Выход США из Договора о ПРО 1972 года, свара Белого дома и Кремля из-за ЕвроПРО, создание в России ВКО, добытые нашей разведкой сведения об активных разработках в США и Китае космического оружия, все чаще заставляют меня основательно заняться этой темой.
Я даже напросился на пару лекций "за чашкой чая" со знающими людьми.
А сейчас стахановскими темпами перелопачиваю все, что попадается и в Инете, и в библиотеках, и в моем архиве.
Вот одна из статей из моего архива (автора, к сожалению, не знаю). В некоторых местах материал мне показался лекговесным и даже несерьезным.
Но кое-что любопытное "для общего представления" здесь есть.
Меня же больше всего интересует, какие наработки КО при СССР у нас уже были и с какой "точки" нынешним российским конструкторам пришлось браться за это дело, достав из сейфов еще не съеденные мышами чертежи...
Но этот разговор, конечно, не для публичного обсуждения.
А вот это "само то"...
Иногда и "Юный техник" полезно перечитать.
Звездные войны — как это начиналось
С появлением ракетных носителей, способных доставить ядерный заряд практически в любую точку земного шара, человечество вдруг ощутило полную беспомощность перед лицом этой угрозы. Такое положение вещей не устраивало даже те государства, которые располагали баллистическими носителями. Понятие «взаимного гарантированного уничтожения» долгое время было единственным фактором, сдерживающим применение стратегического ядерного оружия.
Попытки противодействия баллистическим ракетам вероятного противника велись с тем или иным успехом с 1957 года. Системы противоракетной обороны (СПРО) NIKE ZEUS, NIKE X, SENTINEL, SAFEGUARD не выходили за рамки привычных представлений «ракеты сбиваем ракетами». Основой всех этих систем были противоракеты с неядерной или ядерной головной частью и высокой тяговооруженностью.
На заметку: тяговооруженность, она же нагрузка на мощность — характеристика двигателя, определяющая максимальное ускорение ракеты при старте.
Само собой, противоракетами предполагалось сбивать боеголовки на участке подлета к цели.
Тем временем разработчики ракетно-космического оружия не сидели сложа руки. Появились межконтинентальные баллистические ракеты (МБР) с разделяющейся головной частью. Боевые блоки индивидуального наведения могли атаковать несколько целей одновременно или осуществлять массированную атаку одной цели. Боевые блоки приобрели способность к маневрированию на этапе подлета.
При этом эффективность средств противоракетной обороны наземного базирования резко падала. Более того, появились методики, предусматривающие подрыв на этапе подлета «ослепляющего заряда», который напрочь выводил из строя радиолокационные подсистемы обнаружения целей. Любопытно, что деактивация программы Safeguard связывалась с появлением на советских ракетах боевых блоков индивидуального наведения, которые сводили, по мнению специалистов США, практически к нулю возможности использования ракет Sprint для защиты базы МБР Minuteman. Программа Safeguard была закрыта в 1978 году, хотя ее радары еще долго продолжали работать как средства раннего оповещения.
В свою очередь, противоракетная оборона также совершенствовалась, становясь многоэшелонной и обрастая подсистемами раннего обнаружения ракетно-ядерной атаки. Непрерывно росла тяговооруженность противоракет, их способность удерживать цель и гарантированно поражать ее на безопасном от атакуемого объекта расстоянии.
Ситуация стала напоминать классический «спиральный спуск», которому нет конца.
Это понимали все. Идея перехвата межконтинентальных ракет на заатмосферном участке, что называется, витала в воздухе.
И вот в сентябре 1982 года было образовано Объединенное космическое командование США, призванное координировать все работы военного характера в космосе. Это событие было «первой ласточкой», возвещающей о смене стратегического подхода США к обороне.
В этом же году произошло еще одно ключевое событие. Частная исследовательская организация «Фонд наследия» опубликовала пилотный проект «Высокая граница».
Среди прочего в нем утверждалось, что США технологически готовы к созданию единой системы противоракетной обороны для всей территории страны. В ее основу должны были лечь низкоорбитальные спутники, несущие на борту неядерные самонаводящиеся противоракеты.
Орбитальный парад эксимерных лазеров.
Проект «Высокая граница» не привлек тогда должного внимания специалистов. Но зерна новых идей были брошены на благодатную почву всеобщей ядерной истерии. Именно они стали основой новой стратегии США.
23 марта 1983 года президент США Рональд Рейган впервые обратился к своему народу с идеей стратегической оборонной инициативы (СОИ). Он призывал взяться за программу, способную противопоставить угрозе советских ракет такие средства обороны, которые позволят американскому народу и его союзникам жить в уверенности, что их безопасность основана не только на возможности ответного удара, сдерживающей потенциального агрессора, но и на способности перехватить и уничтожить его баллистические ракеты прежде, чем они достигнут цели. В 1984 году директивой ь 119 эта программа была возведена в ранг первоочередной задачи государства.
Впрочем, оборонительный характер СОИ был весьма сомнителен. Во-первых, будучи реализованной, такая система позволяла безнаказанно наносить ядерные удары по вероятному противнику, а во-вторых, ее компоненты легко могли быть приспособлены для наступательных целей.
И интегральная надежность, и боевая эффективность подобной глобальной системы даже в теории оставались весьма сомнительными. На тот момент Советский Союз мог обеспечить одновременный пуск более чем тысячи баллистических ракет. Среди них было более трех сотен Р-36М и Р-36М УТТХ, способных нести по восемь-десять боевых блоков индивидуального наведения по 500 килотонн каждый. Многократные подсчеты показывали, что никакая глобальная СПРО не сможет гарантированно уничтожить более пяти тысяч одновременно атакующих объектов.
А ведь прорыв к цели даже одного процента от этого количества лишал смысла всю затею (шутка ли — пятьдесят ядерных боеголовок!). А по теории могло прорваться и десять процентов, и даже больше.
Возникает вполне резонный вопрос: зачем же городить столь дорогой и бессмысленный огород? Ответ на него прост. «Холодная война» переросла в новую фазу, от массовой штамповки ракет перешла к «войне технологий», к битве чертежей и формул, к противостоянию суперкомпьютеров, непрерывно пробующих на прочность глобальную стратегическую ситуацию.
Стратегическая оборонная инициатива (кстати, замечаете, кому обязаны названием GDI — Global Defense Initiative?) была многоэшелонной и многокомпонентной надсистемой. Она охватывала множество систем, среди которых была и космическая. Но не только противоракеты наземного, воздушного и космического базирования были поставлены во главу угла. Речь шла и о более оперативных и высокоточных оружейных системах, которые предоставляла современная технология.
Космос (в смысле, вакуум) делает эффективными такие виды оружия, которые либо принципиально неприменимы в атмосфере, либо настолько низкоэффективны, что и возиться с ними никто не станет.
Вот их-то мы и рассмотрим в этой статье.
Космическое оружие орбитального базирования
Советский проект боевой орбитальной платформы на базе комплекса «Буран-Энергия».
Говоря о космическом оружии, можно пойти двумя путями. Под ним понимаются как наступательные средства, а именно межконтинентальные баллистические ракеты (МБР), так и разнообразные средства, считающиеся оборонительными. МБР скорее можно отнести одному из средств доставки ядерного оружия, а на этот раз мы поговорим о том оружии, которое может применяться в космическом пространстве, то есть при давлении меньше 10-7 Па, диапазоне температур от плюс нескольких сотен (на солнечной стороне) до минус 269 (в тени) градусов Цельсия и прочих неудобствах вроде космического излучения.
Отделение боевого блока и наведение его на цель.
Для начала нам не мешало бы определиться с терминологией. Какое именно оружие следует считать космическим, а какое определить как «орбитального базирования»?
Согласно принятым сегодня определениям, космическим называется оружие, допускающее эффективное боевое применение на высотах свыше 120 км. А орбитальное базирование означает, что конкретная оружейная система делает хотя бы один виток замкнутой круговой или эллиптической орбиты.
Более подробная классификация космического оружия орбитального базирования строится на его принципе действия, а не на боевом применении. Причина — некоторая его универсальность, определяемая большой дальностью поражения и местом расположения.
Боевые электромагнитные системы
Электромагнитные — это потому, что их принцип основан именно на электромагнитном взаимодействии. Как правило, это поток когерентных квантов электромагнитного поля (фотонов) определенного частотного диапазона.
Космический лазер. Красиво, но неправдоподобно.
Когерентность означает, что все кванты, испускаемые источником за один импульс, согласованы между собой по фазе и монохроматичны, то есть имеют одну и ту же длину волны. Такое излучение обладает рядом интересных особенностей. В рамках настоящей статьи невозможно детально описать все боевые преимущества когерентного излучения, но главное можно сформулировать так: когерентное световое пятно наносит цели гораздо большие повреждения из-за так называемой «спэкл-структуры», приводящей к локальным концентрациям электромагнитного поля в миллионы раз большим, чем усредненная мощность луча. К тому же когерентное излучение можно сфокусировать в пятно размером порядка его длины волны (единственное ограничение здесь — дифракция). При этом разрушительное действие луча увеличивается в тысячи раз.
Единственным источником такого излучения служит лазер (LASER — Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, «Усиление света с помощью вынужденного излучения»). Впрочем, есть аналогичные по принципу генераторы микроволнового излучения, называемые мазерами (MASER — Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, «Усиление микроволн с помощью вынужденного излучения»). Однако последние не получили широкого боевого применения по причине довольно больших габаритов и малых излучаемых мощностей.
Итак, лазеры. Окутанное легендами и мифами грозное оружие, которое уже в середине 60-х годов поступило на вооружение научной фантастики. Однако фантасты — люди творческие, они не вдавались в тонкости квантовой оптики, посему и лазеры у них резали что угодно, где угодно и когда угодно.
Действительность же намного скромнее и сложнее. К примеру, рассечь одним махом дюймовую стальную плиту лазером ну никак не удастся. Особенно в атмосфере, которая при увеличении мощности луча ведет себя очень нелинейно и норовит образовать плазменную «искру», совершенно непрозрачную для излучения и зачастую губительную для лазера. Вакуум, впрочем, тоже склонен ко всяким подвохам, когда лазерное излучение превышает определенный порог мощности.
Итак, существуют фундаментальные ограничения на мощность лазерного луча. Однако существуют многолучевые системы, которые позволяют направить на одну точку несколько источников, многократно усиливая разрушительное действие. Понятно, что без сверхточной электроники, систем наведения и удержания цели здесь не обойтись. Но об этом — ниже. А пока поговорим о солдатах лазерной «национальности» и прочих «меньшинствах» электромагнитного принципа действия. Однако не забывайте, что все нижеописанное по большей части существует в виде прототипов или лабораторных образцов. А в небе над нами пока, к счастью, мирно.
Газодинамические лазеры
Собственно говоря, это не совсем лазер. Его правильное название — суперлюминесцентный излучатель с молекулярно-термодинамической накачкой. Непонятно? Секундочку.
В отличие от лазера, использующего излучательные и безызлучательные уровни орбитальных электронов, здесь накачке подвергаются молекулы газа.
Так выглядит газодинамический лазер. На орбиту такое вывести трудновато.
А сама накачка происходит не квантами света, а адиабатическим расширением нагретого до высокой температуры газа.
При этом возбужденные молекулы оказываются в метастабильном состоянии. А когда падение температуры становится критическим, генерируется электромагнитное излучение ИК диапазона.
Технически газодинамический лазер представляет собой газовую турбину с соплом особого профиля, выхлоп которой производится в полость оптического резонатора. Излучение распространяется при этом строго перпендикулярно направлению газовой струи. Первый действующий прототип газодинамического лазера был построен в 1967 году. И сразу же стало понятно, что боевое применение лазера — возможно.
Преимущества газодинамического лазера — огромная развиваемая мощность в режиме непрерывного излучения. Она может достигать сотен киловатт в непрерывном режиме генерации (что абсолютно недостижимо для «настоящих» лазеров). Недостатки — большое количество потребляемого топлива, габариты и масса. А в условиях орбитального применения вылезает еще один серьезный недостаток. Струя газа, бьющая в вакуум, вызывает реактивный эффект, то есть нежелательное движение или вращение боевой космической станции. Для компенсации этого эффекта во время работы лазера должны работать и двигатели астрокоррекции, а их топливный ресурс отнюдь не безграничен.
Основные цели газодинамического лазера — МБР на разгонном участке и боевые блоки МБР на заатмосферном участке траектории.
Эксимерные лазеры
Эти устройства — чистокровные лазеры. Правда, накачка в них происходит не за счет облучения рабочего тела фотонами, а как результат электрического разряда в рабочем теле. В остальном их устройство мало отличается от классического лазера.
На заметку: термин эксимер (англ. excited dimer) обозначает «возбужденный димер» и обозначает тип материала, используемого в качестве рабочего тела лазера. Несмотря на то, что слово димер относится только к соединению одинаковых атомов, а в большинстве эксимерных лазеров используются смеси благородных газов с галогенами, название прижилось и используется для всех лазеров аналогичной конструкции.
Эксимерные лазеры могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режиме. Излучение их лежит, как правило, в ультрафиолетовом диапазоне.
Боевое применение эксимерных лазеров орбитального базирования — уничтожение космических транспортных средств, боевых блоков межконтинентальных ракет, вражеских оружейных, коммуникационных и разведывательных систем орбитального базирования, высоколетящих атмосферных целей.
Боевая лазерная платформа.
Мощность боевых эксимерных лазеров может быть порядка десятков мегаватт в импульсном режиме за счет сверхмалых длительностей импульса. Энергия же одиночного импульса может достигать нескольких килоджоулей, чего вполне достаточно для разрушения стенок топливных баков, устройств телеметрии и связи, грузовых отсеков транспортных кораблей.
Рентгеновские лазеры
Классические лазеры, основанные на принципах накачки электронов или молекул, имеют принципиальные ограничения по длине волны излучаемых квантов. Даже для создания лазеров, работающих в области дальнего (вакуумного) УФ (от 190 до 90 нм), требуются всяческие ухищрения, снижающие их и без того малый КПД. Мягкое рентгеновское излучение (от 90 до 5 нм) можно получить, используя внутренние электронные оболочки. А испустить квант жесткого рентгеновского излучения ни молекула, ни электрон не могут. Причина тому — законы квантовой механики.
Однако согласно этим же законам ядра атомов способны испускать рентгеновские кванты. И они тоже могут находиться в метастабильном состоянии.
А зачем нужно когерентное рентгеновское излучение, можете спросить вы. Неужели недостаточно вышеописанных лазеров? Для уничтожения незащищенных объектов орбитального базирования — да, вполне достаточно.
Но вот если цель находится на поверхности Земли, за мощным атмосферным щитом, то поразить ее лазером оптического диапазона практически невозможно. А вот рентгеновский орбитальный удар вполне с этим справится, да еще и пройдет через метровые бетонные перекрытия.
Что же касается заатмосферных целей, то рентгеновское излучение практически не отражается зеркальным металлическим щитом противолазерной защиты. То есть рентгеновский импульс уничтожит и щит, и то, что за ним находится.
Теперь возникает еще один вполне законный вопрос: чем же осуществить накачку атомных ядер? Элементарно, как выясняется. Мощнейшим импульсным источником жесткого рентгеновского и гамма-излучения может служить ядерный или термоядерный взрыв в вакууме. Как известно, часть энергии атмосферного ядерного взрыва тратится на создание фронта ударной волны. В вакууме же, где ударной волны не может быть принципиально, практически вся энергия взрыва расходуется на электромагнитный импульс (об этом будет ниже), корпускулярные потоки и гамма-излучение.
На заметку: по неофициальным данным, первый экспериментальный рентгеновский лазер с ядерной накачкой был построен и испытан в 1981 году. Испытания проводились на полигоне штата Невада национальной лабораторией им. Лоуренса в Ливерморе. По данным эксперимента, длительность когерентного рентгеновского импульса составила 10 нс, его длина волны — 1,4 нм, энергия одного импульса — порядка 100 кДж. Нетрудно посчитать, что развиваемая мощность этого устройства — 10 тераватт. Подобных источников направленного рентгеновского излучения история науки не знала.
В дальнейшем был проведен ряд заатмосферных испытаний, подтвердивших принципиальную и технологическую возможность создания боевых рентгеновских лазеров орбитального базирования.
Но дальше экспериментальных прототипов, к счастью, дело не пошло.
Экспериментальный рентгеновский лазер в Ливерморе.
Устройство такого лазера достаточно просто. Это пакет железных стержней, за одним из торцов которого расположен ядерный заряд. При его подрыве генерируется рентгеновский импульс, исходящий с противоположного конца пакета. Само собой понятно, что такая схема — принципиально одноразовая. Ведь в результате взрыва большая часть рабочего тела и несущей конструкции превращается в высокотемпературную плазму. По сути, рентгеновский лазер не содержит резонатора, да и не может его содержать. Не существует пока вещества, которое отражало бы рентгеновские кванты. Кстати, именно по этой же причине до сих пор не построено ни одного космического корабля с ядерно-импульсным двигателем или фотонного звездолета.
Области применения рентгеновского лазера — уничтожение заатмосферных защищенных целей, нанесение орбитальных ударов по наземным стратегическим объектам (командные центры, ракетно-шахтные комплексы, военные аэродромы, авианосцы, подводные лодки с ядерным оружием).
ЭМИ-оружие
Как я уже говорил, ядерный взрыв в вакууме существенно отличается от атмосферного полным отсутствием ударной волны. На создание широкоспектрального электромагнитного импульса уходит до 30% общей энергии взрыва. Более того, существуют схемы ядерных зарядов, так называемые «трансформеры», в которых доля энергии, отводимой на электромагнитный импульс, значительно увеличена.
При мегатонном взрыве в электромагнитное излучение переходит энергия 1011 Дж.
При подрыве такого заряда страдает в первую очередь микроэлектроника.
Электромагнитный импульс наводит колоссальные токи в проводниках, что приводит к их разогреву и разрушению, а также вызывает пробои в полупроводниковых структурах. Особенно эффективно такое оружие при поражении групповых целей (боевые блоки ракет после разведения), но пригодно и для уничтожения высотных беспилотных летательных аппаратов, стратегических бомбардировщиков, межконтинентальных ракет на заатмосферном разгонном участке.
Для доставки на место ядерного заряда-трансформера используются, как правило, противоракеты орбитального базирования. Радиус поражения электромагнитного импульсного оружия — не более двух-трех десятков километров, поэтому оно требует точности и оперативности в применении. Отсюда и его бессмысленность для наземного базирования. Более того, это оружие ненаправленного действия, поэтому с одинаковой вероятностью поражает как вражескую, так и свою электронику. Так что оружие это вполне миротворческое. Без электроники не сильно-то и повоюешь.
И вот тут самое время вспомнить о мазерах. Для поражения одиночной цели не требуется гигантских мощностей. Как показали эксперименты, электроника боевого блока ракеты необратимо выводится из строя при плотности потока мощности порядка 150-200 Вт/см2. Это вполне достижимая величина на сегодняшний день, особенно если использовать несколько источников. Впрочем, серьезных практических разработок в этой области, насколько мне известно, пока нет.
Нерешаемой проблемой остается невозможность выяснить, действительно ли поражена цель (если это, предположим, боевой блок) и можно ли переходить к поражению следующей. Дело в том, что на инерционном участке траектории боеголовки просто летят и не подают никаких «признаков жизни».
Появлялись в каких-то, без сомнения, светлых головах идеи и об орбитальных ударах микроволновым излучением по наземным целям. Кроме поражения электроники, в этом случае предполагается и гибель людей. Если точнее, то сваривание их заживо. Как утверждают упомянутые «светлые головы», для этого не нужны особо большие мощности. Людей можно варить и медленно.История с географией
Военные доктрины США и СССР 70-80 годов существенно отличались. Соединенные Штаты использовали так называемую концепцию превентивного ядерного удара. Согласно ей, ракетно-ядерное нападение должно носить упреждающую функцию.
Основными целями ракет при этом предполагались советские ракетные шахты и стратегически важные на момент начала войны военные комплексы. Поскольку война с применением ядерного оружия не должна была носить затяжной характер, военно-промышленные объекты, транспортные коммуникации, крупные грузовые порты и индустриальные города не входили в число целей для ядерной бомбардировки. Иначе говоря, основной задачей американского ядерного оружия было уничтожение советского ядерного оружия.
Советский Союз же придерживался доктрины ответно-встречного удара. При подтверждении факта массовых пусков баллистических носителей с территории США, появления в районах размещения шахтных пусковых комплексов стратегических бомбардировщиков вероятного противника либо каких-то иных событий, имеющих характер явной непосредственной угрозы, предполагался одновременный запуск всех оказавшихся под угрозой ракет и их распределение по действительным стратегическим целям. Опустевшие американские ракетные шахты атаковать при этом смысла нет, стратегические аэродромы — тоже. Поэтому целями ответно-встречного удара были крупные города восточного побережья. Впрочем, учитывая количество ядерных и термоядерных зарядов, которыми СССР располагал на этот период, нападению подвергался любой мало-мальски крупный город Соединенных Штатов.
Именно концепция ответно-встречного удара породила межконтинентальные ракеты с разделяющейся головной частью. Их появление, равно как и наличие советских атомных подводных лодок с баллистическими ракетами, которые и до сих пор считаются практически неуничтожимыми, заставило США искать эффективные средства для восстановления собственного стратегического превосходства. Одним из этих средств стали крылатые ракеты воздушного и морского базирования. Их применение в отношении СССР было гораздо более эффективным, чем против США. Одна из тактик атаки крылатой ракеты — движение над водой на высоте нескольких метров. Это делает ее практически невидимой на экране наземных РЛС.
А теперь взгляните на карту мира. Северное побережье СССР изрезано реками. Подводная лодка, боевой корабль или самолет могли произвести малозаметный пуск крылатой ракеты, которая входила в устье реки и шла над поверхностью воды, следуя изгибам ее русла. Скрытное перемещение и чрезвычайно высокая точность попадания делали крылатую ракету очень серьезным оружием.
Однако развитие орбитальных средств слежения и обнаружения воздушных целей снизили эффективность этого вида ракетного оружия. При своевременном обнаружении атакующей крылатой ракеты, идущей на дозвуковой скорости, любой фронтовой истребитель с легкостью ее уничтожает.
Кинетическое и пучковое оружие
Итак, с лазерами и ядерными зарядами покончено. Перейдем теперь к более экзотическим оружейным системам, но не забудем и о старых добрых противоракетах.
Фантастика и компьютерные игры редко вспоминают о противоракетах. Уж больно обыденно звучит. Зато «рейлган» или «гаусс» — почти на каждом шагу. Да и ионные пушки постоянно на орбитах болтаются, поверхности угрожают.
Итак, давайте посмотрим, как обстоят дела в реальности.
Электромагнитные пушки
Идея электромагнитной пушки, то есть орудия, в котором ферромагнитный снаряд разгоняется электромагнитным полем, далеко не нова. Впервые подобное оружие пытались создать еще в 1916 году. Снаряд массой 50 грамм, проходя через цепь коммутируемых катушек индуктивности, разгонялся до скорости 200 м/с. Устройство было чудовищно громоздким, дорогим, капризным и медлительным в перезарядке. Неудивительно, что военные, сравнив его с полевой трехдюймовкой, презрительно отвернулись.
Шло время, совершенствовались технологии. Об электромагнитных пушках накрепко забыли, а полоумных изобретателей, пытавшихся пропихнуть подобный «кунштюк», вояки, будучи людьми злопамятными, гнали с порога. Так продолжалось более 60 лет.
1978 год оказался переломным. Доверский центр разработки оружия сухопутных войск (США) приступил к исследованиям по созданию тактической электромагнитной пушки. Эти исследования привели к созданию совместного с Великобританией проекта ELS (Electromagnetic Launcher System).
А в 1983 году серьезно заговорили о создании стратегического противоракетного варианта электромагнитной пушки.
Вариант с катушками на оси ствола (так называемая пушка Гаусса) исследователи практически сразу же отвергли. Причин тому было достаточно: необходимость коммутации катушек, борьба с рекуперационными выбросами напряжения, неизбежный перегрев обмоток и еще масса аргументов «контра». А вот рейлган (он же рельсотрон) оказался перспективным.
На заметку: идея рельсотрона на редкость проста. Есть две параллельные проводящие рельсы, жестко закрепленные в диэлектрическом лафете. Если подключить к ним источник тока, ничего, естественно, не произойдет. Если же предварительно замкнуть рельсы скользящим по ним проводником (поближе к точкам подключения, но не вплотную), то после подключения и на рельсы, и на скользящий проводник начнет действовать сила Ампера (а не сила Лоренца, как ошибочно утверждают некоторые публикации). Она стремится разорвать замкнутый контур с током. Поскольку рельсы жестко закреплены, а замыкающий их проводник — нет, то в результате он начнет ускоренное движение от точки подключения, пока не сойдет с направляющих. Дальше разогнанный проводник будет двигаться равномерно и прямолинейно. Вот, собственно, и все.
Проще говоря, снаряд рельсотрона — это обычная стальная болванка. Но металл, разогнанный до таких скоростей, при ударе превращается в мощную взрывчатку. Механизм явления таков. Металл всегда содержит свободные электроны.
В разогнанной болванке они покоятся относительно кристаллической решетки металла. При ударе же болванка тормозится, а электроны по инерции продолжают двигаться вперед. Возникает электрический ток силой в десятки миллионов ампер, который просто взрывает и болванку, и металл преграды.
Основная проблема, вставшая перед создателями «рейлгана», — источник, способный обеспечить должные токи для ускорителя. Первый экспериментальный образец электромагнитного оружия с рельсовыми направляющими был создан в 1991 году, тогда же впервые прошли стрельбы с использованием боевых снарядов конической формы. Начальная скорость составила 2100 м/с, дульная энергия — 4,5 МДж. Для сравнения: пушечный снаряд имеет дульную энергию порядка 10 МДж. Для обеспечения таких результатов потребовался совершенно уникальный источник тока в 5,6 МА. Реализован он был как униполярный генератор (ротор, разгоняемый турбиной до нескольких тысяч оборотов в минуту, с которого путем короткого замыкания снимается огромная пиковая мощность).
В 1992 году, когда к разработкам подключилась Ливерморская лаборатория, возникла идея создания необходимого импульса тока при помощи ядерного взрыва малой мощности (порядка 200-300 тонн ТЭ), произведенного между обкладками огромного конденсатора. Само собой, такая методика годилась только для орбитального эшелона СПРО.
Космический холод создал дополнительные удобства разработчикам рельсотрона. Низкотемпературные сверхпроводники достаточно дешевы, чтобы из них создать двухсотметровые рельсы ускорителя.
При этом они могут быть сравнительно тонкими, поскольку тепловыделение в сверхпроводнике отсутствует полностью.
Заявленные разработчиками ТТХ электромагнитной пушки орбитального базирования: длина разгонного участка 200 м, масса снаряда 1 кг, скорость снаряда 20-35 км/с.
Предполагается использование как пассивных боеприпасов (монолитных стальных болванок), так и управляемых снарядов с самонаведением (коррекция траектории выполняется рулевыми реактивными двигателями). Механическая прочность системы управления и захвата цели — 105 g.
Основными целями электромагнитной пушки предполагаются боевые блоки на заатмосферном участке и сами межконтинентальные ракеты, проходящие верхние слои атмосферы.
Пучковое оружие
Вот мы и добрались до пресловутой ионной пушки. Впрочем, пучок заряженных частиц — это не обязательно ионы. Это могут быть электроны, протоны и даже мезоны. Можно разгонять и нейтральные атомы или молекулы.
Суть метода состоит в том, что заряженные частицы, обладающие массой покоя, разгоняются в линейном ускорителе до релятивистских (порядка скорости света) скоростей и превращаются в своеобразные «пули» с высокой пробивной способностью.
На заметку: первые попытки взять на вооружение пучковое оружие относятся к 1994 году. Исследовательская лаборатория ВМФ США провела серию испытаний, в ходе которых выяснилось, что пучок заряженных частиц способен пробить проводящий канал в атмосфере и без особых потерь распространяться в нем на расстоянии нескольких километров. Предполагалось использовать пучковое оружие для борьбы с самонаводящимися противокорабельными ракетами. При энергии «выстрела» 10 кДж повреждалась электроника наведения на цель, импульс в 100 кДж подрывал боевой заряд, а 1 МДж приводил к механическому разрушению ракеты. Однако совершенствование других способов борьбы с противокорабельными ракетами сделало их дешевле и надежнее, поэтому пучковое оружие во флоте не прижилось.
Зато исследователи, работающие в рамках СОИ, обратили на него самое пристальное внимание. Однако первые же эксперименты в вакууме показали, что направленный пучок заряженных частиц невозможно сделать параллельным. Причина — электростатическое отталкивание одноименных зарядов и искривление траектории в магнитном поле Земли (в этом случае — именно сила Лоренца). Для орбитального космического оружия это было неприемлемо, поскольку речь шла о передаче энергии на тысячи километров с высокой точностью.
Разработчики пошли по другому пути. В ускорителе разгонялись заряженные частицы ( ионы), а затем в специальной камере перезарядки они становились нейтральными атомами, но скорости при этом практически не теряли. Пучок нейтральных атомов может распространяться сколь угодно далеко, двигаясь практически параллельно.
Факторов поражения у пучка атомов несколько. В качестве разгоняемых частиц используются протоны (ядра водорода) или дейтроны (ядра дейтерия). В камере перезарядки они становятся атомами водорода или дейтерия, летящими со скоростями в десятки тысяч километров в секунду.
Попадая в цель, атомы легко ионизируются, теряя единственный электрон, при этом глубина проникновения частиц увеличивается в десятки и даже сотни раз. В результате происходит термическое разрушение металла.
Кроме того, при торможении частиц пучка в металле возникнет так называемое «тормозное излучение», распространяющееся по ходу движения пучка. Это рентгеновские кванты жесткого диапазона и рентгеновские кванты.
В итоге, даже если обшивка корпуса не будет пробита пучком ионов, тормозное излучение с большой вероятностью уничтожит экипаж и выведет из строя электронику.
Также под воздействием пучка частиц высокой энергии в обшивке будут наводиться вихревые токи, рождающие электромагнитный импульс.
Таким образом, пучковое оружие обладает тремя поражающими факторами: механическое разрушение, направленное гамма-излучение и электромагнитный импульс.
Однако «ионная пушка», описанная в фантастике и фигурирующая во многих компьютерных играх, — это миф. Ни в каком варианте подобному оружию, находящемуся на орбите, не удастся пробить атмосферу и поразить какую-либо цель на поверхности планеты. С таким же успехом ее жителей можно бомбить подшивками газет или рулонами туалетной бумаги. Ну, разве что планета лишена атмосферы, а ее жители, не нуждающиеся в дыхании, свободно разгуливают по улицам городов.
Основная цель пучкового оружия — боевые блоки ракет на заатмосферном участке, челночные корабли и аэрокосмические самолеты класса «Спираль».
Ракеты-перехватчики
Может показаться, что СОИ строится только на революционно новых принципах оружия. Но это далеко не так. Приблизительно треть общих ассигнований на развитие СПРО тратится на дальнейшие усовершенствования ракет-перехватчиков.
Более того, этот вид космического оружия орбитального базирования, пожалуй, единственный из практически реализуемых на сегодняшний день. По сути, эти ракеты мало чем отличаются от противоракет Spartan или Sprint, входящих в систему Safeguard. Они, как правило, имеют ядерную боевую часть, оснащены очень мощным твердотопливным ускорителем, системой распознавания целей и наведения на них.
Боевая космическая станция, входящая в глобальную СПРО, сможет нести до двадцати единиц этого оружия. При этом предусматривается возможность как поочередного, так и одновременного их пуска.
Системы поиска целей и управления огнем
Основная и первоочередная задача системы поиска целей — гарантированное распознавание пуска МБР. Задача это чрезвычайно сложная и ответственная.
Космическая станция раннего обнаружения.
Ведь ложное определение пуска вызовет боевой режим всей глобальной системы с
фиксацией внимания именно на этом ложном сигнале. При этом вероятность пропуска действительного пуска резко увеличивается.
В состав системы поиска цели и управления огнем входит множество звеньев (низкоорбитальные спутники, оборудованные тепловыми и оптическими детекторами, самолеты c радиолокационной системой AWACS, наземные радиолокационные станции дальнего обнаружения, данные стратегической разведки агентурного и аналитического характера и многое другое). Вся эта информация передается в компьютерную сеть, где она обобщается, классифицируется и систематизируется. В каждый момент времени существует определенный стратегический план действий, который через секунду уже теряет актуальность (всплывают и погружаются подводные лодки, взлетают и садятся стратегические бомбардировщики, идут по своим орбитам спутники, движутся по дорогам мобильные ракетные комплексы).
Основные задачи системы поиска цели и управления огнем можно вкратце сформулировать так:
постоянный контроль территории потенциального противника, акватории Мирового океана, воздушного и околоземного пространства;
обнаружение и отслеживание всех потенциально опасных объектов (баллистических и крылатых ракет, стратегических бомбардировщиков, надводных и подводных кораблей, способных нести ядерное оружие, орбитальных боевых систем), а также оценка степени угрозы и вероятности поражения цели;
управление боевыми эшелонами систем противоракетной обороны (оптимальное распределение по целям, контроль боеготовности и работоспособности компонентов, задействование боевого резерва);
наведение на цели и контроль их поражения.
Эффективность и боеготовность всей СПРО зависит в первую очередь от безотказной работы компьютеров, перерабатывающих и хранящих сотни терабайт информации. Несмотря на созданные алгоритмы коррекции ошибок, эта задача на сегодняшний день не решена в поставленном объеме. В условиях Земли полупроводниковое устройство памяти емкостью 1 Мбайт имеет один сбой в среднем за 36 дней, а с использованием корректирующих кодов один неустранимый сбой в нем происходит через 63 года. Учитывая гигантский объем памяти, требующийся для выполнения задач космической СПРО, а также высокий фон космического излучения, можно заранее быть уверенным в низкой надежности работы компьютеров, в особенности базирующихся на космических аппаратах.
Отдельная задача, требующая стопроцентного решения, — точность прицеливания.
Промах импульса рентгеновского лазера, к примеру, обходится слишком дорого, а на этапе подлета может оказаться фатальным.
Проще всего оказалось прицеливаться лазером. Существует так называемое «зеркало обращения волнового фронта». Это устройство позволяет обратить фронт отраженного от поверхности цели зондирующего лазерного импульса малой мощности, затем усилить его в квантовом усилителе и направить боевой импульс точно в цель (лучшая точность недостижима принципиально).
Другие компоненты СПРО орбитального базирования, в том числе и ракеты-перехватчики, имеют на сегодняшний день недопустимо низкую надежность и точность.
МБР vs СОИ
Теперь, когда мы с вами кое-что узнали о космическом оружии орбитального базирования, самое время рассмотреть основное противостояние.
Межконтинентальные баллистические ракеты с разделяющейся головной частью против противоракетной системы космического базирования.
Для конкретики возьмем не новую, но достаточно хорошо испытанную ракету 15А18, входящую в комплексы Р-36М УТТХ (15П018) и Р-36М2 «Воевода» (15П018М), известную за рубежом как SS-18 Satan. На май 2006 года в состав РВСН входит 74 шахтных пусковых установки с МБР Р-36М УТТХ и Р-36М2, оснащенных 10 боевыми блоками каждая.
Семейство Р36.
Ракеты этого типа — самые мощные из всех МБР. Они способны нести десять боевых блоков индивидуального наведения с ядерным зарядом 500 кт ТЭ, десять полных имитаторов и до ста упрощенных имитаторов. Комплекс Р-36М2 был спроектирован с учетом ответно-встречного ядерного удара и перспективных средств противоракетной обороны США.
На заметку: траектория полета баллистической ракеты условно делится на четыре участка. С момента старта и до выхода из плотных слоев атмосферы (80-100 км) — активный атмосферный участок. После выхода за пределы атмосферы и до отработки ресурса маршевого двигателя второй (иногда третьей) ступени — активный заатмосферный участок. После отстыковки последней ступени начинается участок разделения, во время которого сбрасывается носовой обтекатель и боевые блоки рассредотачиваются в пространстве. После разведения боевых блоков начинается пассивный участок, который заканчивается при входе боевых блоков в плотные слои атмосферы. Заключительная часть траектории называется участком подлета. Этот участок наиболее опасен для атакующего боевого блока, поскольку на него обрушивается вся мощь систем противоракетной обороны.
Итак, начнем с момента пуска. Маскировка этого факта может быть многокомпонентной: распыление непрозрачных аэрозольных «завес» над местом старта, разнообразные шумовые эффекты оптического и видимого диапазона, обеспечивающие «купольное» прикрытие старта. «Минометная» методика пуска Р-36МУ из стартового контейнера сама по себе плохо детектируется средствами раннего обнаружения, а под «шумовым куполом» практически не обнаруживается.
При включении двигателей первой ступени становится возможным наведение по факелу. Цель для орбитальных лазеров при этом — топливные баки первой и второй ступени. Однако, как было установлено, введение в топливо химических присадок, хаотически меняющих форму и спектр факела, резко снижает вероятность безошибочного сопровождения цели и наведения на нее.
При отделении первой ступени предусмотрен временной промежуток, в течение которого двигатель второй ступени не работает, а полет продолжается по инерции. Это создает еще больше трудностей в отслеживании перемещения МБР.
Старт межконтинентальной баллистической ракеты.
Двигатели второй ступени разгоняют МБР до скорости более 7 км/с, после чего вторая ступень отделяется. На этом этапе поражение МБР затруднительно из-за большого ускорения, которое к тому же может непредсказуемо варьироваться в некоторых пределах бортовой вычислительной системой.
После отработки ресурса второй ступени выполняется разведение боевых блоков и начинается заатмосферный инерционный участок траектории. На этом этапе цель становится групповой, но ее одновременное поражение средствами СПРО орбитального базирования невозможно. Скорострельность боевых систем не позволяет уничтожать все цели без разбора (их в общей сложности может быть больше сотни), а гарантированное распознавание истинных на данный момент невозможно. Борьба с орбитальными ракетами-перехватчиками сводится к подрыву маломощного «ослепляющего» заряда при атаке. При этом с большой вероятностью выводятся из строя датчики вражеских систем наведения на цель.
Ни одна из существующих лазерных систем не способна за один импульс уничтожить боеголовку. Для того, чтобы испарить теплозащитный экран (он, кстати, выдерживает тепловые режимы торможения в атмосфере), необходимо зафиксировать луч на определенной точке корпуса боевого блока на некоторое время (порядка нескольких секунд). Для противодействия лазерным атакам предложены были два варианта. Первый из них предусматривал вращение боевого блока вдоль продольной оси. При этом придется прогревать лучом не точку, а «поясок», что снизит вероятность поражения в тысячи раз. Кроме того, возможно оборудование боевого блока экраном из тугоплавкой модификации углерода, способным перемещаться в точку нагрева.
Кинетическое оружие на сегодняшний день не выдерживает никакой критики. Скорострельность, точность и надежность этих систем чрезвычайно низки, поэтому значительного снижения поголовья боевых блоков за их счет не предвидится.
Настильный старт баллистической ракеты.
По оценкам оптимистов, на заатмосферном участке возможно уничтожение до семидесяти (максимум) процентов боевых блоков МБР. Пессимисты склоняются к тридцати.
Этап подлета начинается с момента входа в плотные слои атмосферы. Ложные цели сгорают, боевые блоки выполняют процедуру торможения и получают способность к маневрированию в атмосфере. Их скорость при этом от 6 до 10 тысяч км/ч. Сбить такую скоростную цель, да еще и совершающую противоракетный маневр, невероятно трудно. Более того, часть боевых блоков могут быть взорваны на высоте 15-20 км с целью «ослепления» наземных эшелонов ПРО.
Группа ученых под руководством академика Е.П. Велихова оценила максимальный общий процент потерь боевых блоков в 80-85 процентов. Это при единичных пусках. Массовый запуск таких МБР с хаотическим чередованием настильных и навесных траекторий активного участка полета способен снизить долю потерь до 20-30 процентов. И это с учетом того, что даже десяток прорвавшихся к цели боевых блоков (с зарядом в полмегатонны каждый) способен причинить территории противника непоправимый ущерб.
Несимметричный ответ
На американскую СОИ образца 1983 года, существующую и поныне в виде пропагандистских компьютерных «мультиков», Советский Союз сформулировал в 1987 году «несимметричный ответ». Само собой, существует он только на бумаге, но вполне реализуем на практике (в отличие от СОИ), особенно при наличии мощных ракет-носителей с высокой грузоподъемностью. Смысл этого «несимметричного ответа» — сделать бессмысленной или невозможной реализацию СОИ
Было предложено несколько десятков вариантов этого самого «несимметричного ответа» с разной степенью несимметричности. Из них мне хочется выделить два, которые отличаются особым изяществом, дешевизной и своеобразным военно-промышленным юмором.
Понятно, что такие крупные и прецизионные аппараты, как лазеры и ускорители, движущиеся по известным круговым или эллиптическим орбитам, априорно представляют из себя более уязвимую цель, чем неожиданно взлетающая МБР. Во всяком случае, защита боевых орбитальных платформ, которых в любом случае будет меньше, чем атакующих ракет, составляет невероятно сложную задачу.
Рентгеновские лазеры, не имеющие постоянной «орбитальной прописки», а запускаемые с подводных лодок в момент конфликта, разумеется, пострадают меньше всего. Что же касается ускорителей, химических и газодинамических лазеров, ракетоносных платформ и прочего добра, которое по-быстрому и не выведешь на орбиту, то их защищенность — фикция чистой воды.
Итак, «кунштюк» номер один. На встречную орбиту с теми же параметрами выводится килограмм-другой шариков для шарикоподшипника. Естественно, этот килограмм-другой не летит компактной массой, а рассредоточен в облако диаметром в сотню метров и практически не виден радарами.
Таким образом, навстречу друг другу движутся боевая орбитальная платформа стоимостью в десятки и даже сотни миллионов долларов , по самую
Космический лазер — вид со стороны зеркала фокусировки.
завязку полная всяких высокотехнологических «хрупкостей» и «тонкостей», и невозмутимое стометровое облако стальных шариков стоимостью в пару долларов максимум, совершенно непригодное для уничтожения издалека. Скорость сближения — около 16 км/с. В итоге какая-то часть шариков геройски погибнет, а американцы получат в свое распоряжение огромный дуршлаг орбитального базирования, ни к чему более непригодный. Впрочем, рентгеновскому лазеру, влетевшему в такое облако (шариков у нас много, так что их можно запускать тоннами), тоже мало не покажется.
И еще один «кунштюк», номер два. На околоземную орбиту выводится контейнер с жидким сверхчистым аммиаком, закрытый пробочкой и оборудованный механизмом откупоривания. После удаления пробочки аммиак испаряется, образуя облако, продолжающее движение по орбите. При попадании в такое облако любой оптической системы (зеркало и линзы телескопа наведения, зеркала резонатора лазера, зеркало переотражения и т.п.) аммиак оседает на поверхности. При этом означенная поверхность из зеркально-неприветливой превращается в приятно-матовую. Само собой, много в такой телескоп не увидишь, попытка пальнуть из лазера с таким резонатором вызовет странный смех в определенных кругах, а лазерный импульс в пару-тройку килоджоулей, попытавшийся отразиться от такого зеркала, сделает США беднее на одно зеркало.
Таким образом, противоракетная оборона с элементами космического базирования на сегодняшний день — не более чем миф. Единственный позитивный эффект всего проекта СОИ — революционный технологический прорыв во многих областях, который возможно и должно использовать в сугубо созидательных целях. К примеру, развитие эксимерных лазеров привело к их использованию в хирургии и косметологии, а исследование рентгеновских — к многообещающим перспективам в области хранения информации. Да и создание отказоустойчивых алгоритмов обработки данных будет пригодно везде, где есть хотя бы один компьютер.
Крайне трудно объять необъятное. Из того, что можно было рассказать о космическом оружии, в статье поместилась едва ли десятая часть. Пришлось оставить за кадром и аэрокосмические самолеты, и челночные корабли, и многочисленные крайне интересные схемы переотражения лазерного импульса, и математические выкладки, предсказывающие надежность информационно-кибернетических систем, и методики быстрой сборки орбитальных боевых платформ модульного типа, и многое-многое другое. А то, что было описано, пришлось сжать до предела. К примеру, кратко упомянутое зеркало обращения волнового фронта заслуживает отдельной статьи (по этой теме написаны десятки докторских диссертаций и проводилось множество конференций). Но какое-то представление о космическом оружии, возможном в сегодняшней реальности, вы получили. Во всяком случае, я на это искренне надеюсь.
Мира всем вам, дорогие читатели, и чистого неба над головой. Будьте счастливы при малейшей возможности.
Источник: kp.ru.
Рейтинг публикации:
|
