студии Боб Айгер специально для этого случая выкупил права на Освальда у Universal). Прототип игры получился довольно впечатляющим, однако студийные боссы хотели, чтобы таким знаковым проектом занималась известная и крутая студия. Так состоялась встреча с Уорреном Спектором.

С одной стороны, для Спектора это было большой радостью: кто откажется работать над игрой о знаменитом на весь мир персонаже, да еще и за хорошую оплату (с учетом того, как тяжело было найти финансирование). Но с другой, было условие, которое шло вразрез со всем личным опытом: Disney настаивал на поглощении студии Junction Point. То, что раньше произошло с Origin и Ion Storm, ставших частью больших корпораций, теперь должно было случиться и с его собственной студией, и Спектор догадывался, чем это могло закончиться. Но другого выхода попросту не было за исключением Disney, денег никто не предлагал. Поэтому, после долгих обсуждений, размышлений и торгов, Спектор согласился на сделку.

На разработку игры ушло три года. Epic Mickey стал эксклюзивом для платформы Nintendo Wii, сочетавшим необычный способ управления (посредством контроллера Wiimote) с элементами immersive sim: каждый выбор игрока имел последствия, влияя на сюжет и диалоги. Не любивший укладываться в сроки и бюджет, Спектор часто конфликтовал с руководством Disney, несколько раз его чуть было не увольняли. Однако ему удалось продавить своё видение и график, и в конце 2010 года игра наконец вышла.

Продажи Epic Mickey оказались хорошими (1,3 млн копий за первый месяц), критикам и аудитории игра пришлась по душе. Проект почти окупился, что для консольного эксклюзива уже считалось успехом. Казалось, что победа одержана, всё замечательно и стоит ждать сиквела, но

Disney наносит ответный удар


image
Джон Плезантс

К концу нулевых игровая стратегия Disney кардинально изменилась. Виной тому была не только рецессия на глобальном рынке, но и стремительный рост популярности мобильных игр и игр на социальных площадках типа Facebook. Многие аналитики и вовсе всерьез считали, что игровые консоли скоро вымрут. За несколько месяцев до релиза Epic Mickey мышиный дом заключил сделку на 763 миллиона долларов с компанией Playdom, выпускавшей социальные игры. Руководителем Хоппера стал бывший босс Playdom Джон Плезантс, веривший в онлайн и, кажется, презиравший консольные игры, неудивительно, что Хоппер скоро уволился, тем самым оставив Спектора без защиты. С точки зрения Плезантса, корпеть годами над одной игрой, тем более сжигая деньги на сиквел для умирающих консолей, было крайне бессмысленно куда рациональнее было вкладываться в быстрые проекты, которые смогли бы приносить прибыль уже через год.

А Уоррен Спектор так не мог: для него три года были эталонным сроком создания игры. Вот и теперь, как когда-то в Origin, он разделил студию на команды, каждая из которых работала над своим проектом, и к концу 2010 года, уже через несколько месяцев, был готов прототип сиквела Epic Mickey, на который Спектор планировал потратить еще два-три года спокойной работы параллельно с разработкой новых игр.
Но сразу после рождественских каникул пришла директива: во-первых, никаких новых проектов. Во-вторых, Disney подсчитал, что окупиться продолжение Epic Mickey сможет, только если выйдет к осени 2012 года, и поэтому потребовал усилить штат студии и форсировать производство. Результатом стало не только то, что штат студии вырос до 200 человек (и это в то время, когда Disney закрывала целые студии!), но и снижение качества продукта: времени на поиск решений не хватало, а из-за притока новых людей возникали конфликты и недопонимания. Под давлением Disney разработчикам приходилось лезть в те области, в которых они были новичками, но корпорация настаивала на включение в игру популярных трендовых элементов, вплоть до вариантов с переходом на freemium-модель или превращения в MMORPG. Спектору это не улыбалось. Он всё меньше и меньше участвовал в разработке, предпочитая заниматься новыми прототипами и идеями.

image
В начале 2012 г. конфликт перешел в острую стадию. Во время обсуждения перспектив студии Плезантс и Спектор доспорились до того, что последний швырнул в оппонента указкой и ушел, хлопнув дверью. Ответной мерой стала директива по сокращению расходов часть сотрудников требовалось уволить, остальных загрузить сверхурочной работой. Спектор старался сохранить штат и оставить хотя бы 75 сотрудников (из 200), но ни один из его многочисленных планов спасения не поддержали. Всего лишь за пару лет Junction Point превратилась из флагманской студии Disney в бесправную жертву гонки за новыми трендами.

Epic Mickey 2 вышла 18 ноября и это оказалось провалом. Критики осуждали игру за скучный и однообразный игровой процесс и за непроработанность персонажей. Но главная беда продажи были удручающе низкими: по количеству проданных копий сиквел существенно уступал первой части, и это при том, что он уже не являлся эксклюзивом Wii, а был доступен на популярных платформах XBox и PlayStation. Это стало окончательным приговором для студии. И хотя Спектор никак не мог с этим смириться (он даже организовал мозговой штурм на тему создания мобильной игры), всё было кончено. 29 января 2013 г., через два месяца после предрелизных кранчей, Спектор собрал сотрудников в комнате отдыха и объявил, что студия закрывается. Сам он очень тяжело переживал произошедшее, винил в крахе студии себя, свое поведение на встречах, неучастие в разработке игры.

Я съехал с катушек. Несколько месяцев я только и делал, что валялся на диване с пультом и просто щелкал пультом. Я был подавлен и просто ничего не мог делать. Disney был моим лучшим этапом в моей профессиональной деятельности и одновременно худшим.


Долгий эпилог, который, хочется верить, станет новой главой


Уйти на пенсию 57-летнему Спектору помешал звонок из родного Техасского университета его пригласили читать курс по дизайну и разработке видеоигр, чем он с энтузиазмом занимался три года, пока не понял, что его больше привлекает не преподавание, а само создание игр. Да и грант, выделенный на курс, заканчивался, а финансировать продолжение желающих не нашлось. Игра Underworld Ascendant, в которой Спектор выступил как консультант и которую называли новым словом в разитии жанра immersive sim, провалилась: аудитория не оценила монотонный геймплей и забагованность (что, в свою очередь, возможно, стали результатом нехватки финансирования средств, привлеченных черех краудфандинг, оказалось недостаточно). В конце 2015 г. Джон Нейрат пригласил его поучаствовать в создании System Shock 3, продолжение культовой игры, к разработке которой Спектор имел непосредственное отношение. Но, увы, и тут возникли финансовые проблемы: шведский издатель Starbreeze, с которым был заключен контракт на финансирование, обанкротился, и Спектору пришлось, как в старые добрые времена, самому примерять роль коммерсанта и летать на встречи с инвесторами. В мае 2020 года спаситель наконец-то был найден: права на издание игры приобрел китайский холдинг Tencent. Новость оптимистичная, учитывая мощь и возможности корпорации, однако не то ли самое можно было когда-то сказать и о Disney?

image
Концепт-арт System Shock 3

***

В индустрии игр немного людей, которые отдали ей свыше тридцати лет своей жизни, как это сделал Спектор, и именно его биография показывает, почему их так немного. Все четыре студии, с которыми связана его карьера (Origin, Looking Glass, Ion Storm, Junction Point), закрылись или при нем, или через несколько лет после его ухода. Спектор делал игры, которые стали культовыми и были высоко оценены критиками, но так и не добился значительного коммерческого успеха. Его путь, при всей уникальности, это символ той нестабильности, с которой постоянно приходится сталкиваться разработчикам видеоигр (при том, что ему еще повезло: не было необходимости переезжать из города в город к новому работодателю, как это часто происходит в геймдеве).
Своими играми Спектор вдохновил тысячи разработчиков и оказал огромное влияние на всю индустрию, однако его собственным проектам и студиям это не помогло выжить. По крайней мере, пока



Облачные серверы от Маклауд быстрые и безопасные.

Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!

Подробнее..

Перевод Ускоряем загрузку веб-страниц тестируем 4 стратегии оптимизации изображений

13.05.2021 14:15:47 | Автор: admin


Статистика не устаёт повторять нам про устойчивую корреляцию между падением скорости загрузки страниц сайта и ростом частоты отказов со снижением конверсии. Я не открою Америку, если скажу, что работу сайта замедляет раздутая полезная нагрузка (с плохо оптимизированными изображениями и избыточным HTML-кодом). Это заставляет сервер выполнять лишнюю работу. Огромный пласт такой работы связан с проблемами оптимизации изображений.

Правильно подобранные изображения, сами по себе, хорошо привлекают внимание и способствуют повышению конверсии, распространению информации в социальных сетях и прочему взаимодействию посетителей. Поэтому их продолжают активно размещать на веб-страницах. Но как это сказывается на скорости загрузки этих страниц вопрос интересный. Всё зависит от стратегии оптимизации.

Не очень эффективными я считаю стратегии, которые опираются на тезис о том, что изображения это статический контент (в течение статьи я ещё разовью эту мысль и приведу аргументы). Сейчас на мобильные устройства приходится большая доля интернет-трафика, но есть проблема: эти устройства имеют различные размеры, разрешения экрана, операционные системы и прикладное ПО (например, браузеры). Каким образом сделать так, чтобы веб-страница быстро (!)и корректно загружалась на любой платформе и выглядела при этом одинаково?

В этой статье мы сведём решение к оптимизации изображений на этапе разработки, сборки проекта и/или на этапе обслуживания готового сайта.

Правда, некоторые стратегии оптимизации могут существенно затруднить процесс проектирования и разработки, а также добавить головной боли при обслуживании. О растущей трате ресурсов и времени во время сборки я вообще молчу. Существует много методов и инструментов оптимизации изображений. Но некоторые их них нелегко использовать, не прибегая к автоматизации сложных и повторяющихся процессов. Мы рассмотрим четыре стратегии и выясним, какая из них позволяет лучше автоматизировать и сделать гибкую (динамическую) оптимизацию изображений для различных устройств.

Мы протестируем четыре стратегии. Сначала мы без оптимизации изображений просто скормим простой адаптивный код серверу со всеми брейкпоинтами и вариантами картинок для них. Затем мы рассмотрим оптимизацию на этапе сборки, когда специальные инструменты и сервисы помогают подготовить необходимые варианты изображений. Третья стратегия это run-time оптимизация: перед отправкой страницы автоматизированный инструмент или онлайн-сервис применяет оптимизацию к изображению по заданному шаблону или на основе информации из браузера. Последняя стратегия для формирования и доставки оптимизированных изображений использовать информацию об устройстве и браузере, полученную через другие специализированные сервисы (о них обязательно расскажу в конце статьи).

Внимание! Спойлер!





Стратегия оптимизации изображений с учётом особенностей устройства даст наилучшие результаты. В этой статье мы рассмотрим плюсы и минусы реализации каждой стратегии и их влияние на процесс разработки веб-приложения.

Конечная цель оптимизации изображений повысить скорость загрузки веб-страниц. Для аудита страниц я использую Google PageSpeed Insight. Он позволяет легко проанализировать эффективность отдельных стратегий. Как я писал выше, мы будем проводить аудит мобильных страниц.

Стратегия 1: адаптивный код без оптимизации


Я взял стандартный адаптивный код без использования какой-либо оптимизации изображений: браузер, отталкиваясь от размера экрана, просто выбирает из набора одинаковых изображений разных размеров более-менее подходящий вариант. В коде есть несколько брейкопоинтов для изображений разных размеров. Они определяются размерами дисплеев мобильных телефонов, планшетов и настольных компьютеров.

Но и тут опять проблема: существуют тысячи таких конфигураций, и с каждым днём их становится больше. Приходится добавлять всё больше брейкпоинтов. Однако это требует больше времени на разработку, приводит к разрастанию кодовой базы и в дальнейшем к путанице и ошибкам.

Вот пример с четырьмя брейкпоинтами, прописанными в атрибуте srcset:

<img srcset=image-1920.jpg 1920w,

image-1280.jpg 1280w, image-640.jpg 640w, image-480.jpg 480w sizes=(min-width: 36em) 50vw,100vw src=image-320.jpg alt=Responsive image syntax />
Теперь подумайте, сколько такого кода может быть у вас в проекте...

Более того, изображения для каждого из перечисленных размеров нужно создавать отдельно. На это требуется время, а также дополнительное место для хранения.

Можно реализовать адаптивность и с помощью медиа-запросов CSS. А можно использовать новые элементы и <source>, где <picture> служит контейнером для одного или более элементов <source&gt и одного элемента <img&gt. Однако все эти подходы не позволяют создать масштабируемые решения.

И последнее: эти подходы не учитывают особенности устройства. Каждый раз, когда вы пишете подобный код, вы просто пытаетесь угадать, какие брейкпоинты использовать и какие размеры изображений вам понадобятся. Кроме того, нет никакой гарантии, что варианты, которые вы удачно подобрали сегодня, будут работать завтра.

Преимущества:


  • не нужно покупать ПО или платить за подписку на дополнительный софт или сервисы;
  • относительно просто писать адаптивный код на основе хорошо документированного стандарта.

Недостатки:


  • требуется дополнительное пространство для хранения изображений разных размеров;
  • требуются дополнительные время и усилия на реализацию такой адаптивной многовариантности;
  • разрастание кода и сложности с его сопровождением;
  • не во всех браузерах этот код работает одинаково;
  • нет опоры на контекст устройства;
  • для масштабирования нужна отдельная CDN (Content Delivery Network Сеть доставки контента);
  • требуется много времени на доработку под новые устройства, форматы изображений и так далее.

Результаты тестов



Тесты показывают, что я выбрал не самые лучшие форматы, да ещё и без сжатия. И размеры моих изображений слишком велики.


Стратегия 2: Build-time оптимизация


Один из способов облегчить работу по созданию вариантов изображений использовать специализированные сервисы для редактирования или сжатия изображений, например, Kraken, Compressor.io, mozjpeg и squoosh.

Вы загружаете свои изображения и сервис обрабатывает и оптимизирует изображения на своём сервере. Затем вы можете использовать оптимизированные изображения в своём проекте. Можно установить стандартные или пользовательские настройки оптимизации: сжатие с потерями или без потерь, изменение размеров, даунскейлинг и так далее. Некоторые сервисы могут выдать сразу несколько вариантов одного и того же изображения в соответствии с необходимыми размерами.

А что, если пойти ва-банк и использовать сборщик Grunt или Gulp для оптимизации изображений? Для этого достаточно назначить соответствующие задачи, которые будут выполнены во время сборки. Саму обработку изображений может взять на себя js-пакет imagemin.

Его можно установить через npm или использовать через интерфейс командной строки. Это модульное решение с плагинами для сжатия различных форматов изображений: например, imagemin использует mozjpeg для JPEG и pngquant для сжатия PNG. Настройка параметров оптимизации изображений аналогична многим SaaS-инструментам.

При реализации этой стратегии самая большая нагрузка ложится на разработчиков. Они должны сначала автоматизировать пакетную обработку изображений с тонкой настройкой сторонних инструментов, а потом периодически обновлять свой код для поддержки новых форматов изображений.

Преимущества:


  • оптимизация изображений выполняется на чужом сервере;
  • сервисы достаточно быстро обрабатывают изображения;
  • управление оптимизацией можно встроить в ваш воркфлоу разработки и развёртывания;
  • сервисы имеют удобный интерфейс для настройки параметров оптимизации;
  • множество бесплатных инструментов (или бесплатных тарифов) с достаточно богатой функциональностью.

Недостатки:


  • вновь требуется много времени на реализацию адаптивной многовариантности;
  • по-прежнему нет опоры на контекст устройств (не учитываются размер, разрешение экрана и так далее);
  • по-прежнему нужно место, чтоб хранить много изображений;
  • всё ещё нужен CDN;
  • нужно ещё больше человеко-часов, чтобы дополнительно реализовать интеграцию со сторонними продуктами через API;
  • каждый раз, когда появляются новые варианты изображений, нужно также запускать весь процесс оптимизации и для уже существующих вариантов;


Результаты тестов



По баллам незначительно лучше, чем у первой стратегии. Претензии по поводу сжатия поутихли, но по поводу форматов и слишком больших размеров остались.


Важно отметить, что суммарный объём полезной нагрузки снизился до 1,4 Мб. Это на 80% меньше, чем нам даёт решение без стратегии, и на 50% меньше, чем даёт стратегия с адаптивным кодом.

Стратегия 3: Run-time оптимизация


Когда мы заходим на страницу с некого устройства, браузер отправляет на сервер запрос с HTTP-заголовком. В заголовке хранится информация о контексте доступа и форматах изображения.

Run-time оптимизация запускается на сервере, как раз перед отправкой браузеру ответа (контента). Задача такой оптимизации уменьшить передаваемый объём данных, чтобы ускорить загрузку веб-страницы.

Например, заголовок из браузера Chrome выглядит так:

image/avif,image/webp,image/apng,image/*,*/*;q=0.8

С появлением Client Hints в дополнительных полях можно передать больше информации, например, DPR (device pixel ratio, плотность пикселей, величина аналогичная разрешению) и Viewport-Width (ширина экрана).

Client Hints это протокол, при помощи которого браузер в заголовке запроса HTTP может сообщить серверу, какой тип контента он предпочитает получить. Client Hints добавляют дополнительные поля в заголовки HTTP-запросов, содержащие информацию о браузере. Одна из ключевых возможностей этого протокола информирование сервера о том, какого размера изображения нужны странице.

Используя эти данные, run-time оптимизаторы определяют, как сжимать изображения и в каком формате их выдавать. Однако вам для гибкого изменения размера всё равно потребуется руками реализовать адаптивную логику, основанную на брейкпоинтах.

Эти задачи выполняют такие SaaS-оптимизаторы, как Cloudinary и imgix. На этих платформах обычно есть опция автоматической оптимизации, когда сервер изображений или прокси решает, как лучше всего оптимизировать контент. Но вы также можете самостоятельно настраивать параметры оптимизации с помощью API (обычно с использованием простых параметров URL).

ImgIx это надстройка над CDN (Amazon CloudFront), которая позволяет выполнять обработку изображений в реальном времени перед добавлением в кэш. ImgIx предоставляет весь необходимый функционал для обработки изображений, а также ряд дополнительных функций, например, Monochrome, Blur, Halftone.

Часто такие сервисы могут служить и в качестве CDN. А у Cloudinary есть своя система DAM (Digital Asset Management система управления медиа активами).

Всё бы хорошо, но такие оптимизатор пока не могут анализировать контекст устройства. HTTP-заголовок мог бы передавать данные пользовательского агента и сообщать, что страница открыта, например, из браузера Chrome на устройстве Android. Но этого мало. Ничего не говорится о том, телефон это или планшет, и каковы его диагональ, разрешение экрана.

Изображения также хранятся на серверах платформы, а не на ваших собственных ресурсах. Однако обычно у вас есть фиксированная квота дискового пространства с неким запасом на случай новых изображений.

Преимущества:


  • требуется очень мало усилий для оптимизации изображений;
  • часто run-time оптимизатор включает CDN для ускорения доставки;
  • оптимизатор может обладать другими возможностями, например, DAM или расширенный инструментарий обработки изображений;
  • автоматическая или ручная оптимизация изображений с помощью директив на основе URL;
  • имеет собственное хранилище изображений, освобождает ваше локальное / облачное хранилище
  • в этом смысле, сайту практически не требуется обслуживание или перенастройка;

Недостатки:


  • обычно дорогая ежемесячная подписка, потому что вы платите не только за оптимизацию изображений;
  • необходимо залезть в код и обновить значения src в тегах , чтобы отображать картинки, которые выдаёт сервис-оптимизатор;
  • для автоматического изменения размера по-прежнему требуется адаптивный код;
  • обычно работает медленнее при первых запросах, потому что сервису приходится получать изображение из стороннего источника, а затем оптимизировать его при полном отсутствии кеша.

Результаты тестов



Претензии по поводу сжатия и форматов почти сошли на нет, но всё ещё можно
придраться к размерам.


По сравнению с двумя предыдущими стратегиями полезная нагрузка снизилась на 88%. Теперь она составляет всего 897 Кб.

Стратегия 4: оптимизация с учётом контекста устройства


Как и в предыдущей стратегии, нам нужен сервис с сервером изображений. Он должен использовать заголовки запросов для динамической контекстно-зависимой оптимизации. Например, браузер может заявить о поддержке AVIF через Accept в HTTP-запросе. Тогда сервис задумается, какое именно изображение он должен выдать в формате AVIF. И вот тут начинается магия.

Для примера рассмотрим сервис ImageEngine. Он способен получить полноценную информацию об устройстве из контекста доступа с помощью js-библиотеки WURFL. Помимо браузера и ОС, он может определить точную марку и модель устройства, а также характеристики экрана (разрешение, PPI и многие другие). Он также поддерживает Client Hints, включая заголовок save-data, с которым работают далеко не все сервисы.

Это позволяет такому оптимизатору предлагать более релевантные варианты изображений на все случаи жизни, обеспечивая при этом оптимальное соотношение полезной нагрузки и качества картинок.

Подобные сервисы тоже используют CDN для ускорения доставки изображений и повышения коэффициента попадания в кэш. Такой подход имеет огромное преимущество в мобильном сегменте интернета, так как существует очень много устройств с разными параметрами экрана.

Эта стратегия практически не требует допиливания кода. Достаточно просто обновить значения атрибутов src тега img, связав их с сервисом оптимизации. И всё.

Преимущества:


  • требует минимальных усилий при разработке и сопровождении;
  • можно эффективно настроить и забыть (при использовании настроек автоматической оптимизации);
  • автоматическая и ручная оптимизация изображений с помощью директив в URL;
  • максимально возможная экономия полезной нагрузки изображения при сохранении максимального качества;
  • внедрить и начать использовать эту стратегию можно за считанные минуты;
  • сервис оптимизации обычно предлагает лучшее соотношение цены и пропускной способности;
  • нет избыточного разрастания кодовой базы: нет адаптивного кода и брейкпоинтов.

Недостатки:


  • необходимо обновить значения src в тегах , чтобы отображать картинки, которые выдаёт сервис-оптимизатор (но сделать это нужно один раз);
  • платная ежемесячная подписка;
  • обычно работает медленнее при первых запросах, потому что сервису приходится получать изображение из стороннего источника, а затем оптимизировать его при полном отсутствии кеша.

Результаты тестов



Теперь Google PageSpeed Insights доволен.

Значительно улучшилось большинство показателей. Сервис автоматически начал использовать новые форматы изображений (например, AVIF с оптимальным сжатием в соответствии с контекстом доступа). Кроме того, для различных размеров экрана изображения автоматически меняют длину и ширину, а также масштабируются.

Наша суммарная полезная нагрузка уменьшилась примерно на 95%:



И будет вам счастье


Как видите, у всех стратегий есть свои плюсы и минусы. Нет никаких сомнений в том, что сервисы оптимизации изображений, особенно с опорой на контекст устройства, имеют преимущество.

Третья и четвёртая стратегии позволят рационально выстроить процесс разработки с минимальными проблемами на этапе создания, поддержки и хранения изображений. Более того, не нужно будет писать запутанный и немасштабируемый адаптивный код. Оптимизация изображений будет работать надёжно и гибко подстраиваться под новые требования и нужды бизнеса.

Не стоит беспокоиться о возможной потере контроля над настройками оптимизации изображений, потому что вы можете вносить свои коррективы с помощью API или простых параметров URL.

Безусловно, за такое удовольствие придётся платить. Но представители сервисов уверяют, что для физических лиц, а также для малого и среднего бизнеса предусмотрены недорогие тарифные планы.



Облачные VDS от Маклауд отлично подходят для хостинга сайтов.

Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!

Подробнее..

Перевод Как самостоятельно собрать жидкостную линзу с настраиваемым фокусным расстоянием

31.05.2021 10:13:24 | Автор: admin

Эта инструкция расскажет вам, как создать свой собственный объектив с регулируемым фокусным расстоянием, используя простые компоненты. Эта линза сможет изменять форму и, следовательно, фокусное расстояние, в зависимости от количества жидкости внутри нее. У него также будет мягкая поверхность, на которую мы можем надавить, чтобы исказить все, что мы видим через линзу!

Предупреждение: мне потребовалось несколько попыток сделать линзу, которая не протекала. Я надеюсь, что это руководство сработает с первого раза, но если нет, задайте вопрос в комментариях! Кроме того, фотографии в этом руководстве сделаны в течение нескольких разных попыток, поэтому могут не совсем точно соответствовать тому, что получится у вас. Наконец, в этом руководстве используется лазерная резка и сварка акриловым растворителем, поэтому всегда соблюдайте соответствующие меры безопасности при работе с опасными или неизвестными веществами и инструментами!

Шаг 1: Справочная информация



Прежде чем мы начнем, позвольте нам сначала немного рассказать об оптике!

Свет меняет свое направление, проходя через разные среды (явление, называемое преломлением). В линзах мы тщательно контролируем угол, под которым свет проходит из одной среды (воздуха) в другую (стекло или пластик, из которого состоит линза) и обратно, чтобы сфокусировать или иным образом видоизменить свет. Большинство объективов камер состоят из ряда отдельных элементов, которые работают совместно для коррекции различных типов аберраций (оптических ошибок) и создания плоского сфокусированного изображения на плоскости изображения (датчик камеры). Но если все элементы объектива имеют фиксированный размер и форму, как объективы камеры фокусируют или масштабируют изображение? Когда объектив камеры меняет масштаб или фокус, он перемещает отдельные элементы объектива (или группы элементов) вперед и назад по отношению друг к другу внутри объектива.

Шаг 2: Подбор материалов



В этом руководстве мы собираемся создать только один элемент объектива, но в отличие от элементов в типичном объективе камеры, наш сможет изменять форму (что приведет к изменению его оптических свойств). Это потому, что одна сторона нашей линзы будет иметь прозрачную силиконовую мембрану, которая будет менять форму в зависимости от количества жидкости внутри линзы. Другая сторона нашей линзы будет плоской. Наша линза сможет изменять форму от плоско-вогнутой линзы (одна сторона плоская, одна сторона вогнутая) до плосковыпуклой линзы (одна сторона плоская, одна сторона выпуклая) линзы и всего, что между ними!

Ниже приведены материалы и инструменты, необходимые для этого проекта:

Материалы :

  • Прозрачный акрил толщиной 3.175 мм;
  • Шприц и трубка;
  • Силиконовый герметик;
  • Акриловый растворитель (в качестве альтернативы: вы можете использовать акриловый клей);
  • Прозрачный силиконовый лист;
  • Пропиленгликоль;
  • Крепежные винты и гайки;

Шаг 3: Подбор инструментов





Инструменты:

  • Лазерный резак * ;
  • Наждачная бумага (подойдет любая зернистость);
  • Зажимы для удержания деталей во время склеивания их вместе.

* Примечание: для этого проекта не обязательно использовать лазерный резак, и я знаю, что доступ к нему может быть затруднен! Тем не менее, данное описание предназначено для лазерного резака, потому что я использовал именно его. Если вы найдете другой способ сделать жидкую линзу, расскажите о нём в комментариях (а еще лучше, напишите свою инструкцию!)

Шаг 4: Проектирование / подготовка файла для лазерного резака


Некоторые размеры, которые вы захотите проверить и, возможно, скорректировать для вашей конкретной сборки, включают:

Размер отверстия для трубки: он должен быть примерно таким же, как диаметр трубки, которой вы располагаете. Оставшееся пространство мы заполним силиконовым герметиком.

Размер отверстий для болтов: отверстия для крепежных болтов должны соответствовать имеющимся у вас болтам. Я бы не стал располагать их рядом с краями или уплотнительным кольцом.

Уплотнительное кольцо: в этой конструкции акриловое уплотнительное кольцо вырезается из того же куска акрила, который образует канавку для уплотнительного кольца. Чтобы обеспечить достаточный зазор для прохождения силиконового листа вокруг уплотнительного кольца, я добавил дополнительные прорези внутри и снаружи уплотнительного кольца. Это означает, что уплотнительное кольцо и канавка образованы 4 концентрическими кругами в конструкции. Возможно, потребуется разрезать несколько уплотнительных колец и отрегулировать их толщину, пока вы не найдете подходящее, но не протекающее!

Чертежи для резки

Шаг 5: Лазерная резка акриловых деталей



Вырежьте детали из листа акрила, используя настройки для конкретной машины, которую вы используете!

Шаг 6: Припаяйте нижнюю половину линзы растворителем



Удалите бумагу со слоев 1-3 и положите их поверх другого, убедившись, что их отверстия для болтов совпадают (для этого вы можете использовать сами болты). В хорошо проветриваемом помещении тщательно спаяйте или склейте слои растворителем, следя за тем, чтобы растворитель не попал на открытый центр слоя 1.

Шаг 7: Установите трубку в нижнюю половину



Далее мы установим трубку, которая изменяет количество жидкости внутри линзы.

  • Зашкурьте конец трубки и внутреннюю часть акрилового канала, где она будет сидеть, используя наждачную бумагу, чтобы у силиконового герметика была поверхность, к которой он может прилипнуть;
  • Нанесите достаточное количество силиконового герметика;
  • Будьте осторожны, чтобы не замазать конец трубки.

Шаг 8: Продолжайте сборку со слоем # 4



Добавьте слой 4 поверх нижней половины и припаяйте растворителем. Убедитесь, что в районе трубки нет зазоров. Возможно, вам понадобится использовать зажимы, чтобы обеспечить хорошее уплотнение. На этом этапе трубка должна быть установлена на своем месте.

Шаг 9: Продолжите сборку со слоем # 5 (слой уплотнительного кольца)



Слой 5 состоит из трех частей: внешней части, уплотнительного кольца и самой внутренней части. Приклейте внешнюю и внутреннюю части к слою 4. Пока оставьте уплотнительное кольцо в стороне.

После того, как клей высохнет, хорошо отшлифуйте все детали вокруг канавки для уплотнительного кольца и само уплотнительное кольцо, чтобы избежать острых краев, которые могут порезать силиконовый лист.

Шаг 10: Добавьте слой силиконового герметика на дно канавки под уплотнительное кольцо



Одна из первых вещей, чему меня научил этот проект, это то, что очень сложно сделать вещи воздухо- или водонепроницаемыми. Жизнь всегда пробивает себе дорогу, и пропиленгликоль тоже! Добавление капель силиконового герметика на дно канавки для уплотнительного кольца, определенно помогает удерживать пропиленгликоль на месте, внутри линзы!

Шаг 11: Продолжайте сборку с помощью силиконового листа и слоя 6



Честно предупреждаю, что это один из самых сложных шагов в этой инструкции, так что перед этим этапом лучше устроить себе перерыв...

На этом этапе мы пытаемся закрепить силиконовый лист на верхней части линзы и соединить все вместе с помощью крепежных болтов и гаек. Это должно выглядеть примерно так:

  1. Удерживайте силиконовый лист относительно туго над верхней частью линзы;
  2. Попросите друга сдавить уплотнительное кольцо вместе со слоем 6;
  3. Установите зажимы по периметру, чтобы удерживать всё вместе;
  4. Один за другим, замените зажимы на болты, убедившись, что силиконовый лист все еще прижимается уплотнительным кольцом.

Шаг 12: Проверка на протечки!




Если вам удалось пройти предыдущий шаг, не разорвав силиконовый лист, поздравляем! Теперь проверьте герметичность, подув в трубку. На видео из линзы выходит воздух: когда я дую, силиконовый лист раздувается, но когда я перестаю дуть, воздух откуда то выходит наружу. :( Надеюсь, ваша конструкция на этом этапе будет держать свою форму!

Шаг 13: Заполняем!




На этом этапе, если ваша линза герметична, вы можете заполнить ее пропиленгликолем и использовать.

Для этого:

  1. Наполните шприц пропиленгликолем;
  2. Присоедините шланг к линзе;
  3. Постепенно добавляйте немного пропиленгликоля и, одновременно, удаляйте воздух из линзы;
  4. Не переполняйте линзу!

Шаг 14: Пробуем в работе



На данный момент у вас должна быть рабочая линза с регулируемым фокусным расстоянием! Очень круто! Что дальше?

Что ж, есть много проектов, в которых можно было бы использовать такие линзы. Вы можете использовать его перед проектором или камерой для необычных эффектов, или использовать его как увеличительное стекло, или час за часом прижимать пальцы к его липкому совершенству (просто посмотрите на эти ногти!). Это зависит от вас. В приведенном выше видео есть примеры того, как я тестировал / играл со своим объективом.

Пожалуйста, дайте мне знать в комментариях, как у вас получается, нашли ли вы способ улучшить этот процесс или обнаружили ещё какой то способ использования этого объектива.

Шаг 15: Дальнейшие исследования


Надеюсь, этот объектив только начало новых оптических проектов. Этот проект во многом был вдохновлен некоторыми проектами, приведенными ниже:

Практический опыт с жидкими линзами


Очки с регулируемыми линзами

Линзы, изготовленные с применением ЧПУ / 3D печати.

Прим. переводчика:Все современные устройства находится в бесконечной гонке в поисках всё большей и большей компактности своих компонентов. Благодаря этому происходит и ускорение научно-технического прогресса, и постоянное уменьшение электронных компонентов, а также механических систем.

Оптика тоже не осталась в стороне от действия этих тенденций. Если на предыдущем этапе, для уменьшения оптических систем использовались плоские линзы Френеля, то на современном этапе наука вплотную подошла к использованию линз с изменяемыми свойствами.

Ещё в 1995 году один из французских физиков предложил использовать жидкие линзы для применения их в фотоаппаратах:



И буквально в марте этого года вышла новость о том, что фирма Xiaomi собирается внедрять подобные линзы в своих смартфонах будущих поколений:





Облачные серверы от Маклауд быстрые и безопасные.

Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!

Подробнее..

Синхронный АМ приёмник Полякова

01.06.2021 12:20:22 | Автор: admin

Владимир Тимофеевич Поляков (RA3AAE) широко известен в нашей стране как разработчик любительской радиоэлектроники. Его конструкции всегда отличались простотой и хорошей повторяемостью. Ещё в них всегда присутствовала какая-то сумасшедшинка.

В публикации я расскажу о разработке Полякова, увидев которую, я не смог понять, как она работает. Старшие товарищи, к которым я обратился за помощью, ничего вразумительного мне сказать тоже не смогли.

Речь идёт о синхронном АМ приёмнике, схема которого была опубликована в журнале Радио 8 за 1984 год.

Ничего не понимаю



При взгляде на схему приёмника в глаза сразу бросались три КМОП микросхемы: К176ТМ2, К176ЛЕ5 и К176КТ1. Причём, К176КТ1 была включена между усилителем радиочастоты (УРЧ) и усилителем звуковой частоты (УЗЧ). Т.е. эта микросхема (цифровая) в этой схеме играла роль детектора в аналоговом тракте.

Описание работы схемы ясности не добавляло: четвертинки К176КТ1 там именовались ключами балансного смесителя. Два нижних ключа образовывали фазовый детектор, выходы двух верхних ключей назывались выходом синхронного детектора.

С двумя другими цифровыми микросхемами было понятней: К176ТМ2 делила частоту гетеродина на четыре, а К176ЛЕ5 формировала сигналы со скважностью 4. Это был счётчик с дешифратором.

Дешифратор управлял ключами. С выхода нижней по схеме половинки микросхемы операционного усилителя (ОУ) К157УД2 на гетеродин подавалось напряжение подстройки. Это было понятно, но зачем нужно поддерживать фазовый сдвиг 90 между входным сигналом и сигналом гетеродина, в голове старшеклассника не укладывалось.

Конструкция была отложена, но не забыта.

и вот опять


Первый раз к конструкции синхронного АМ приёмника я вернулся при изучении материалов Радиоежегодника за 1988 год, где В.Т. Поляков опубликовал статью Гетеродинный приём.

Часть статьи касалась синхронного приёма АМ сигналов. В частности, давалась структурная схема синхронного приёмника и описание его работы:


Синхронный прием АМ сигналов возможен при установке второго смесителя и ВЧ фазовращателя. Гетеродинные напряжения на оба смесителя U1 и U2 подаются со сдвигом фазы 90 градусов. Квадратурные сигналы ЗЧ фильтруются ФНЧ Z2 и Z3, усиливаются (А1, А2), один из сигналов служит выходным, а другой используется в системе ФАПЧ с элементами Z4 и V1. Усилитель А2 здесь должен быть УПТ. С его выхода можно снять и переменное демодулированное напряжение при ФМ входного сигнала.


Начало же статьи изменило раз и навсегда моё представление о работе детекторов и смесителей на диодах. Дословно:
Увлечение сверхдлинными волнами [...] породило не только мощные электромашинные РЧ генераторы, но и гетеродинные приемники с синхронным механическим выпрямителем колесом Гольдшмидта. В них детектор [...] заменен механическими контактами, замыкаемыми при вращении колеса с частотой, близкой к частоте сигнала. При этом, если моменты замыкания контактов попадают на положительные полуволны сигнала, на выходе приемника выделяется положительная постоянная составляющая напряжения, если же на отрицательные то соответственно отрицательная.

Так происходит синхронное детектирование. Но строго синхронизировать частоты вращения вала генератора и колеса Гольдшмидта трудно, чаще всего они отличались, тогда в телефонах прослушивался тон биений, равный разности частот сигнала и коммутации контактов. Механический коммутатор был идеальным смесителем гетеродинного приемника, поскольку он вообще не детектировал сигнал, а лишь преобразовывал его по частоте.

Суть озарения: механические ключи-прерыватели в детекторах гетеродинных приёмников были в своё время заменены диодами. Диоды в современных схемах детекторов гетеродинных приёмников могут быть заменены электронными ключами, коммутируемыми с частотой принимаемого сигнала.

Таким образом и было узаконено в моих глазах применение микросхемы К176КТ1 в качестве синхронного детектора.

Как это работает


Сигнал гетеродина на транзисторе VT3 делится на четыре счётчиком Джонсона на двух D-триггерах из состава микросхемы DD1. На выходах дешифратора DD2 формируются сигналы с частотой приёма, коммутирующие ключи из состава микросхемы DD3.

Сигналы на выходе дешифратора имеют скважность 4 и сдвиг по фазе 0, 90, 180 и 270. Коммутируемые этими сигналами ключи с подключенными к их выходам конденсаторами C18, C22, C17 и C21 соответственно, образуют схему выборки-хранения, где каждый конденсатор сохраняет значение напряжения на входе синхронного детектора в момент размыкания своего ключа.


Пусть гетеродин при подаче половины напряжения питания на варикапы настроен точно на частоту, превышающую в четыре раза частоту несущей принимаемого сигнала. Сопротивление открытых ключей К176КТ1 равно нулю. Сопротивление закрытых ключей К176КТ1 равно бесконечности. Входное сопротивление ОУ равно бесконечности.

На диаграмме слева делённая на четыре частота гетеродина отстаёт по фазе от сигнала несущей на 90. На входах верхней по схеме половинки ОУ (синхронного детектора) присутствует примерно одинаковое напряжение. На входах нижней по схеме половинки ОУ (фазового детектора) присутствует разность напряжений (U90 U270), примерно равная размаху принимаемого сигнала.

На выходе фазового детектора формируется отличное от половины питающего напряжение, изменяющее частоту гетеродина. Это отклонение перестанет формироваться только при равенстве фаз делённой на четыре частоты гетеродина и сигнала несущей, когда на входах фазового детектора будет одинаковое напряжение.

Режим синхронной работы приёмника показан на правой диаграмме. На входах синхронного детектора присутствует разность напряжений (U0 U180), примерно равная размаху принимаемого сигнала. На входах фазового детектора присутствует примерно одинаковое напряжение.

В реальных условиях между частотами гетеродина и несущей частотой АМ сигнала постоянно будут возникать биения, обусловленные нестабильностью гетеродина и замираниями сигнала станции. При этом петля ФАПЧ будет постоянно подстраивать фазу гетеродина под фазу несущей, если частота биения этих частот не превышает полосу пропускания фильтра на элементах R10, C16, R11, C27.

На практике это чем-то напоминает переход регенеративного приёмника в режим автодина: при настройке на станцию возникает свист, тон которого тем ниже, чем ближе частота настройки к частоте несущей; при захвате сигнала станции свист пропадает.

Я где-то это уже видел


Второй раз к конструкции синхронного АМ приёмника я вернулся при погружении в тему SDR. В классических SDR-приёмниках часто применяется решение квадратурного детектора (QSD) по схеме Tayloe. Поиск по сочетанию Tayloe Detector приводит к патенту US6230000.

Патент US6230000 был получен 08.05.2001 года сотрудником Motorola Inc. Daniel Richard Tayloe по заявке, поданной 15.10.1998 года. Патент защищает аппаратное решение, принцип действия которого раскрывается иллюстрацией ниже:


Устройство служит для приёма однополосных сигналов с подавленной несущей (SSB). Математика работы этого решения описана в главе 3 Фазовый принцип формирования и приёма SSB сигналов книги В.Т. Полякова Трансиверы прямого преобразования, выпущенной в 1984 году.

Из иллюстрации видно, что Tayloe делает акцент на ключевом детекторе, который управляется сигналом задающего генератора с частотой, в четыре раза превышающей частоту принимаемого сигнала. Сигналы на выходе ключевого детектора имеют сдвиг по фазе 0, 90, 180 и 270. К выходам ключевого детектора подключены конденсаторы.

Подобное решение присутствует и в схеме балансного смесителя синхронного АМ приёмника Полякова. Разница в дальнейшей обработке сформированных сигналов.

В схеме Полякова квадратурный сигнал (Q, Baseband Quadrature) включен в цепь ФАПЧ, а из прямого сигнала (I, Baseband Inphase) сумматором на DA1.1 формируется демодулированный АМ сигнал. В схеме Tayloe сигналы I и Q поступают на фазовращатель (58) для формирования на выходе сумматора (60) демодулированного сигнала с верхней боковой полосой (ВБП, USB).

Нужно сделать дополнение, что в классических SDR-приёмниках схема детектора Tayloe заканчивается цепями I и Q, и дальнейшая обработка сигнала производится какими-либо внешними программными средствами.

Возвращаясь к схеме синхронного АМ приёмника Полякова необходимо отметить, что Владимиру Тимофеевичу удалось сделать на очень несовершенной элементной базе элегантное аппаратное решение не менее элегантной математической модели. Подобные решения на более совершенных компонентах применяются во всём мире по сей день.



Облачные серверы от Маклауд быстрые и безопасные.

Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!

Подробнее..

Как я перестал бояться и полюбил бомбу. История создания и уничтожения ядерного оружия

20.05.2021 10:09:10 | Автор: admin

Радиоактивный пепел от нескольких тысяч ядерных боеголовок словно одеяло покроет Землю и начнется Ядерная зима А, стоп. Или не начнется? Надеюсь, что практический эксперимент человечество никогда не застанет. В целом, вокруг ядерного оружия ходит много слухов: то об его разрушительности, то о вымирания человечества в ходе ядерной войне. Да это и неудивительно, применений вне полигона было всего два и то на заре эпохи ядерного оружия. А рецепты бомб хранятся под самым секретным грифом. Я предлагаю рассмотреть историю ядерного вооружения и его мифологию, а также как там что устроено.

Немного истории


Кого можно считать отцом атомной бомбы? К сожалению, на этот вопрос не существует однозначного ответа. Созданию ядерного оружия предшествовала череда научных открытий на протяжении практически всей первой половины 20-го века. Условную точку отсчета можно поставить в 1896 году, когда французский химик Антуан Анри Беккерель обнаружил радиоактивность урана. Следующие несколько десятилетий ученые шаг за шагом приближались к созданию атомной бомбы: открытие альфа-, бета- и гамма-лучей; обнаружение радиоактивных изотопов некоторых химических элементов; публикация закона радиоактивного распада; открытие ядерной изомерии Наконец, в 1938 году немецкие физики Отто Ган и Фриц Штрассман впервые в мире смогли осуществить искусственное расщепление ядра атома (урана). С этого момента началась эпоха разработки ядерного оружия. А также немецкая ядерная программа.

Немецкая ядерная программа


В 1939 году в Германии приняли закон о запрете вывоза урана из страны. Большое количество урана было закуплено в Бельгийском Конго. 26 сентября 1939 года Управление армейских вооружений организовало совещание специалистов в области ядерной физики, на котором было принято решение засекретить все исследования об уране и начать работы по созданию ядерного оружия. Программа получила название Урановый проект. В проекте задействовали 22 научные организации и множество талантливых физиков (Карл фон Вайцзеккер, Вальтер Боте, Манфред фон Арденне и многие другие). Ведущей фигурой среди исследователей был Вернер Гейзенберг, лауреат Нобелевской премии по физике 1932 года, обладавший непререкаемо высоким научным авторитетом.


Вернер Гейзенберг

Уже на тот момент Гейзенберг понимал, что существуют два способа освободить энергию уранового ядра: помещение строго определенной массы урана в урановую топку (атомный реактор) и освобождение энергии путем взрыва. В первом способе использовалась смесь урана с веществами, играющими роль замедлителя быстрых нейтронов, поскольку полученные в процессе реакции деления нейтроны с определенной энергией хорошо поглощаются ураном. Во втором способе предполагалось использование редкого изотопа урана-235, который, по мнению некоторых ученых, позволял добиться самого высокого выхода энергии в процессе деления на так называемых тепловых нейтронах. В 1939 году Гейзенберг представил секретный отчет, в котором в качестве замедлителей предлагались углерод и тяжелая вода. Но в 1940 году из-за экономических причин было принято решение остановиться на последней (В оккупированной Норвегии существовало необходимое производство).

В последующие года немецкие ученые сконцентрировались на строительстве рабочего атомного реактора. Одновременно велась разработка установок для обогащения урана: в природном уране содержится всего 0.71% необходимого урана-235 (в нем возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция), остальное приходится на уран-238. Немецкие физики разработали несколько способов обогащения (увеличении доли изотопа уран-235). Перспективным оказался инерционный способ разделение изотопов с помощью специальной центрифуги.

В 1942 году Гейзенбергу и супругам Дёпель удалось построить опытный реактор. В ходе решающего эксперимента впервые в мире удалось добиться роста количества нейтронов внутри реактора. Однако через несколько месяцев случилась ядерная авария (к слову, самая первая в мире) недавно построенный реактор взорвался, что ударило по самолюбию ученых и отодвинуло сроки, установленные правительством. В январе 1944 года Гейзенберг получил литые урановые пластины для большого реактора в Берлине (B VIII), для которого строился специальный бункер. Однако в феврале 1945 года B VIII разобрали и перевезли в поселок Хайгерлох. В марте в Берлин доложили, что реактор работает, однако радость была преждевременной реактор не смог достичь критической точки. Перерасчеты показали, что необходимо увеличить количество урана и тяжелой воды (которой не было). 23 апреля в Хайгерлох вошли американские войска, а реактор был вывезен в США.


Немецкий экспериментальный ядерный реактор. Источник Википедия.

Вопрос о том, почему провалилась немецкая ядерная программа, остается открытым. В первые годы Второй мировой войны Германия располагала всеми условиями для разработки ядерного оружия. Некоторые считают, что проекту помешала тоталитарная политика Третьего Рейха и нетерпимость к ученым еврейского происхождения (хотя в ядерной программе участвовало множество крупных и талантливых ученых, спокойно принявших нацистский режим). По другой версии, роковую роль сыграла ошибка Боте и тяжеловодный путь, не оптимальный с точки зрения быстрого достижения цепной реакции. Существует мнение, что некоторые высшие руководители Рейха скептически относились к ядерному проекту затраты на германские исследование были на порядки меньше, чем на американский Манхэттенский проект.

Манхэттенский проект


В 1939 году ведущие физики-ядерщики убедили Альберта Эйнштейна (который в 1933 году переехал из нацистской Германии в США) о необходимости предупредить президента о возможной разработке Германией чрезвычайно мощной бомбы нового типа. 2 августа Эйнштейн подписал письмо к Франклину Рузвельту, в котором изложил свои опасения и рассуждения о необходимости превентивного создания атомного оружия. Письмо нашло мощный отклик в исследовательской среде.


Письмо Рузвельту

По указанию Рузвельта в 1939 году был создан Урановый комитет под председательством Лаймана Бриггса. В том же году комитет представил президенту доклад о возможности освоения энергии ядра и создание атомного оружия. Примерно в то же время были получены примерные оценки критической массы для урана-235, которые позволяли сделать из него бомбу, переносимую на самолете. Бриггс предложил выделить средства на исследования урана, в особенности изотопа урана-235 и недавно открытого плутония. Также ученые внимательно следили за тем, что происходит в Германии. Нападение на Польшу, повышенный интерес Германии к урану и неожиданное нападение японцев на Пёрл-Харбор 7 декабря 1941 года побудили Америку активизировать деятельность по созданию атомной бомбы.


Перл-Харбор 7 декабря 1941 года

17 июня 1942 года Вэнивар Буш, руководитель Управления научных исследований и разработок США, представил президенту доклад, в котором излагался план расширения проекта по созданию атомной бомбы. Большое внимание в докладе уделялось урану-235 и плутонию-239, а также способам получения делящихся веществ. С этого момента начался Манхэттенский проект кодовое название программы США по созданию атомной бомбы (официальная дата начала 17 сентября 1942 года). Проект возглавил генерал Лесли Гровс. Руководить научной частью проекта предложили профессору Роберту Оппенгеймеру. Первоначальные исследования сконцентрировались на изучении особенностей протекания цепной реакции деления ядра. Для осуществления реакции требовалось достаточное количество делящегося материала. Перспективными направлениями в этой области считались получение урана 235 путём обогащения природного урана и наработка плутония-239 путем облучения природного урана-238 нейтронами, поэтому работа над обоими направлениями велась параллельно.


Приложение доклада Буша Рузвельту. Источник sciencephoto.com

2 декабря 1942 года успешно завершилась демонстрация самоподдерживающейся цепной реакции на первом ядерном реакторе, построенном под руководством Энрико Ферми. На сооружение ушло около 46 тонн урана и около 385 тонн графита. К 1945 году было создано три бомбы: плутониевая Штучка (взорвана во время испытания Тринити), урановый Малыш (сброшена на Хиросиму 6 августа 1945 года) и плутониевый Толстяк (сброшена на Нагасаки 9 августа 1945 года). Ниже представлены характеристики сброшенных на Японию бомб:

Название бомбы Оригинальное название Масса, кг Длина, мм Диаметр, мм Мощность взрыва, килотонны ТНТ Наполнение
Малыш, L-11 Little Boy 4400 3000 700 13-18 Уран-235
Толстяк Fat Boy 4670 3250 1250 21 Плутоний-239

Единственной целью Манхэттенского проекта являлась разработка работающего атомного оружия к лету 1945. И цель была достигнута. Всего в проекте задействовали более 130 000 человек, примерная стоимость составила 2 миллиарда долларов США (23 миллиарда на 2019 год). Большая часть затрат уходила на строительство заводов и производство расщепляющего материала. В проекте приняло участие множество ученых с мировым именем (Энрико Ферми, Джон фон Нейман, Ричард Фейнман, Роберт Оппенгеймер и многие другие). США показали всему миру, каким мощным оружием обладают.

Советская атомная бомба


Работы в области атомного ядра в СССР начались еще в 1930-х годах. На всесоюзных конференциях АН СССР принимали участие не только советские химики и физики, но и иностранные специалисты. В 1941 году в разгар войны в СССР начали поступать разведданные из США и Великобритании о развертывании интенсивной работы по созданию ядерного оружия.

28 сентября 1942 года было принято постановление Об организации работ по урану. Эта дата считается началом советского ядерного проекта. Весной следующего года для разработки атомной бомбы была сформирована Лаборатория 2 АН СССР. Выбор руководителя новой структуры осуществлялся на самых верхах: из пятидесяти фамилий в списке кандидатур Лаврентий Берия выбрал Игоря Курчатова. 9 апреля 1946 года было принято постановление о создании КБ при Лаборатории 2.


Постановление Об организации работ по урану. Источник school.rusarchives.ru

Советский прототип атомной бомбы получил название РДС-1. Изделие представляло собой устройство мощностью 22 килотонны. Для того, чтобы догнать США, ушедшие вперед в области ядерных технологий, и установить паритет, было принято решение идти путем копирования американских прототипов. Научно-техническую информацию об американских атомных бомбах получили разведывательным путем. Конструкция РДС-1 во многом опиралась на американского Толстяка. Толстяк работал на основе распада плутония-239 и имел имплозивную схему подрыва: по периметру делящегося вещества взрываются заряды, которые создают взрывную волну, сжимающую вещество в центре и инициирующую цепную реакцию. Некоторые элементы системы РДС-1, такие как баллистический корпус и электронная начинка, были своими.

Взяв за основу американскую плутониевую бомбу, советские физики столкнулись с проблемой: на момент разработки производство плутония в СССР не началось. Напомним, что плутоний-239 образуется в любом ядерном реакторе, работающем на природном или малообогащенном уране, содержащем в основном изотоп уран-238. На первоначальным этапе разработки использовался трофейный уран. В 1945 год возобновили работу рудники в Чехословакии и Восточной Германии, а в 1946 были найдены новые месторождения урана на территории СССР. В 1948 году на комбинате Маяк в закрытом городе Челябинск-40 начал работать первый советский промышленный атомный реактор А-1, который позволил произвести заряд для РДС-1 десять килограмм плутония. А 29 августа 1949 года произошло успешное испытание первой советской атомной бомбы.


Момент взрыва РДС-1. Источник sarov.info

Ядерное разоружение


На фоне развития атомных технологий в конце первой половины 20-го века, одной из первых резолюций ООН стало учреждение 24 января 1946 года комиссии для рассмотрения проблем, возникших в связи с открытием атомной энергии. Задачей комиссии была выдача рекомендаций(!) по, как уже было сказано, проблемам использования атома. Первоочередными были следующие вопросы:

  • распространение между всеми странами обмена основной научной информацией в мирных целях;
  • контроль над атомной энергией, в объеме, необходимом для обеспечения использования её только в мирных целях;
  • исключение из национальных вооружений атомного оружия и всех других основный видов вооружения, пригодных для массового уничтожений;
  • определение эффективных мер предосторожности, путем обследования и применения других методов для защиты государств, соблюдающих соглашения, от возможных нарушений и уклонений.


Первая резолюция ООН от 24 января 1946 года. Источник undocs.org

На тот момент ядерным оружием обладала лишь одна страна США. Конечно, вряд ли кто-либо ожидал отказ США от мощного рычага давления. В целом, официальная точка зрения СССР в гонке вооружений всегда основывалась на риторике сдерживания агрессии США.

8 декабря 1953 прозвучала одна из первых речей (со стороны государства с ядерным оружием) с призывом отказаться от бессмысленной гонки вооружения Атом для мира Дуайт Дэвид Эйзенхауэр(США). Эта речь была частью проводимой в то время в США медиа-кампании Операция откровенность. До этого момента тема атомных технологий была окутана пеленой, и данная кампания была направлена на просвещение американского общества о ядерном будущем.

Я чувствую себя вынужденным говорить сейчас на языке, который до некоторой степени для меня нов, на языке, к которому я, проведший всю мою жизнь на военной службе, предпочел бы никогда не прибегать. Этот новый язык это язык атомной войны. выдержка из речи Эйзенхауэра.

В тоже время стоит отметить, что в период президентства Эйзенхауэра ядерные запасы США выросли в 20 раз (с 1000 до 20000), что ставит искренность речи под вопрос.


Почтовая марка с тезисом кампании. Источник uatom.org

До 1962 года позиция СССР в вопросах ядерного вооружения часто менялась с разрядки на конфронтацию. Началом разоружения считается Карибский кризис, суть которого в том, что США разместило ядерное оружие на территории Турции, а СССР на территории Кубы. По итогу чуть не начавшейся ядерной войны, было принято решение о необходимости регулирования ядерного оружия. Ниже приведен перечень основных договоров, а прочитать подробнее об истории разоружения стран можно в этой классной статье.

Договор Год* Краткое описание
Договор об Антарктике 1959/1961* Демилитаризация Антарктики. Стран-участниц: 46.
Договор о запрещении испытаний ядерного оружия 1963 Запрет испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой. Стран-участниц: 131.
Договор о космосе 1967 Определяет основные нормы космического права. Запрещает размещение ядерного оружия в космическом пространстве. Стран-участниц: 110 (27 не ратифицировали договор).
Договор Тлателолько 1967/1968* Создание безъядерной зоны на территории Латинской Америки и Карибского бассейна.Стран-участниц: 14.
Договор о нераспространении ядерного оружия 1968/1970* Запрет распространения ядерными державами ядерного оружия и контроля над ним другим странам, а также запрет на помощь другим странам в создании такого оружия. Договор подписан практически всеми странами мира, за исключением КНДР, Израиля, Индии, Пакистана и Южного Судана.
Договор по морском дну 1971/1972* Запрет на размещение ядерного оружия на дне морей и океанов, а также в их недрах за пределами 12 миль(22 км) от побережья.Стран-участниц: 94 (21 не ратифицировали договор).
Договор об ограничении систем ПРО 1972 Отказ от создания, испытания и развертывания систем или компонентов ПРО(противоракетной обороны). Страны обязуются иметь не более 2-ух систем ПРО.Страны: США и СССР(Россия). В 2001 году США вышла из договора.
ОСВ-1 1972 Ограничение количества баллистических ракет и их пусковых установок. По договору, ограничение определяется количеством исходных на момент подписания договора. Количество боеголовок не ограничивалось.Страны: СССР и США.
ОСВ-2 1979 Снижение количества боеголовок, а также ограничение количества боеголовок с разделяющейся головной частью. В силу не вступил из-за ухудшения отношений СССР и США на фоне вторжения СССР в Афганистан.
Договор Раротонга 1985/1991** Объявление южной части Тихого океана безъядерной зоной. Стран-участниц: 18(США не ратифицировали).
Договор о ликвидации ракет средней и меньшей дальности 1987/1988* Ликвидация ракет средней (1000-5500 км) и малой (500-1000 км), а также обязательство не производить, не испытывать и не развертывать их. В течение трех лет страны должны уничтожить данные ракеты и пусковые установки для них.Страны: США и СССР.
СНВ-1 1991/1994* Сокращение ядерного вооружения до 6000 боеголовок у каждой страны.Страны: СССР(Россия) и США. В 2009 договор истёк.
Лиссабонский протокол 1992 Дополнение к СНВ-1, определяющий изменения в договоре в связи с распадом СССР. Стран-участниц: 5.
СНВ-2 1993 Запрет использования баллистических ракет с разделяющейся головной частью, а также сокращение ядерного арсенала в течение 7 лет. Страны: Россия и США. Договор в силу не вступил.
Бангкокский договор 1995/1997* Объявление в юго-восточной Азии безъядерной зоны. Стран-участниц: 10.
Договор о сокращении стратегических наступательных потенциалов 2002 Ограничение ядерных боеголовок, стоящих на боевом дежурстве до 1700-2200 для каждой из сторон. Страны: Россия и США. Договор истек 2012.
Семипалатинский договор 2006/2009** Объявление в центральной Азии безъядерной зоны. Стран-участниц: 4.
Пелиндабский договор 1996/2009** Объявление в Африке безъядерной зоны. Подписали почти все страны Африки, кроме Южного Судана. Ратифицирован в 41 стране.
СНВ-3 2010/2011* Сокращение развёрнутых ядерных боезарядов до 1550 единиц, межконтинентальных баллистических ракет, баллистических ракет подводных лодок и тяжёлых бомбардировщиков до 700 единиц.Страны: Россия и США.
Договор о запрещении ядерного оружия 2017 Запрет на разработку, испытание, хранение, приобретение, транспортировку и использование ядерного оружия. Стран-участниц больше 50. Ни одна страна, имеющая ядерное оружие, не подписала договор.

*Год заключения/вступления в силу

** Год подписания/ратификации

А что сегодня?


Ядерный клуб


На текущий момент официально 8 стран обладают ядерным оружием: США, Россия, Великобритания, Франция, Китай, Индия, Пакистан, КНДР. Также предположительно ядерным оружием владеет Израиль, но официально она как не подтверждает наличие, так и не отрицает. В определенный период ядерным оружием также обладали ЮАР(Добровольный отказ) и некоторые страны постсоветского пространства, которые по Лиссабонскому протоколу либо передали вооружение России, либо утилизировали его.


Инфографика мировых ядерных запасов. Данные взяты с журнала Бюллетень ученых-атомщиков, основа для картинки с этого сайта.

Стоит понимать, что не все 13 тысяч ядерных боеголовок находятся на боевом дежурстве. Часть из них находится в резерве на военных складах, а другая часть ждет утилизации. Но всё же порядка 25% ядерного оружия находится в боевом состоянии. При этом часть этого оружия является стратегическим, а часть тактическим. Четкую границу между этими видами оружия выделить нельзя. В целом, тактическое ядерное оружие можно охарактеризовать низкой мощностью относительно стратегического ядерного оружия(не больше нескольких килотонн), возможностью применения для решения локальных задач и меньшей дальностью применения. В целом, оно не является в такой же степени автономным, как, например, МБР. Классический пример такого оружия ядерная торпеда или авиационная бомба. Тактическое ядерное оружие имеется у всех стран, помимо Великобритании, которая отказалась от него и оставила только стратегическое ядерное оружие.


Советская ядерная торпеда Т-5. Источник topwar.ru

В ходе процедуры разоружения Россия и США раскрыли местоположения наземных пусковых установок, аэропортов, на которых базируются ядерные бомбардировщики, а также систем противоракетной обороны. Ввиду определенной особенности постоянно перемещаться, подлодки с баллистическими ракетами на борту остались не тронуты. Ознакомиться со статьей о предположительном местоположении ядерного оружия в других странах можно по этой ссылке.


Расположение российских МБР. Данные взяты из отчета о ядерном оружии в России за 2021 год. Около каждого отмеченного города находится несколько пусковых установок, вплоть до 6, как в Татищево.

Ядерная триада


По способу запуска ядерное оружие можно разделить на три категории. Первая это наземные пусковые установки. Это могут быть как пусковые шахты, так и передвижные ракетные комплексы, например, Тополь-М и железнодорожные комплексы. Вторая категория это запуск МБР с воды. Договор по морскому дну от 1972 года запрещает размещать на дне морей и океанов за пределами прибрежной зоны, поэтому официально ядерное оружие размещается на ракетный крейсерах и атомных подводных лодках. Периодически, атомные подлодки с БРПЛ (баллистические ракеты подводных лодок) называют ракетными подводными крейсерами стратегического назначения, но отнести их к одному классу будет некорректно. Из-за преимуществ подводных лодок, например, скрытности, количество ракетный крейсеров постоянно снижается, но на вооружении некоторых стран ещё находятся ракетные крейсера. Так, например, для запуска индийской ракеты Dhanush используется ракетный крейсер, хотя необходимо учитывать отсутствие у Индии на вооружении атомных подводных лодок. Третья категория, самый старый и единственный способ доставки ядерного оружия, применявшийся в реальных условиях это авиация. Основными курьерами стратегического ядерного оружия являются стратегические бомбардировщики. Дальность полета таких самолетов больше 5 тысяч километров, большой боевой нагрузкой, а дозаправка в воздухе позволяет достигать объекты, расположенные почти на любом расстоянии. Возможность длительного патрулирования вдоль границ потенциального противника позволяет в случае чего быстро нанести удар. Также такой патруль с ядерным оружием на борту оказывает мощное влияние. Подобный перечень достоинств ощутимо сказывается на стоимости таких самолетов, и официально на сегодняшний день стратегическими бомбардировщиками обладают две страны: США и Россия. В тоже время стоит учитывать, что конкретного определения у данного типа самолетов нет и такое высказывание в некотором смысле условно.


Боевой железнодорожный ракетный комплекс в музее Октябрьской железной дороги, Санкт-Петербург. Источник Википедия.

Перечисленные категории доставки ядерного оружия вместе образуют так называемую ядерную триаду. Распределение ядерного арсенала между несколькими вооруженными силами государства позволяет сделать невозможным уничтожения всего имеющегося ядерного оружия при внезапном нападении. Опять же, как и с стратегическими бомбардировщиками, считается, что ядерной триадой обладают Россия и США. Но, как и прошлый раз, подобная категоризация стран очень условна. Так, например, в случае войны некоторые тактические бомбардировщики также смогут выполнять функцию доставки стратегического ядерного оружия, с учетом возможности дозаправки.

Методы противодействия


В вопросах защиты от ядерного удара метод Нападение лучшая защита начинает немного сдавать. Конечно, ядерный паритет и страх позволяют снижать вероятность ядерной войны. Но, поскольку имеет место некоторая вероятность её начала, возникает и вероятность в общем-то не узнать эффективность метода Нападение лучшая защита.




Кратчайшая траектория между Россией и США проходит через северный полюс

В целом, еще в 60-х годов появилось появилось понимание о невозможности создания системы ПРО (противоракетной обороны), которая могла бы защитить от массированного удара. На основании данного тезиса было сделано два вывода. Во-первых, акцент необходимо сместить на разработку систем, предупреждающих о ядерном ударе. А во-вторых, необходимо создать систему ПРО, которая была бы в состоянии обеспечить защиту от малого количества ракет, например при нападении со стороны маленькой страны, учитывая, что многие стремились создать такое оружие. Казалось бы, разработка защитных систем могла бы обезопасить страны и снизить вероятность ядерного конфликта. Но на фоне развития систем ПРО появился следующий парадокс:

  • Система ПРО не может обеспечить защиту со 100% вероятностью;
  • Система наиболее эффективна против малого количества ракет;
  • Стране-обладательнице системы ПРО выгодно нанести удар первой и вывести из строя максимальное количество ракет противника;
  • Страна без ПРО знает о наличии таких систем у противника, и понимает, что ему выгодно нанести удар первым;
  • Страна без ПРО также имеет стимул нанести удар первой.

Вот такой итог: система ПРО увеличивает вероятность ядерной войны. Конечно, ещё есть фактор того, что развитие защитных систем стимулирует развитие ядерного вооружения. Однако не совсем ясно, как грамотно оценить этот фактор в условиях гонки вооружений. Так или иначе, в начале 70-х годов СССР и США подписали договор об ограничении систем ПРО: изначально обе страны имели право на размещение двух защитных систем, которое в дальнейшем сократилось до одной. В 2001 году США сообщили об одностороннем выходе из договора, мотивируя это появлением ядерного оружия у большего количества. В ответ на это в России начали разработки систем (не ядерного оружия), позволяющих обходить любые системы ПРО.


Титульный лист договора. Источник liders.rusarchives.ru/

Полёт МБР состоит из 3-х фаз: взлёт, полёт за пределами атмосферы и вход в атмосферу. Системы ПРО условно можно разделить на три группы по фазе полета, на которой предполагается уничтожение ракеты с помощью другой ракеты противоракеты.

Перехват во время взлёта

В момент взлёта и разгона МБР наиболее уязвима. С технической точки зрения это наиболее оптимальный момент для перехвата ракеты: относительно низкая скорость, довольно крупная и, главное, заметная для систем наведения цель, отсутствие различных обманок ложных целей, а также факт того, что уничтожение ракеты приведет к уничтожению всех боеголовок. Но подобная уязвимость компенсируется комплексом систем преодоления ПРО (КСП ПРО), наземными системами защиты, и запуском ракеты из глубинных регионов страны. На взлете КСП ПРО заключается в маневрировании, защите от сторонних факторов (в том числе поражающих факторов ядерного взрыва), а также вращении. При этом на перехват ракеты имеется от одной до трех минут, что подразумевает необходимость размещения про в непосредственной близости к месту запуска, например, на корабле. В теории возможен вариант с размещением системы ПРО в космосе, но при этом возникает вопрос, насколько такое решение будет правомерным с точки зрения договора о космосе 1967 года. Также такая система ПРО, перехватывающая на ракету взлёте, по очевидным причинам не сможет противостоять запускам с подлодок. В общем, при всей уязвимости МБР во время взлета, для успешного перехвата необходимо знать местоположение ракеты, а также разместить поблизости систему ПРО, что если не невозможно, то крайне затруднительно.


Взлёт межконтинентальной баллистической ракеты 15Ж65 Тополь-М. Источник missilery.info

Перехват за пределами атмосферы

Следующая стадия полета длится от 10 до 20 минут, что позволяет размещать системы ПРО в большем удалении, а также потратить больше времени на реакцию и решение, в случае возможной ложной тревоги. Ну, собственно, положительные аспекты сложившейся ситуации закончились. После выхода из атмосферы, боевые блоки МБР отделяются от ускорителя и движутся по инерции. Также продолжает работу КСП ПРО: создаёт ложные цели, различные помехи. Для большей незаметности ядерные боеголовки экранируются, становясь менее заметными для ПРО. Большое количество МБР выводит головную часть с несколькими ядерными боеголовками, так что у системы ПРО не одна потенциальная цель, а несколько. Подобная техническая сложность вкупе с необходимостью сбивать цель за пределами атмосферы соответствующим образом сказывается на стоимости.


Схема работы МБР за пределами атмосферы. Источник militaryarms.ru

Перехват во время входа в атмосферу

Завершающая стадия полета ядерной боеголовки и последний шанс для ПРО перехватить её. Во время входа в атмосферу боеголовка находится в непосредственной близости от своей цели, что позволяет развертывать системы ПРО прямо на своей территории. Также при входе в атмосферу ложные цели выдадут себя (легкие цели сильнее тормозят при входе в атмосферу) и эффективность КСП ПРО сильно снизится. Однако эта стадия полёта явно не может похвастаться своей продолжительностью, поэтому действовать придется быстро. А если на цель направлено большое количество ядерных боеголовок, то поблизости может не хватить противоракет. При этом, стоимость таких ракет будет заметно ниже, чем в предыдущем пункте.


Современные системы ПРО

Как и 60 лет назад, сегодня системы стратегической противоракетной обороны могут обеспечить защиту лишь от малого количества ракет, причем речь идет о морально устаревших технологиях. Сейчас только 3 страны занимаются стратегическими ПРО: Китай, Россия и США. В Китае на данный момент работают над несколькими противоракетами, причем одна из них совершила успешный перехват в 2013 году, а другая сбила китайский спутник. При этом только США и Россия имеют развернутые системы ПРО.

Официальная позиция США по противоракетной обороне защита своей территории, союзников и дружественных государств, а также военных баз. В целом, судя по используемым системам, направлены они на защиту от удара со стороны КНДР, Китая и в теории Ирана, если там появится ядерное оружие. Их системы ПРО не дестабилизируют стратегический баланс между США и Россией, так как используемые технологии не могут оказать существенного сопротивления массированному удару со стороны России. На территории США, в Калифорнии и Аляске развернуты 44 наземных противоракеты, совершающие перехват на второй стадии. В будущем планируется увеличить количество числа районов до 5 и числа противоракет до 100. Также на вооружении у США имеются передвижные противоракетные комплексы и интегрированная сеть корабельных средств с противоракетами на борту, включающая более 100 кораблей. Эта сеть позволяет обмениваться данными с другими кораблями и летательными аппаратами, и, при необходимости, выдавать цель и соответствующие указания.


Передвижной противоракетный комплекс THAAD. Источник ferra.ru

В России под защитой стратегической ПРО находится только Москва и частично Московская область. Система ПРО А-135 была принята на вооружение в 1995 году и включает в себя командно-вычислительный центр, 68 противоракет ближнего перехвата 53Т6 и радиолокационную станцию Дон-2Н в Софрино. Там же расположена 9-я дивизия ПРО, управляющая А-135. Также до 2002-2003 года на вооружении находились противоракеты дальнего перехвата 51T6 с ядерной боеголовкой, но в связи с истечением срока службы были сняты с вооружения. Ходят разные слухи о дальнейшей судьбе этих противоракет (например, развертывание близ Солнечногорска), но какого-либо подтверждения данной информации нет. В теории, 51Т6 должен был производить перехват посредством ядерного взрыва на второй стадии полёта МБР. 53Т6, в отличии от старшего брата, совершает перехват на последней стадии, при входе боеголовки в атмосферу. В 2016 году начались испытания новой система А-235.


Система ПРО А-135. Источник riafan.ru

Запуск ядерного оружия


США

Президент США имеет право самолично отдать приказ о запуске ядерного оружия, причем он вправе выбрать, отправить одну МБР или все разом. Внутри ядерного чемоданчика президента США находится справочная документация с кратким курсом ядерного бойца, код активации и средство связи с командованием вооруженных сил США. Всего есть 3 чемоданчика один у президента, второй у вице-президента и третий хранится в Белом доме. Первые устройства, наподобие ядерного чемоданчика появились при Эйзенхауэре, а привычный вид приобрел при президенте Кеннеди в период Карибского кризиса. Джон Кеннеди переживал о том, что кто-то сможет отдать приказ без его разрешения, а при необходимости не сможет отдать приказ, так как будет находиться вне командного пункта. Кстати говоря, содержимое и принцип работы чемоданчика это государственная тайна. Информация о нем косвенная, на уровне слухов. Действительно ли в чемоданчик представляет собой описанное выше неизвестно.


Дональд Трамп со своим помощником

Россия

В России всего три чемоданчика и ещё один резервный. Один находится у Верховного Главнокомандующего (президента), министра обороны и начальника Генерального штаба. Чемоданчик представляет собой портативный терминал автоматизированной системы управления ядерными силами Казбек. Разрабатывался ядерный чемоданчик в НИИАА, а методику работы с ним разработал Валентин Голубков. Такую систему ввели в 1983 году. Ядерный чемоданчик России инструмент ответного удара. Отдать приказ о запуске ядерного оружия можно только в случае определения автоматической системой ракетного нападения на Россию. В этом случае система предложит оптимальные сценарии ответного удара, причем если в США президент сам вправе решать вопрос об отправке ядерного оружия, то в РФ необходимо подтверждение от двух из трех чемоданчик. Также в России есть автономная система запуска, которая в случае ядерного удара и потери связи с командованием запустит ядерное оружие самостоятельно.


Ядерный чемоданчик Ельцина. Источник rbc.ru

Великобритания

В Великобритании использовать ядерное оружие может только премьер-министр. Системы, наподобие ядерного чемоданчика, там нет. Вместо этого, при вступлении в должность, премьер-министр так называемые письма последней надежды. В них отображена информация о том, что необходимо в случае нанесении ядерного удара по Великобритании и гибели премьер-министра, а также назначенного им преемника. Адресатами писем являются капитаны четырех подлодок, на борту которых находится ядерное оружие. Полученные письма убирают в сейф и не вскрывают. В случае, если капитан считает, что ядерный удар был нанесен и он не может связаться с командованием, то он вскрывает письмо и выполняет перечисленные действия. Причем отсутствия связи и уверенности в нанесении по Великобритании ядерного удара достаточно, подтвержденный факт гибели правительства не требуется. В случае, если премьер-министр покидает свой пост, то письма не вскрываются уничтожаются.


Борис Джонсон премьер-министр Великобритании

Франция

Применения ядерного оружия во Франции регулируется 16 статьей конституции. Президент может отдать такой приказ в случае, если независимость страны и ее территориальная целостность подверглись серьезной и неизбежной угрозе. У президента Франции нет ядерного чемоданчика, но есть некоторое его подобие мобильная база.Внешне он также является черным портфелем и постоянно находится в доступе у президента, но он не спроектирован конкретно под решение вопроса о ядерном оружии.


Конституция Франция 1791 года

Китай

Про принятие решений по ядерному оружию в Китае известно не слишком много. Есть информация от 2004 года о том, что решением таких вопросов занимается Центральный военный комитет, в который входят 11 высших чинов и партийных руководителей во главе с председателем, которым является генеральный секретарь ЦК Коммунистической партии Китая.


Индия

Для решения ядерного вопроса в Индии было создано управление ядерного командования(NCA) в 2003 году. Возглавляет его премьер-министр Индии.


Пакистан

Государственная организация, уполномоченная принимать решения по ядерному вопросу в Пакистане это Национальное командование Пакистана(NCA). Возглавляет его также, как и в Индии, премьер-министр.


NCA Пакистана

КНДР

Сложно что-то сказать о Северной Корее. Но с большой вероятностью, можно предположить, что вопрос о применении ядерного оружия является прерогативой лидера страны.


Недоволен.

Израиль(?)

Как и прошлые разы, напоминаю: Израиль официально не подтверждал и не отрицал наличия ядерного оружия. Возможно, такая политика преднамеренной неоднозначности позволяет Израилю заниматься своими делами с минимальными издержками в виде санкций. Так или иначе, существует мнение о том, что вопрос ядерного арсенала не контролируется одним человеком и поставлен под строгий контроль.

Дискуссионные вопросы о ядерном оружии


Ядерная зима



Концепция ядерной зимы одна из самых спорных тем, касающихся ядерного оружия и ядерной войны. Теорию ядерной зимы разработал американский ученый Карл Саган в начале 1980-х гг. Согласно ей, при одномоментном взрыве нескольких сотен ядерных боеголовок (в результате ядерной войны), произойдет колоссальный выброс в стратосферу дыма и сажи, вызванных обширными пожарами. В результате, температура на планете повсеместно снизится на 10-15 градусов на десятилетие. Возможен и более лайтовый вариант, когда из-за недостаточной суммарной мощности взрывов наступит ядерная осень снижение температуры на 2-4 градуса по все Земле. Конкретные значения суммарной мощности взрывов и понижения температуры установить довольно сложно.

Одним из распространенных аргументов критиков ядерной зимы является тот факт, что в мире за период с 1945 по 1998 гг. было произведено около 2000 ядерных взрывов различной мощности в атмосфере и под землей, что в совокупности равно эффекту затяжного полномасштабного ядерного конфликта. В качестве контраргумента можно привести то, что ядерные испытания имеют фундаментальные отличия от обмена ударами:

  • Испытания не вызывали массовых пожаров и огненных штормов, пыль поднималась только за счет энергии ядерного взрыва, а не энергии в сгораемых материалах.
  • При испытаниях поднимается тяжелая пыль из раздробленных и оплавленных горных пород, которая склонна к быстрому оседанию. Сажа от пожаров имеет меньшую плотность и более развернутую поверхность, что позволяет ей дольше удерживаться в воздухе.
  • Испытания растянуты во времени, а во время войны пыль и сажа будут выброшены за короткий промежуток времени.

По мнению критиков концепции ядерной зимы, данные рассуждения не учитывают сценарии ведения боевых действий, когда целями для ядерных ударов становятся пусковые установки противника, а не его города. Да и если допустить удары по мегаполисам, то нужно иметь в виду, что расчеты огненного смерча К. Сагана основаны на последствиях бомбардировки Хиросимы, состоявшей из полотняных и деревянных строений. В то же время, современные города построены из негорючего бетона и камня.


Достоверность концепции ядерной зимы пошатнулась накануне операции Буря в пустыне, когда К. Саган утверждал, что выбросы нефтяной сажи от горящих скважин приведут к сильному глобальному похолоданию на 2.5 градуса году без лета по образцу 1816 г. В действительности после Первой войны в Персидском Заливе ежедневное выгорание 3 млн баррелей нефти и до 70 млн кубометров газа на протяжении года оказало на климат очень ограниченный эффект.

Непоправимый ущерб


Многим людям кажется, что современные страны не готовы вести крупные войны, потому что в условиях глобализации это не выгодно. Из этого следует, что для многих государств будет недопустимым взрыв даже одного ядерного боезаряда на их территории. В начале 1960-х годов Р. Макнамара вывел критерий приемлемого урона в случае войны: если погибнет меньше 25% населения и промышленного потенциала это приемлемый ущерб, а больше неприемлемый. Если следовать такой логике, то получаются очень большие цифры на момент 2015 года приемлемые потери США в гипотетической глобальной войне составляют 81.5 млн человек (общие людские потери во Второй мировой войне оцениваются в 55-75 млн человек). Звучит не очень убедительно, но рассмотрим более реалистичные пример: гипотетическую ядерную войны между Индией и Пакистаном. Возможные потери в таком конфликте оцениваются в 10-25 млн чел. Звучит страшно, но число сопоставимо с потерями в Первой мировой войне и потерями СССР во время ВОВ. Сможет ли человечество пережить еще один конфликт, сопоставимый с Первой мировой войной? Спокойно.


Готовы ли современные передовые страны платить такую цену за победу в войне? Однозначного ответа нет. Вспомним конец XIX века, когда в период большой волны глобализации никто не верил, что в Европе возможно крупная война Также можно прикинуть, какой примерный ущерб могут нанести друг другу Россия и США, обладающие 1550 единицами развернутых стратегических ядерных боезарядов: при воздушном взрыве мощностью 1 Мт зона полных разрушений (98% погибших) имеет радиус 3.6 км, сильных и средних разрушений 7.5 км. На расстоянии 10 км гибнет лишь 5% населения, а 45% получают травмы разной степени тяжести. Короче говоря, площадь катастрофического поражения при мегатонном взрыве составляет 176.5 кв м (площадь среднего города в РФ). Россия и США с 1550 боезарядами смогут превратить в зону разрушений вплоть до средних страну размером с Францию, но никак не весь мир и никак не в радиоактивный пепел. Вызывает сомнение и эффективность ядерного оружия в случае войны, раз ни США, ни Россия, ни Британия, ни Китай не проводили его полигонных испытаний с 1990 года, ограничиваясь только компьютерным моделированием.



VPS серверы от Маклауд быстрые и безопасные.

Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

  • Имя: Макс
    24.08.2022 | 11:28
    Я разраб в IT компании, работаю на арбитражную команду. Мы работаем с приламы и сайтами, при работе замечаются постоянные баны и лаги. Пацаны посоветовали сервис по анализу исходного кода,https://app Подробнее..
  • Имя: 9055410337
    20.08.2022 | 17:41
    поможем пишите в телеграм Подробнее..
  • Имя: sabbat
    17.08.2022 | 20:42
    Охренеть.. это просто шикарная статья, феноменально круто. Большое спасибо за разбор! Надеюсь как-нибудь с тобой связаться для обсуждений чего-либо) Подробнее..
  • Имя: Мария
    09.08.2022 | 14:44
    Добрый день. Если обладаете такой информацией, то подскажите, пожалуйста, где можно найти много-много материала по Yggdrasil и его уязвимостях для написания диплома? Благодарю. Подробнее..
© 2006-2024, personeltest.ru