# Легенды и были об акустическом оружии

Роман Винокур

Предисловие


В наше время всё более актуальным становится нелеТальное оружие, которое может быть применено для разгона незаконных демонстраций и стихийных бунтов без причинения серьёзных физических увечий их участникам (здесь заглавная буква Т в середине слова 'нелеТальное' помогает не спутать его при быстром чтении со словом 'нелегальное'). Разработка такого оружия соответствует цивилизованным нормам наведения порядка с применением минимальной силы.

Бунтарей можно условно разделить на три группы: (1) сравнительно небольшая команда боевиков со стрелковым и нередко с противотанковым и/или зенитным оружием , (2) толпа хулиганов, вооружённая дубинками, ножами, камнями и пиками, (3) масса активных, но не вооружённых участников (женщин, детей и стариков), которые часто служат живым щитом для боевиков. Обычно третья группа существенно превышает по численности команду блюстителей порядка, что затрудняет выявление и обезвреживание внедрившихся в толпу организаторов и боевиков. Такая ситуация часто случается в некоторых странах Ближнего Востока и Африки, но и в развитых государствах массовые уличные бунты - не редкость, причём 'цивилизованные' хулиганы - тоже опасны. Они громят магазины, поджигают автомобили, избивают тех, кто порицает их действия или просто не нравятся. Однако основной проблемой, которая становится всё более актуальной, стали 'мирные' нелегальные мигранты из стран Третьего Мира, толпами пересекающие границы более благополучных стран, зная, что местные полицейские не будут стрелять в невооружённых нарушителей.

Применяя нелетальное оружие в 'горячих' точках, силы закона рассеивают менее опасных "протестующих", не причинив им существенного вреда, после чего боевики лишаются "живого щита" и могут быть нейтрализованы без риска для остальных участников. В цивилизованных странах такое оружие позволяет без жертв и увечий защитить законопослушное население от буйных сограждан.

Естественными примерами нелетального и летального оружия являются гром и молния. Гром может напугать, но не убивает и не разрушает. Молния способна убить человека и разрушить дом.

Традиционными видами нелетального оружия обычно были пожарные брандспойты, слезоточивый газ и (для "активистов", швыряющих бутылки с зажигательной смесью или булыжники) шоковые гранаты и резиновые пули. В последнее время стали применять опрыскивание вонючими жидкостями (например, с запахом "защитной" струи скунса) или клейкими гелями, из-за чего "протестующие" приклеиваются друг к другу. Однако эти методы требуют громоздкого оборудования, эффективно работают лишь на близких дистанциях и к тому же представляют сходный риск для самих служителей закона.

Существует и ряд мифов об ужасных инфразвуковых пушках и звуковых пулях, способных разрушать стены и калечить людей. Поэтому в 2004 году издатель журнала "Sound and Vibration" предложил мне написать статью для инженеров об акустическом оружии, хотя я никогда не участвовал в подобных проектах. Поводом послужили мои работы по исследованию полтергейстов (в данном случае - непонятных шумов и вибрации в жилых и общественных зданиях).

В написанной для журнала статье

http://www.sandv.com/downloads/0410vino.pdf

я не только проанализировал физические и психологические эффекты, определяющие эффективность акустического оружия, но и привёл ряд примеров его реального или мифического использования в прошлом. Статья была опубликована в октябре 2004 и сразу стала известной.

В этом кратком очерке освещены лишь популярные части статьи (без физико-математических моделей и экспериментальных данных).


Несколько исторических фактов и мифов об акустическом оружии


Ревущие сирены пикирующих 'Штук'

Украина. Август 1941 года. Отступающие части Красной Армии, сопровождаемые множеством измученных беженцев, скопились на переправе. Вдруг в небе появляются немецкие пикирующие бомбардировщики 'Юнкерс-87' ('Штуки') и начинают бомбить и стрелять из пулемётов, включив сирены для дополнительного устрашения. Большая часть атакуемых залегла, но некоторые, особенно женщины с детьми, продолжают разбегаться в панике. Везде много убитых и ещё больше раненых.

Кто-то строчит по пикирующим вражеским самолётам из ручного пулемёта. Несколько офицеров организуют концентрированные винтовочные залпы. Среди них - мой отец, тогда младший лейтенант Красной Армии с семью-восемью солдатами, уцелевшими из всего его взвода после двух месяцев войны. По его команде лежащие на спине солдаты стреляют залпом по ближайшей 'Штуке' в самой низкой точке её пикирования... Как инженер-механик, бывший офицер запаса и уже успевший повоевать командир (он добровольно ушёл в армию в Кишинёве в первый же день войны), мой отец понимал, что вероятность сбить 'Штуку' таким залпом мала, но другого способа сопротивляться доминирующему врагу в тот момент не было.

'Штуки' проявили себя как самые эффективные пикирующие бомбардировщики Второй Мировой войны. Однако из-за относительно малой скорости они стали сравнительно лёгкой добычей для новых советских истребителей, которые в больших количествах появились в небе через два года. В результате многие 'Штуки' были сбиты, и немецкое командование было вынуждено использовать эти самолёты в основном для ночных рейдов.


Боевые крики половцев

В 'Слове о полку Игоревом' рассказывается о походе Новгород-Северского князя Игоря в 1185 году на половцев (также известными как кумане или кипчаки), конные отряды которых периодически опустошали русские земли, прилегающие к Дикой Степи. Позже эта старинная русская поэма послужила основой для создания композитором Бородиным оперы 'Князь Игорь'.

'Земля гудит, реки мутно текут, пыль поля прикрывает, стяги говорят: половцы идут от Дона и от моря и со всех сторон русские полки обступили. Дети бесовы кликом поля перегородили, а храбрые русичи перегородили червлёными щитами... Бились день, бились другой, на третий день к полудню пали стяги Игоревы...' (перевод Д. С. Лихачёва).

Конечно, победа досталась половцам в основном благодаря их численному превосходству, но их громкие боевые крики предназначались не только для собственного подбадривания, но и для психологического давления на противников.

Князь Игорь был ранен и взят в плен, но в конце концов бежал и вернулся домой к ждавшей его княгине. Примерно сорок лет спустя половцы были полностью разгромлены татарами и ушли на запад, где смешались со славянами и другими европейскими народами.


Пронзительный разбойничий свист

Другой пример использования акустического шума как оружия описан в русской народной легенде о поединке богатыря Ильи Муромца с Соловьём-разбойником, фантастическим существом, наполовину птицей и наполовину степным разбойником.

'...Поехал он лесами Брянскими. Услыхал Соловейко богатырский топ и свистнул он громким голосом. Конь под Муромцем спотыкается... Берёт Илья калёны стрелы: перво стрелил - недострелил; а вдругорядь - перестрелил; в третьи стрелил - попал в правый глаз и сошиб его с тридевяти дубов.'

Эта былина возвращает читателя в двенадцатое столетие. Однако настоящие разбойники, часто 'промышлявшие в русских лесах вплоть до восемнадцатого века, часто использовали пронзительный свист перед тем, как напасть на путешествавших купцов и их челядь. Обычно психологический эффект был настолько велик, что странники предпочитали сдаться без сопротивления. Однако боевое столкновение с военными отрядами чаще всего заканчивалась плохо для грабителей. Возможно, один из таких случаев образно описан в былине об Илье Муромце и Соловье-разбойнике.


Боевые оркестры древних шотландцев

Древние шотландцы использовали в сражениях специальные бронзовые инструменты, Carnix, состоявшие из длинной трубы с маленьким горном в виде звериной головы на конце. Боевые музыканты маршировали во главе колонны и дули в свои громкоголосые трубы при виде войск противника. В старинных документах писалось, что звуки этих труб были настолько пугающими, что иногда обращали в бегство даже суровых римских воинов.


Звук, разрушивший стены древнего Иерихона

Согласно Библии, вблизи древнего города Иерихон пророк Моисей исполнил свой долг перед еврейским народом, приведя его после 40-летних странствий в Землю Обетованную. Умирая, он назначил новым вождём Иисуса Навина, талантливого полководца. Жители Иерихона отказались сдаться пришельцам, надеясь на неприступные стены города, но после семидневной осады Иисус Навин взял Иерихон.

Перед атакой ему во сне явился посланник Бога и объяснил, как решить боевую задачу. В соответствии с этим планом, войско Иисуса Навина шесть дней окружает городские стены, но не атакует их. На седьмой день войско обошло город семь раз, потом священнослужители 'вострубили в трубы, народ восклицал громким образом, и от этого обрушилась стена до основания, и войско вошло в город.'

Заметим, что речь шла не о психологическом, а о физическом эффекте, который в реальной жизни - невозможен: разрушить крепостные стены трудно даже посредством ударных волн, произведённым взрывом, не говоря уже о звуковых волнах. По мнению военных историков, здесь мог быть использован следующий метод: древние сапёры скрытно делали подкоп под крепостную стену, подперев её деревянными столбами, чтобы она не обрушилась сразу, и потом быстро отходили, разведя костры у основания столбов. Таким образом, шествия вокруг стен Иерихона, трубные звуки и громкие крики могли быть манёвром, отвлекавшим внимание защитников города от шума подземных работ.

С таким объяснением не согласился мой знакомый американский инженер, глубоко верующий человек и знаток Библии. По его мнению, без Божьей помощи здесь ничего бы не получилось. Как-то его пригласили на местную радиостудию, как эксперта, для рассказа о взятии Иерихона. О цели передачи его проинформировали несколько туманно, записали интервью и озвучили в эфире спустя неделю, однако услышанное вызвало у него справедливое возмущение. Рассказ о взятии Иерихона был воспроизведён на фоне зловещей мелодии и встроенных комментариев диктора, почти отождествлявших жителей древнего Иерихона с современными арабами, войска Иисуса Навина - с израильской армией, а громкие трубы - с тяжёлой артиллерией. В итоге диктор предложил слушателям сделать денежные пожертвования в фонд помощи 'палестинским беженцам'...

Иерихон, который считается древнейшим городом в истории человечества, был разрушен и снова восстановлен около восьми раз. Археологические раскопки здесь продолжаются до сих пор и нередко приводят к новым открытиям. Точных данных о падении стен города не существует, но некоторые находки позволяют предположить, что оно действительно произошло на рубеже четырнадцатого и тринадцатого столетий до нашей эры. Есть и гипотеза, что реальной причиной было 'горизонтальное' землетрясение, разрушившее массивные, но недостаточно прочные стены, сделанные скорее из глины, чем из камня (как известно, такие структуры - более или менее устойчивы при вертикальной нагрузке, но плохо сопротивляются сдвигу). Возможно, что это произошло как раз во время осады Иерихона войсками Иисуса Навина.

Вероятность такого совпадения - не так уж мала в местах, где землетрясения случаются относительно часто. Однажды я сам был свидетелем подобного явления в лаборатории, расположенной в Южной Калифорнии. Демонстрируя молодому инженеру, как работает установленный на полу сейсмический акселерометр, я ударил кулаком по линолеумному покрытию, имитируя землетрясение. Неожиданно здание весьма ощутимо качнулось из стороны в сторону несколько раз: произошло настоящее землетрясение, о котором я потом прочитал на Интернете...


Письмо от обеспокоенной любительницы фантастики

Это сообщение на Интернете на первый взгляд кажется шуткой, но оно иллюстрирует типичные слухи об акустическом оружии. Пожилая женщина написала следующее.

'Несколько лет назад, мой племянник участвовал в исследовательском проекте на территории местного университета. Проект делался по заказу правительства, и его целью было разработать боевые акустические волны. Племянник по секрету сказал мне, что эти волны способны превратить человеческий мозг в желе за несколько секунд. Это меня очень обеспокоило. Как любительница фантастики, я с огорчением вижу, что некоторые ужасные виды оружия, о которых писали в книгах о будущем, уже стали реальностью.'

Скорее всего, впечатлительная дама имела в виду инфразвуковые волны, легенды о губительном влиянии которых на человеческий организм нередко муссируются не только в фантастике, но и в научно-популярных статьях.


Инфразвук как акустическое оружие


Уже много лет неслышимый звук частотой ниже 16-20 Гц, называемый инфразвуком, считается опасным для человека по двум причинам: (1) он может негативно воздействовать на внутренние органы человека, включая мозг, печень, желудок и тд, (2) он способен, сравнительно мало ослабляясь, проходить через стены домов и вызывать акустические резонансы воздушных объёмов в помещениях. Эти свойства инфразвука были исследованы и теоретически, и экспериментально.

Одними из первых стали эксперименты французского учёного Владимира Гавро, который пытался создать инфразвуковое акустическое оружие после того, как случайно подвергся воздействию инфразвуковых волн. Работая в лаборатории, Гавро и его сотрудники часто испытывали приступы тошноты. В конце концов причина этого неприятного состояния была найдена. Неправильно установленный мощный вентилятор излучал интенсивный инфразвук, который ещё больше усиливался акустическим резонансом в помещении лаборатории, игравшем здесь роль гигантского резонатора Гельмгольца. Простейшим аналогом такого резонатора является бутылка с открытым горлышком. В описанном случае роль широкой части бутылки играло помещение, а горлышком служили открытые окна. Закрывая или, наоборот, ещё шире открывая окна, Гавро уменьшал или соответственно увеличивал резонансную частоту, которая в результате переставала совпадать с частотой излучаемого инфразвука, и резонанс пропадал.

Гавро решил, что он открыл новый вид оружия, и начал разрабатывать его прототипы: специальные трубы, горны и свистки. Размеры этих инструментов были сравнительно большими (по крайней мере, около двух метров в диаметре), иначе бы излучаемый инфразвук имел малую интенсивность. Созданные приборы были испытаны в лаборатории Гавро на нём и его сотрудниках. При этом они почувствовали боли в сердце, лёгких и желудке, а также спазмы мускулов.

Однако аналогичные эксперименты других исследователей показали, что воздействие инфразвука на человека - не столь значительно. Ниже - краткие выводы из двух научных статей.

'Двадцать здоровых мужчин в возрасте 20-30 лет были подвергнуты инфразвуковому облучению поочерёдно на частотах 6, 12 и 16 Гц с уровнями звукового давления 95, 110 и 125 дБ, соответственно. Каждый из трёх тестов длился 20 минут. В результате у них возросло диастолическое артериальное давление: наиболее заметно в третьем случае, но в среднем не более, чем на 8 мм рт ст. (то есть, меньше, чем на 10%).'

'Четверо студентов колледжа были подвергнуты инфразвуковому облучению в диапазоне частот 1 с 20 Гц и уровнями звукового давления 120 - 144 дБ в течение 8 минут. В время эксперимента каждый из них ощутил заметное, но не болезненное повышение давления на среднее ухо, а также вибрацию тела и (при разговоре) дрожание голоса.'


Воздействие слышимого звука на человека


Известно, что слышимый шум (обычно в диапазоне часто 20 - 20 000 Гц) с высоким уровнем звукового давления - опасен для слуховой и дыхательной систем человеческого тела, а также провоцирует негативные психологические эффекты (тревогу, страх и нередко панику). Шум оказывает неприятное воздействие на уши, начиная с уровня звукового давления 120 дБ, а при 140 дБ вызывает болевое ощущение в ушах. Для сравнения уровень звукового давления при обычном разговоре составляет около 60 дБ. Децибелы (сокращённо - дБ), применяемые в частности для измерения уровней звукового давления, - нелинейная шкала: так, повышение уровня звукового давления на каждые 10 дБ воспринимается на слух как усиление громкости звука вдвое.

Значение имеет не только уровень звукового давления, но также его стабильность и спектр. Прерывистые звуки, где чередуются 'громкие' и 'тихие' промежутки времени, - ещё более неприятны для слуха, чем постоянные звуки той же громкости. Это можно продемонстрировать на примере доступной всем зрительной аналогии. Представьте, что вы находитесь в комнате, где кто-то быстро (скажем, каждые 3 секунды) включает и выключает свет, и сравните это с ситуацией, когда свет горит постоянно. Что лучше для вашего спокойствия? Ответ - очевиден.

Многочастотный (широкополосный) шум беспокоит людей меньше, чем тональный (на одной частоте) или узкополосный. Наиболее неприятным считается тональный шум с частотой 700 Гц, что примерно соответствует верхнему пределу частоты звука, производимого крыльями комара.

Однако наиболее пугающими считаются низкочастотные звуки, которые в человеческом сознании ассоциируются со стихийными бедствиями или рыком опасного зверя. Например, издавна люди испытывали страх перед громовыми раскатами, которые в основном имеют низкочастотный звуковой спектр. Высокочастотные звуки (например, шипение змеи) тоже заставляют задуматься об опасности, но уже в комбинации с желанием не быть укушенным.


Возможно ли ультразвуковое нелетальное оружие?


Ультразвуковые волны (с частотой выше 20000 Гц) относительно быстро затухают в воздухе с расстоянием, а если увеличить их начальную интенсивность, то они могут нанести точечные повреждения. Не зря в медицине ультразвук иногда используется в роли скальпеля. С другой стороны их 'пугающий' эффект - незначителен, поскольку они - не слышны, и в отличие от инфразвуковых волн не вызывают вибрации внутренних органов человека.

Если одновременно излучаются две ультразвуковых волны с близкими частотами, то их комбинация может восприниматься как так называемое биение: в данном случае, звук, амплитуда которого изменяется во времени с частотой, равной разности частот двух исходных волн и поэтому находящейся в звуковом или инфразвуковом диапазоне. Такая идея стала базовой для разработки 'акустического ружья', поскольку расхождение высокочастотных волн в стороны с расстоянием - гораздо менее значительно, чем в случае низкочастотных волн. Однако дальность действия такого акустического 'ружья' - всё равно сравнительно невелика ввиду быстрого затухания ультразвуковых волн в воздухе.

Впрочем, ультразвуковое нелетальное оружие может быть использовано для отпугивания диких животных от автомобилей на дорогах, проходящих через лесные массивы. Столкновения оленей с движущимся транспортом, особенно в темноте, всё чаще случаются в США и Канаде, иногда серьёзно травмируя и даже убивая не только животных, но и людей.

Конечно, можно использовать непрерывные или частые звуковые сигналы, но они нарушают тишину леса и раздражают самих водителей. С другой стороны, животные обычно неплохо слышат и в ультразвуковом диапазоне. Например, собаки - до 30000 Гц, коты - до 50000 Гц. Использование постоянно действующих ультразвуковых излучателей при езде по шоссе, доступном для лесных животных, может уменьшить риск столкновения. Естественно, что эта езда не должна быть очень быстрой, поскольку ультразвуковой сигнал быстро затухает с расстоянием, поэтому животное может не услышать его вовремя.

На международном форуме юных изобретателей ISEF (International Science and Engineering Fair) в Лос-Анджелесе в 2017 году, где я был судьёй от Американского Акустического Общества (ASA), одна из участниц, 17-летняя школьница представила разработанный ей прототип ультразвукового излучателя, который прикреплялся к правому зеркалу автомобиля. Этим проектом она занялась после того, как её отец, возвращаясь вечером с работы, резко свернул с дороги, чтобы избежать столкновения с оленем, и чуть не погиб. Однако единственным доказательством того, что прибор работает надёжно, был только её личный водительский опыт: ни одного дорожного происшествия за год.


Современное акустическое оружие


Шумные громковорители

В качестве акустического оружия нередко используют шумовые гранаты (о них - позже), но они иногда наносят вред здоровью людей. Поэтому было предложено использовать громкоговорители, создающие неприятный для слуха шум.

Здесь важно выбрать правильный частотный диапазон. Дело в том, что звуки очень низкой и очень высокой частоты быстро затухают с расстоянием, но по разным причинам: низкочастотные - в основном из-за геометрического расхождения во все стороны (в том числе и назад - на стоящего за громкоговорителем оператора), а высокочастотные звуки расходятся меньше, но их механическая энергия более интенсивно переходит в тепловую энергию среды (в данном случае - воздуха).

В настоящее время наиболее известным из типов громкоговорителей, применяемых в качестве акустического оружия, является LRAD (Long Range Acoustic Device - акустический прибор дальнего действия), излучающая часть которого имеет форму квадрата размером примерно 1 м x 1 m. Он производит пульсирующий тональный сигнал частотой 2500 Гц, напоминающий визг обычного домашнего дымового детектора, но гораздо более мощный: до 140 дБ на расстоянии 300 м. При этом звук является достаточно направленным, так что уровень шума за громкоговорителем, где обычно стоит оператор, - относительно невысок.

Этот прибор был первоначально разработан для охраны военных судов от террористов-самоубийц, маскирующихся под рыбаков или мирных торговцев, которые (как бы не понимая требований не приближаться к кораблю) подплывали в заминированных лодках вплотную к борту для совершения диверсии. Чтобы не применять пулемёты после 'непонятых' предупреждений (а вдруг эти люди - вовсе не бандиты?), на военных и некоторых торговых судах установили системы типа LRAD. Известен случай, когда вооружённые сомалийские пираты пытались захватить американское торговое судно, но ретировались после того, как моряки направили включённый LRAD на них.


Парящие дроны с шумными громкоговорителями

Установка громкоговорителей на дроны позволяет увеличить эффективность акустического оружия. Во-первых, дрон может приблизиться к бунтующей толпе, паря на высоте, скажем, всего 50 м (высота Пизанской башни или 16-этажного дома), что даёт возможность применить не только самый неприятный тональный сигнал частотой 700 Гц, но и пугающий, более низкочастотный звук. Геометрическое расхождение излучаемого звукового пучка в этом случае даже является благоприятным фактором: зона громкого звука становится шире, охватывая сразу всю толпу или её значительную часть. Оператор дрона при этом находится далеко и поэтому не подвергается воздействию шума.

Для защиты от пуль, выпущенных вооружёнными боевиками, громкоговоритель может быть защищён бронёй, причём шум будет излучаться через изогнутые металлические горны. Естественно, что имеет смысл и активная защита в виде сопровождающего дрона-'телохранителя', выявляющего и нейтрализующего стреляющих боевиков.


Шоковые (светошумовые) гранаты

Это оружие оказалось довольно эффективным при захвате в плен террористов или освобождении заложников, но назвать его нелетальным можно лишь относительно. Яркая вспышка может не только временно ослепить, но и вызвать ожоги и даже пожар. Громкий импульс шума не только оглушает на короткое время, но может также привести к длительной потере слуха. Контакт с гранатой в момент взрыва - опасен из-за возможных увечий и даже (в некоторых случаях) гибели пострадавших.

Поэтому применения шоковых гранат для разгона толпы, где много женщин и детей, следует избегать. Однако их допустимо использовать против агрессивных 'демонстрантов', чьи действия представляют реальную угрозу для полиции и других граждан.


Здесь ссылка на мою новую обзорную статью в журнале 'Sound and Vibration'.