;
Кейсы 21 июля 2020

Железный купол: как устроены системы ПРО и почему их можно обмануть

Далее

Гонка вооружений не прекращается: США тратит $718 млрд в год на вооружение и содержании армии. Россия стоит на шестом месте в рейтинге по военным расходам, но наращивает траты — за последнее десятилетие Министерство обороны стало тратить на нужды армии $61,4 млрд. Одной из ключевых технологий, выступающей гарантом государственной безопасности, является противоракетная оборона. Системы ПРО у разных государств постоянно модернизируются и обновляют свой функционал в зависимости от развития вооружения потенциальных противников. «Хайтек» рассказывает о том, как работают системы ПРО и как их можно обмануть.

Противоракетная оборона есть далеко не у всех стран мира. Конечно, соответствующие установки есть в США, России и большинстве стран Евросоюза, а еще во Французской Гвиане, Марокко, Алжире, Израиле, Саудовской Аравии, Катаре, ОАЭ, Индии, Китае и Южной Корее, Японии и Новой Каледонии. Крупные военные игроки, например, США, продают другим собственные разработки. Они снабжают своими ракетами THAAD Южную Корею и ОАЭ. Ракеты «Астер» от международной европейской компании MBDA тоже используются не только в Европе, но и в африканских странах. Ничего эксклюзивного в ПРО нет — системы разных стран работают по одному и тому же принципу. Разберемся на примере США.

Противоракетная система НАТО и США

Национальная противоракетная система США (NMD) была предметом активных обсуждений большую часть прошлого века. Это, учитывая политическую обстановку XX века, было вполне закономерно. В 1999 году Конгресс США решил, что времени на разговоры больше нет: он принял законопроект внедрения системы для защиты страны от увеличивающегося числа чужих ракет высокой дальности.

Во время президентской кампании 2000 года Джордж Буш-мл. дал ясно понять, что его администрация поддерживает программу ПРО, несмотря на то, что ее введение бьет по отношениям России и США. В Кремле, в свою очередь, выступили против создания американского ракетного щита, но в итоге защитная система была создана. На нее потратили $30,2 млрд, пять лет работы и, наконец, в 2005 году ввели в эксплуатацию.


Система развивается и улучшается до сих пор, но в основе своей имеет ту модель, которая была предложена еще во времена президента Рейгана. В ней нет ни лазеров, ни скорострельного оружия, хотя в первых редакциях Стратегической оборонной инициативы (SDI) они рассматривались как возможные инструменты. Тогда СМИ окрестило программу системой из «Звездных войн».


Современная ПРО США (GMD) использует некоторые разработки «фантастической» SDI, правда, самые «приземленные». Боеголовки отслеживаются спутником и радаром во время средней фазы полета, когда МБР движется над атмосферой со скоростью, в 20 раз превышающей скорость звука. Ракеты GMD, запущенные из шахт на Аляске и в Калифорнии, сбивают МБР в небе, прежде чем те набирают ускорение к земле, когда уже любой взрыв будет наносить поражение. GMD унаследовала от SDI несколько частей:

  • Модернизированный радар раннего наземного предупреждения (UEWR). Эта часть системы обнаруживает запуск ракет противника и отслеживает их полет. Радар состоит из фазированной решетки, которая может обнаруживать и отслеживать баллистические ракеты. Аппараты размещаются на кораблях и наземных станциях. Данные, которые собирают радары и спутники, направляются в командный пункт BMC3 в Шайенн-Маунтин, штат Колорадо. Там, в свою очередь, формулируют способы реагирования.

Фазированная антенная решетка — антенная решетка, направление излучения и форма соответствующей диаграммы направленности которой регулируются изменением амплитудно-фазового распределения токов или полей возбуждения на излучающих элементах.

Фазированная решетка отличается тем, что амплитудно-фазовое распределение не является фиксированным, оно может регулироваться (управляемо изменяться) при эксплуатации.


  • Инфракрасная система космического базирования (SBIRS). Есть три вида спутников из системы SBIRS: четыре спутника на геостационарной земной орбите (GEO), два спутника с высокоэлипптической орбитой (HEO) и множество спутников на околоземной орбите (LEO). Сейчас армия США ведет работу над разработкой SEWS, новой спутниковой системы для противоракетной защиты. Она сможет засекать ракеты через 20 секунд после старта, в отличие от SBIRS, которая тратит на обнаружение 40–50 секунд.
  • Наземный радар X-диапазона (XBR). В основе работы этого радара тоже лежит фазированная решетка и технология обработки радиолокационного сигнала. XBR отслеживает ракеты по мере их приближения к США, а также оценивает опасность снарядов. Система получает информацию о том, оснащены ли ракеты боеголовками. XBR оснащен радаром с высоким разрешением, позволяющим точно различать близко расположенные объекты. Разрешение радара — 50°, он может поворачиваться на 360° для отслеживания целей. Охват системы — 17,46 акров (почти 71 тыс. кв. м). Он передает диаграмму направленности узким пучком из электромагнитных импульсов. Радиолокационная станция состоит из радиолокатора X-диапазона, установленного на специальном постаменте, средства управления и технического обслуживания, средства выработки электроэнергии. Всё это располагается на охраняемой территории площадью 150 кв. м.
  • Наземные перехватчики (GBIs). В основе современных ПРО лежит технология экзоатмосферного уничтожения устройств (EKV). В нее входят датчики и двигатели, которые позволяют уничтожить ракеты противника без баллистического заряда. Перехватчики используют собственные инфракрасные искатели, систему наведения и двигатель. Когда ракета приближается к цели, данные с радаров X-диапазона объединяются с информацией с бортовых датчиков, что позволяет успешнее обнаруживать вражескую ракету. EKV постоянно корректирует траекторию полета до тех пор, пока ракета не окажется в конечной точке своего пути — у обшивки запущенного снаряда. Удар приводит к уничтожению боеголовки и заряда в ней — ядерного, химического или биологического.

X-диапазон — диапазон частот сантиметровых длин волн, используемых для наземной и спутниковой радиосвязи. По определению IEEE, этот диапазон простирается от 8 до 12 ГГц электромагнитного спектра (длины волн от 3,75 до 2,5 см), хотя в спутниковой связи этот диапазон «сдвинут» в сторону C-диапазона и лежит примерно между 7 и 10,7 ГГц.


У всех стран из блока НАТО есть и другие системы для перехвата ракет малой и средней дальности: старые модели Patriot, американо-израильский Arrow и современный Iron Dome. Эти системы работают аналогичным образом с помощью радиолокационного метода слежения, но нужны только для перехвата меньших ракет, у которых высота и скорость значительно ниже, чем у МБР. Системы малой и средней дальности охватывают области в несколько десятков километров, поэтому обычно они служат резервным ресурсом для крупных систем. Такие установки стоят на границах Южной Кореи и Японии, откуда недалеко до территорий России, КНР и КНДР.

Кроме того, на вооружении блока и США есть система защиты терминальной высокогорной зоны (THAAD), которая использует кинетический перехват для точного уничтожения вражеских ракет. Она работает для снарядов средней дальности и достигает их прямым попаданием в верхних слоях атмосферы.


Кинетический перехват работает так, что ракета противника либо уничтожается полностью, либо продолжает свой полет к цели. В результате столкновения боеголовок практически не остается осколков, которые могут повредить спутники или создать помехи. Кинетическим такой способ называется потому, что противоракета не несет боевого снаряда — вражеская цель сбивается только благодаря кинетической энергии аппаратного отсека ракеты.


Тем не менее, у ПРО есть крупный минус. Джордж Н. Льюис, физик и старший научный сотрудник Института исследований проблем мира и конфликтологии в Корнельском университете, объясняет в своей статье «Эффективность защиты от баллистических ракет», что в реальной жизни, вне испытаний опыта пуска противоракет просто нет. Системы тестируются, успешно показывают себя в испытаниях, но большинство экспериментов представляет собой демонстрацию большого количества сценариев. В итоге показывается скорее надежность самих систем, а не их фактическая эффективность в реальном развитии событий.

Согласно показаниям испытаний, система GMD, защищающая весь альянс НАТО, справляется только в 50% случаев. Более новая система «Иджис» показывает лучшие результаты, работает и днем, и ночью. Тем не менее ее противоракеты имеют слишком низкую скорость, которой недостаточно для покрытия больших территорий. Ее можно использовать для защиты города, маленьких стран, но не континентов.

Даже если вероятность успешного применения GMD и «Иджис» увеличится, этого всё равно окажется мало. Например, если вероятность составит 80–90%, оставшиеся 10–20% продолжат оставаться главным критическим аргументов против нынешних американских систем.

Кроме того, в экспериментах часто не учитывается применение «контрмер» атакующей стороной. Они включают в себя разные механизмы, например, отвлекающие маяки или охлаждающие панели для отвлечения или запутывания радаров. Американская система GMD хорошо отслеживает запуски ракет, но совсем не разбирается в том, нагружены ли эти ракеты зарядами. Главный датчик, отвечающий за распознавание заряженных ракет, расположен в Гонолулу и имеет большие ограничения в эксплуатации. И хотя есть предположения о том, что «контрмеры» сильно понижают эффективность ракет, это не решает саму проблему.

Как обмануть ПРО?

Одна из проблем для любой ПРО заключается в контрмерах, которые может предпринять противник. Разных уловок множество, и многие из них нарушают работу радаров, сводя полезность системы на нет.

МБР, которая выходит в промежуточную фазу над атмосферой, может запускать приманки — они отвлекают перехватчики. Они следуют той же траектории, что и настоящая МБР, а потому это затрудняет отслеживание реальной боеголовки с зарядом. Единственный способ избежать катастрофы — сбить все вражеские объекты. Для США, которая имеет в запасе всего 44 противоракеты, способных уничтожить МБР, это может стать фатальной ошибкой. Противник вполне способен запустить 45-ю ракету с зарядом.

«Охлаждаемый кожух», то есть наружная обшивка ракеты, может снижать температуру боеголовки. Для отслеживания целей перехватчики полагаются на инфракрасные датчики, а потому «холодную» ракету увидеть гораздо труднее. Такие контрмеры есть на вооружении России, Ирана и Северной Кореи, которые и представляют главную опасность для США.

Одна из последних разработок ракетостроения — гиперзвуковые боеголовки. Сейчас их параллельно испытывают Китай, Россия, Япония и США. Такое оружие сочетает скорость баллистической ракеты с маневренными возможностями крылатых ракет. Снаряды движутся со скоростью 6 115,5 км/час и могут маневрировать в течение всего полета. По сути, такая боеголовка просто уклоняется от летящих в нее противоракет. Гиперзвуковая ракета — на сегодняшний день самый эффективный способ против современных ПРО.


Огромную скорость гиперзвуковая ракета развивает благодаря реактивному двигателю, который использует технологию «воздушного дыхания». Двигатель собирает кислород из атмосферы и смешивает его с водородным топливом, создавая горение, нужное для сверхбыстрого путешествия. При этом метод отличается от того, который обычно применяется при запуске космических челноков: там процесс сжигания происходит благодаря жидкому кислороду, окислителю, из которого уже состоит 70% космического топлива.


Гиперзвуковые ракеты запускают двумя способами: во-первых, они выпускаются на последних этапах взлета МБР, летят поверху атмосферы и ускоряются с помощью реактивных двигателей; во-вторых, они, как и крылатые ракеты, могут быть выпущены из бомбардировщика.

Главная опасность гиперзвуковых ракет для ПРО заключается в том, что они способны маневрировать в полете, а значит, уклоняться от ракет-перехватчиков. Вариантов борьбы с гиперзвуковыми боеголовками мало: стрелять всеми стандартными противоракетами сразу, закрывая большую часть пространства для маневра, или выставлять против ракеты противника маневрирующие высокоскоростные самонаводящиеся элементы. Такой снаряд, летящий навстречу боеголовки, выпустит поражающие элементы, вновь перекрывая траектории маневра.


Говоря о скорости ракеты, которая летит быстрее скорости звука, предпочитают использовать число Маха — это реальная скорость в некой среде, которая заполнена веществом. Например, скорость, с которой воздух обтекает, например, самолет. Чтобы получить скорость в числах Махах, нужно разделить эту скорость вещества на скорость звука в этом веществе. Чем больше высота, тем ниже скорость звука и выше число Маха.


Если бы президент США Рональд Рейган всё-таки настоял на самонаводящихся лазерах, с гиперзвуковыми ракетами не возникло бы никаких проблем. Впрочем, это было бы чудесным изобретением в прямом смысле слова. Испытания на казахстанском полигоне Сары-Шаган показали, что мощности советских лазеров недостаточно для того, чтобы разрушить боеголовку баллистической ракеты. Выводы испытаний справедливы и для США: энергия американских лазеров не превышала нескольких килоджоулей. У СССР к 1975 году были установки с мощностью 90 кДж.

У России есть план решения проблемы гиперзвуковых боеголовок. Для истребителей МиГ-31 и МиГ-41 разрабатываются ракетные комплексы дальнего перехвата, которые способны поражать гиперзвуковые боеприпасы. Они работают так: тяжелая ракета выпускается из самолета и доставляет несколько современных ракет «воздух-воздух» в район полета гиперзвукового снаряда. Затем ракеты отделяются от носителя и атакуют цели самостоятельно благодаря самонаводящейся головке.

Но в адрес этой технологии существует много критики. Во-первых, сомнения вызывает и ее применение к обычным баллистическим ракетам. Во-вторых, российская гиперзвуковая защита на базе МиГ будет действовать против тактических гиперзвуковых ракет, а не МБР. Нынешние американские и российские гиперзвуковые ракеты развивают скорость от 8 до 10 чисел Маха. При этом боеголовки МБР летают над атмосферой с большей скоростью, но не способны менять траекторию. Сложно представить, что объект, летящий с десятикратной скоростью звука, оставит время для обнаружения и реакции.


Читайте также:

Комета NEOWISE видна в России. Где ее увидеть, куда смотреть и как сделать фото

Исследование: Земля, в основном, состоит из кубов

Выяснилось, что заставило цивилизацию майя покинуть свои города

Загрузка...