Импульсные высокоэнергетические устройства для космических условий.
23 марта 1983 г Рейганом была произнесена известная речь о звездных войнах, о создании в США широкомасштабной противоракетной системы.
Вслед за упомянутой речью президента была разработана и объявлена программа так называемой СОИ, ставшая одним из основных элементов военно-политического курса администрации США.
Диалектика развития стратегического баланса такова, что появление претендующего на эффективность нового наступательного или оборонительного оружия у одной стороны может вызвать существенное нарушение баланса, которое другая сторона должна компенсировать развертыванием своего оружия.
Программа ООН предусматривает защиту США от ядерного оружия всеми возможными средствами, включая различные виды противоракетного оружия космического базирования, которому отводится решающая роль в создании всеобъемлющего противоракетного “щита”.
Имеет смысл рассмотреть научно-технические аспекты широкомасштабной противоракетной системы с элементами космического базирования.
6.1 Основные элементы траектории баллистических объектов, их особенности.
Рассмотрим основные элементы траектории атакующей баллистической ракеты, начиная с момента старта.
Траектория ракеты, как правило, разделяется на 4 участка.
Активный участок, где за счет работы маршевых двигателей ступеней ракеты производится ее разгон до конечной скорости (6-7 км/с).
Участок разделения, где происходит отделение боеголовок индивидуального наведения и ложных целей.
Баллистический участок, где движение по траектории свободного полета.
Участок подлета (конечный участок), на котором боеголовки входят в плотные слои атмосферы и направляются к объектам поражения, а ложные цели сгорают при входе в атмосферу.
Естественно, наиболее целесообразно уничтожить ракету на активном участке:
одна цель
мощный факел – легко заметить
ракета – наиболее крупный объект, чем боеголовка.
Для современных ракет время полета на активном участке ~ 200с, а высота 200-350 км. Проведенные в США технические проработки указывают, что эти величины можно снизить до 50с и высоту до 80-90 км. Эти значения показывают, что наблюдать ракету на этом участке можно только из космоса.
Действительно, из-за кривизны земной поверхности ракета, достигшая высоты 200 км, видна с расстояния 1600 км при наземном базировании средств наблюдения и с расстояния 2000 км, если средства наблюдения подняты на высоту 15 км. Размеры территории России значительно превышают эти расстояния, так что даже при размещении американских систем наблюдения вблизи границ России им не удастся наблюдать запуски, скажем из Центральной Сибири.
Важнейшей характеристикой боевых космических станций, предназначенных для поражения ракет противника на активном участке, является радиус действия средств поражения, используемых на таких станциях. Другие важные характеристики – “боезапас” станции и ее скорострельность. Сочетание этих характеристик с указанным выше параметрами активного участка и с требованием, чтобы любая точка территории соперника (или акваторий, где могут находиться его подлодки-ракетоносцы) в любой момент времени была в поле зрения одной из станций, определяет численность боевых станций и характер их размещения в космическом пространстве.
Численность космических станций, в свою очередь, определяет технико-экономические характеристики системы ПРО. Однако установить эту численность до сих пор трудно, т.к. упомянутые выше определяющие параметры известны недостаточно точно. Поэтому оценки числа боевых станций являются основным пунктом дебатов в США.
Подучасток разделения, который, вообще говоря, относится к активному участку, имеет некоторые особенности. Отделение боеголовок от несущей платформы сопровождается кратковременной работой двигателей малой тяги, что позволяет системам ПРО обнаружить платформу и определить ее положение в пространстве. Если затем измерить вектор скорости платформы, то ее положение в последующие моменты времени можно прогнозировать с довольно высокой степенью точности.
Боеголовки отделяются не все сразу, так что обороняющаяся сторона какое-то время продолжает обладать возможностью одним ударом обезвредить несколько боеголовок. Однако поразить цель обороняющейся стороне становится значительно труднее, поскольку в данном случае объектом поражения становится уже не относительно уязвимые топливные баки, а платформа или сами боеголовки.
Важнейшими особенностями баллистического участка с точки зрения ПРО являются максимальная продолжительность и наибольшее число целей, в том числе и ложных.
Для МБР с дальностью полета порядка 10000 км баллистический участок длится 20-25 мин.
Для БРСД (баллистической ракеты средней дальности) баллистический участок может находиться в верхних слоях атмосферы, а длительность полета на этом участке значительно сокращается.
Число боеголовок и ложных целей может многократно превышать число стартовавших ракет. Типичные оценки таковы: каждая стартующая ракета может нести 10 боеголовок и такое же количество ложных целей, которые полностью имитируют боеголовку при входе в атмосферу, а также до сотни (и даже более) упрощенных ложных целей для насыщения системы ПРО на баллистическом участке траектории. В качестве таких ложных целей могут служить, например, надувные металлические (или из металлизированной пленки) тонкостенные баллоны, причем внутри таких баллонов могут размещаться и сами боеголовки.
При таком нападении перед обороной встает дилемма: уничтожить все цели без разбора или предварительно провести их селекцию, выделить из них истинные. Обе задачи представляются примерно одинаково трудными.
Во многих военно-стратегических исследованиях американских специалистов предполагается, что в случае широкомасштабного ракетно-ядерного конфликта основной обмен ударами произойдет через Северный полюс. Хотя в принципе возможны противоракетные системы наземного базирования для борьбы с боеголовками на баллистическом участке траектории, средства космического базирования, по-видимому, окажутся более эффективными. Это должны быть боевые космические станции, располагаемые на полярных или приполярных орбитах высотой порядка 1000 км.
В зависимости от направления движения станции на орбите она может либо лететь навстречу атакующим боеголовкам с относительной скоростью ~15 км/с, либо медленно догонять их с относительной скоростью 1 км/с. Станции 1-го типа удобны для поражения атакующих целей, станции 2-го типа – для их селекции.
В том случае, когда боеголовка или ложная цель движется вне атмосферы, характер ее движения практически целиком определяется земным гравитационным полем и может быть предсказан заранее с высокой точностью, если известны все местные аномалии поля силы тяжести.
Правда следует отметить высказываемое в ряде американских работ соображение, что, поскольку траектории полета через полюс на практике не проверены, нет гарантии, что отработанные в средних широтах точности сохраняться при полетах ракет через полюс.
На конечном участке траектории число атакующих целей резко сокращается, поскольку легкие ложные цели отсеиваются при торможении в плотных слоях атмосферы. Боеголовка проходит конечный участок траектории до цели довольно быстро – за время не более 1 минуты. Возможность маневра со стороны боеголовки делает необходимым постоянное слежение за ней и может затруднить использование некоторых типов средств поражения. Поскольку атакующая сторона всегда может запрограммировать подрыв боеголовки в тот момент, когда возникает реальная угроза ее уничтожения, системы ПРО должны обеспечить поражение боеголовки на сравнительно большой высоте (40-50 км). Таким образом, с этой точки зрения предпочтительны системы заатмосферного поражения.
Наиболее подходящими для обороны от боеголовок на конечном участке их полета являются противоракетные средства наземного или воздушного базирования. Их действие на этом участке носит локальный характер, тогда как средства ПРО на активном и баллистическом участках должны обеспечивать глобальную защиту всей территории обороняющейся страны.
6.2 Классификация средств поражения, их характеристика.
Средства поражения, которые предполагается разрабатывать в рамках СОИ, можно классифицировать следующим образом:
Оружие направленной передачи энергии, где энергия выделяется в тонком поверхностном слое мишени (ОНПЭ – внеш.) – это, в частности, все виды лазерного оружия.
Оружие направленной передачи энергии с более глубоким проникновением энергии в материал мишени (ОНПЭ – внутр.) – это пучковое оружие.
Кинетическое оружие (КО) – это баллистические снаряды или снаряды, имеющие систему наведения (самонаведения), которые разгоняются до больших скоростей и поражают цель путем ее механического разрушения.
Оружие, аналогичное по своему действию электромагнитному импульсу от ядерного взрыва (ЭМИ-оружие) – это, например, пучки волн миллиметрового диапазона или сильноточный пучок заряженных частиц, излучающий в широком спектре частот.
Различные варианты ОНПЭ широко освещались в американской печати в первые месяцы после начала действия программы СОИ, как новый шаг в создании широкомасштабной противоракетной системы с элементами космического базирования. Действительно, средства ОНПЭ, создание которых становится принципиально возможным благодаря крупным успехам в области физики и техники, обладают рядом особенностей, выделяющим их по эффективности н фоне существующих типов вооружения, а именно:
а) Почти мгновенное поражение цели, т.к. энергия переносится со скоростью света 3105 км/сек (в случае лазерного оружия) или приближающейся к ней скорость. Таким образом, при расстоянии до цели, равном, например, 3000 км, время достижения цели составит 0,01 сек. Правда при этом быстродвижущаяся цель (со скоростью несколько км/сек) цель успеет все же за это время сместиться на десятки метров, на это смещение можно учесть заранее, поскольку за такие малые времена никак нельзя существенно изменить траекторию полета цели.
б) Задача поражения облегчается также благодаря тому, что гравитационное поле земли практически не влияет на траекторию пучков. Поперечное отклонение релятивистских частиц от прямолинейной траектории составит доли миллиметра на расстоянии 3000 км (если речь об атомах водорода), а отклонение лазерных пучков вообще невозможно замерить современными приборами.
в) Большая дальность поражения, ограничиваемая лишь невозможностью создать строго параллельный пучок света или частиц (или сфокусировать его в точку).
И сторонники и критики СОИ согласны в том, что эти особенности ОНПЭ наилучшим образом могут быть использованы в космическом пространстве.
Перейдем к более детальному рассмотрению отдельных типов потенциальных средств поражения атакующих баллистических ракет и боеголовок.