Системы противоракетной обороны
Впервые проблема противоракетной обороны (ПРО) была поднята на государственном уровне в СССР в 1953 году, когда семь маршалов Советского Союза во главе с Василием Соколовским направили в ЦК КПСС письмо, в котором говорилось: «…средства ПВО, имеющиеся у нас на вооружении и вновь разрабатываемые, не могут бороться с баллистическими ракетами. Просим поручить промышленным министерствам приступить к работам по созданию средств борьбы против баллистических ракет».
Обращение высшего военного руководства было встречено с пониманием и поддержано руководством страны. Вскоре разработка первой системы ПРО была поручена КБ-1. В те годы КБ-1 являлось головной организацией по созданию систем управляемого ракетного оружия и, прежде всего, систем противосамолетной обороны. Здесь работали лучшие инженеры и ученые в области радиотехники, электроники, автоматического регулирования, теории вероятностей и случайных процессов. Ведущую роль в этой работе сыграл коллектив, возглавляемый 36-летним ученым Григорием Кисунько.
«Сложности при создании первой в мире системы ПРО были более чем значительны, – пишет в «Независимом военном обозрении» Михаил Ходоренок. – Известные традиционные методы радиолокации не позволяли с требуемой сверхвысокой точностью определять все три координаты цели (дальность, азимут, угол места). Радиолокатор достаточно точно мог только измерить дальность до цели. Малые размеры боеголовки МБР делали ее труднонаблюдаемой для радиолокатора на требуемых дальностях обнаружения. Поэтому для любой гипотетической противоракетной системы требовались огромные, мощные и поэтому чрезвычайно дорогие радиолокационные станции.
Наконец, весь процесс стрельбы чрезвычайно скоротечен, баланс располагаемого времени крайне мал, а потому к противоракете предъявлялись неимоверно высокие требования по скорости полета и маневренности. Григорий Кисунько выдвинул следующие принципы конструирования и построения стрельбового комплекса противоракетной обороны. Требуемая большая дальность действия системы ПРО по малоразмерной цели должна достигаться за счет большой мощности излучения радиолокатора, выбора оптимальной рабочей длины волны, высокой чувствительности приемных устройств и достаточно больших размеров антенных устройств. Радиолокатор ПРО действительно будет крупногабаритным и энергоемким, но государственная важность противоракетной обороны оправдывает большие экономические и ресурсные затраты.
Необходимая высокая точность определения координат баллистической цели может быть достигнута отказом от традиционного для радиолокации метода определения координат цели по двум измеренным углам и дальности. Нужно перейти к методу триангуляции цели по трем дальностям, измеренным тремя радиолокаторами, разнесенными на местности. Трудности триангуляции сверхскоростной цели в реальном масштабе времени можно преодолеть с помощью высокопроизводительных электронно-вычислительных машин, имеющих соответствующее программно-алгоритмическое обеспечение. Радиолокаторы и ЭВМ должны быть соединены между собой с помощью широкополосных линий связи.
Распознавание радиолокаторами ПРО боевых блоков БР (отделившихся от корпуса ракеты) и самих корпусов БР, продолжающих лететь как бы параллельно с боевым блоком (проблема селекции целей), предлагалось осуществлять по различию в мощности отражаемых ими радиосигналов. Поражение прочной боеголовки БР можно обеспечить, используя для этого кинетическую энергию соударения высокоскоростной цели с осколками – поражающими элементами боевой части противоракеты».
Летом 1956 года в казахстанской пустыне Бет-Пак-Дала началось строительство противоракетного полигона. А с октября 1957 года на полигоне начались летные испытания противоракеты В-1000, созданной под руководством Петра Грушина в Особом конструкторском бюро номер два, будущем машиностроительном КБ «Факел». Эта ракета отличалась особой технической новизной и обладала уникальными для того времени характеристиками. В-1000 была способна достигать скорости полета 1500 метров в секунду и с высокой точностью осуществлять перехват баллистических целей на высотах до 25 километров, поражая их осколочной боевой частью.
4 марта 1961 года головная часть баллистической ракеты Р-12 была поражена, а ее фрагменты были рассеяны над полигоном. В процессе последующих испытаний системы «А» боевые части баллистических ракет поражались еще 10 раз.
Впервые в мире было продемонстрировано поражение боевых блоков баллистических ракет дальнего действия. Даже сегодня решение подобной задачи под силу лишь двум государствам в мире – России и США. Другие разработки – европейские, израильские – либо не вышли на такой уровень, либо используют чужие научные и технические заделы.
Создание системы «А» и ее успешные испытания позволили приступить к разработке боевых систем противоракетной обороны. В июне 1961 года была завершена разработка эскизного проекта системы «А-35», предназначавшейся для защиты Москвы от баллистических ракет типа «Титан-2» и «Минитмен-2». В середине 1960-х годов в Подмосковье началось строительство объектов системы «А-35», а на полигоне приступили к созданию ее экспериментального образца – «Алдан». Впервые боевая задача с реальными пусками противоракет была выполнена 9 июня 1970 года, а уже в следующем году головной комплекс системы «А-35» приняли в опытную эксплуатацию.
В середине 1970-х годов в военном и конструкторском мире сложились две принципиально различающиеся точки зрения. Сторонники первой считали, что надо отказаться от кинетического принципа поражения боеголовок БР при соударении с поражающими элементами (осколками) неядерной боевой части противоракеты. Они предлагали оснащать их ядерными боевыми зарядами. Такой подход как бы снимал с повестки дня сложную проблему селекции реальных боевых блоков и ложных целей. К тому же прецедент установки ядерных зарядов на зенитных ракетах для борьбы с авиацией противника уже существовал.
Сторонники второй точки зрения предусматривали сохранение принципа кинетического поражения боевых блоков баллистических ракет, поскольку ядерные взрывы противоракет могли бы привести к разрушению обороняемого города.
«Григорий Кисунько, – пишет М. Ходаренок, – оставался сторонником кинетического поражения элементов баллистической ракеты. Задачу селекции реальных и ложных целей он считал возможным решить путем математического анализа (с помощью ЭВМ) матриц амплитуд и фаз радиолокационных сигналов, отраженных целями. Для проверки своей гипотезы Кисунько предлагал провести серию натурных экспериментов в лабораториях и на полигоне.
Руководство минобороны и минрадиопрома не согласилось с точкой зрения генерального конструктора ПРО и решило использовать ядерные заряды в противоракетах и на двухэшелонное построение ПРО Москвы. С 1975 года Григорий Кисунько оказался вне дальнейших работ по ПРО.
Был период, когда СССР в области ПРО опережал США на десять лет. Решения, которые предлагал Григорий Кисунько, базировались на передовых методах поражения боеголовки баллистической ракеты дальнего действия – точное наведение, осколочный заряд, частотная селекция, опознавание цели и пр. Последняя подмосковная ПРО «А-135» значительно уступает в этом отношении системам ПРО, разработанным под руководством Григория Кисунько.
Считается, что если бы не было многолетнего провала в работах по этому направлению, в связи с уходом Григория Кисунько и соответствующей переориентацией в построении подмосковной системы, США не имели бы сегодняшних политических преимуществ».
Ведь предыдущие работы в СССР по ПРО позволили совершить качественный скачок во многих областях. Так этот опыт повлиял на развитие радиолокации, теории и практики ракетостроения. Впервые в мире была создана станция обзорного действия с селекцией сигнала в цифровом виде с дальностью обнаружения пять тысяч километров. Существенно продвинулись цифровые системы моделирования. Натурным испытаниям предшествовало исследование контуров управления с цифровыми моделями поведения ракет.
В марте 1983 года президент США Р. Рейган выдвинул программу «стратегической оборонной инициативы» – «СОИ». Основной упор в программе СОИ был сделан на создание новых видов оружия, использующих в качестве поражающего фактора электромагнитное излучение различных диапазонов спектра от радиоволн до гамма-излучения. Основным преимуществом такого оружия является практически мгновенное достижение цели, так как электромагнитное излучение распространяется со скоростью света. Это позволяет наносить удар неожиданно и быстро с большого расстояния. Кроме того, исчезает необходимость в расчете траектории движения цели для упреждения ее движения. Появляется принципиальная возможность уничтожать взлетающие МБР на активном (разгонном) участке их траектории в течение первых пяти минут после старта. Именно поэтому лазерным оружием предполагалось оснастить первый эшелон системы ПРО.
Разрушающее воздействие оптического лазерного излучения основано, прежде всего, на тепловом нагреве ракет (прожигание топливных баков, электроники и систем управления) и действии ударной («шоковой») волны, которая возникает при попадании на поверхность ракеты импульсного лазерного излучения. В последнем случае ударная волна выводит из строя электронику и системы наведения ракеты, а также может повлечь детонацию взрывчатого вещества в боеголовке. Применение пассивных мер защиты (зеркальных и поглощающих покрытий, экранов и т д.) значительно снижает поражающее воздействие излучения низких энергий, однако они становятся бесполезными при дальнейшем повышении мощности лазерного излучения.
Идея использовать мощный луч света в качестве оружия восходит еще к Архимеду, но реальную почву эта идея обрела лишь в 1961 году с появлением первых лазеров. В 1967 году был разработан первый газодинамический лазер, который продемонстрировал возможности использования лазеров как оружия. Основными его элементами являются: камера сгорания, в которой образуется горячий газ; система сверхзвуковых сопел, после прохождения которых газ, быстро расширяясь, охлаждается и переходит в состояние с инверсной населенностью энергетических уровней; оптическая полость, где и происходит генерация лазерного излучения. В этой полости перпендикулярно потоку газа расположены два плоских зеркала, образующих оптический резонатор. Для пропускания излучения из полости диаметр одного из зеркал чуть меньше, чем у другого.
Близки по конструкции к газодинамическому лазеру химический и электроразрядный: в них также через объем резонатора с большой скоростью прокачивается возбужденная рабочая смесь, только источником их возбуждения является соответственно химическая реакция или электрический разряд. Наиболее подходящим для поражения боеголовок в космическом пространстве считается химический лазер на реакции водорода с фтором. Если же в этом лазере вместо водорода использовать его тяжелый изотоп дейтерий, то излучение будет иметь длину волны не 2,7 мкм, а 3,8 мкм, то есть попадет в «окно прозрачности» земной атмосферы (3,6-4 мкм) и сможет почти беспрепятственно достигать земной поверхности.
Сложную задачу представляет фокусировка лазерного луча на цель. Предпочтительными являются оптические и ультрафиолетовые лазеры. Наиболее перспективными среди них считают эксимерные лазеры на молекулах фтористого аргона и фтористого криптона.
Самым крупным недостатком газовых лазеров всех типов является большое выделение тепла в их рабочем объеме. Это ограничивает повышение мощности на единицу массы таких лазеров. Перспективным в этом отношении считается лазер на свободных электронах, в котором усиление излучения происходит за счет его взаимодействия с пучком электронов, движущимся в периодическом магнитном поле. Можно также использовать такие лазеры как усилители мощности другого лазера, самостоятельных генераторов и умножителей частоты. Поскольку электроны летят в вакууме, не происходит разогрева прибора, как у обычных лазеров. Большим достоинством является также то, что частота генерации у лазера на свободных электронах может перестраиваться в широком спектральном диапазоне от миллиметровой до ультрафиолетовой области, что делает защиту от излучения большой проблемой.
Идея эта не нова и давно используется в радиотехнике для создания мощных генераторов и усилителей сверхвысокочастотного диапазона. Относительно высокий ожидаемый коэффициент полезного действия этих усилителей в оптическом и инфракрасном диапазонах длин волн весьма высок – до 30-40 процентов, что, по данным американских источников, позволяет получить лазерное излучение мощностью до 100 мегаватт.
По мнению академика Федора Бункина, лауреата Государственной премии за работу в области лазерного оружия, теоретически создать лазерное сверхоружие возможно. Но современные технологические процессы вряд ли позволят успешно стрелять «космической пушке». Даже если будет создано идеальное зеркало для лазера диаметром десять метров, то пятно лазерного пучка на расстоянии в тысячу километров составит не менее метра. Такая «точка» не в состоянии плавить металл.
Если какая-нибудь страна решит применить лазерное оружие, то это, по мнению Бункина, скорее всего, будет именно импульсный химический лазер. Такой лазер впервые в мире был создан в СССР.
С ним согласна и сотрудник Государственного научного центра «Прикладная химия» Евгения Соботковская: «Лазерное оружие будет развиваться по двум основным направлениям. Это создание мобильных установок для выполнения тактических задач и, главное, строительство противоракетных комплексов на базе химических лазеров».
Химический лазер имеет бесспорные преимущества перед противоракетами. Американцы давно убедились, что уничтожить баллистическую ракету противника можно только в момент активного полета – в первые 100—170 секунд после старта. Потом выключаются двигатели, ракета разделяется на множество боеголовок, некоторые из них могут быть ложными.
По рассказам ученых, впервые лазер применялся в качестве оружия в 1968 году во время боевой операции на острове Даманский. Твердотельный маломощный рубиновый лазер не мог поразить противника. Это было скорее психологическое оружие. Во время ночной атаки в пороховом дыму китайские солдаты увидели тонкий красный луч. Те, кому луч попадал на сетчатку глаза, слепли на несколько минут. Началась паника…
По информации, которой располагает газета «Известия», сегодня самый мощный в России лазер с электрической накачкой установлен в подмосковном Троицке. Его мощность – один мегаватт. Для того чтобы запустить его, приходится отключать от всех потребителей высоковольтную линию Самара – Москва.
Тем не менее разработка лазерного оружия идет полным ходом. В 2000 году фирма «Боинг» передала для монтажа нового оружия первый лайнер. Там должна быть установлена обойма из шести химических лазеров и зеркало-телескоп диаметром 1,8 метра для фокусировки и наведения луча на цель. Предполагается, что «летающая лаборатория» закончит испытания в 2003 году.
Как пишут «Известия», с виду этот самолет ничем не отличается от серийного «Боинга-747» Весь секрет в носовой части. Под кабиной пилотов там расположен не салон бизнес-класса, а универсальная установка кислородно-йодных химических лазеров суммарной мощностью 1 мегаватт.
Последнее поколение американских космических лазеров с сопловым блоком «Хилги» выдает 15 мегаватт и потребляет водорода и фтора как обычный ракетный двигатель. Чтобы поразить цель, достаточно двух-трех секунд. От одной заправки американский лазер выпускает 20-30 залпов.
Радиус действия лазерной установки зависит от состояния атмосферы. На высоте 11 тысяч километров влияние атмосферы фактически сведено к нулю. Расчетные данные дальности действия установки – от 300 километров. Новый комплекс лазерного оружия получил название «Эй-Би-Эл» – первые буквы от «аэробазирующегося лазера». На разработку летающего лазера выделено 6 миллиардов долларов.
Наземные испытания показали, что этот лазер с первой попытки сбивает ракеты российского «Града». Лазер сжег вторую ступень американской баллистической ракеты, установленной на стартовом столе. В 1998 году была предпринята попытка уничтожить космическую цель – американский спутник связи. Попытку признали успешной, однако во время залпа пострадала лазерная установка. Параллельно создаются тактические лазерные системы «Би-Ди-Эл» морского базирования.
В 1997 году в США была принята программа «3+3». Цифры обозначают два этапа создания мощного противоракетного щита последнего поколения. Первый этап, когда Америка должна была определиться и разработать современные средства защиты от ядерного нападения, похоже, завершен. В оставшееся время должны быть созданы и развернуты высоконадежные системы управления и поражения ракет вероятного противника. В эту программу наряду с традиционными противоракетами входят лазерные «Боинги».
