dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

Кстати, всегда интересно сравнивать публикуемые фотографии многообещающих военных проектов: один и тот же проект, но снимки разного времени. Ведь с такими фотографиями их источники специально работают, подбирая нужные. Посмотрим, например, на случай с моделями X-51 (прототип гиперзвукового ЛА, который недавно совершил первый самостоятельный полёт).

Вот фотография модели под крылом B-52 (судя по сообщениям, осень 2009 года) + увеличенные фрагменты:

Важная (без шуток) деталь – край. Даже поставлена рука в кадре.

Носок – изменяемый. Смотрим дальше.

Весеннее фото, судя по новостям, май 2010 (вероятно):

Ой, а здесь, видимо, дополнительный “звукоулавливатель” синего цвета в кадре оказался. Случайно.

Носок.

И промофото из прошлой записки по теме:

Вот как меняется техника.

На прошлой неделе полетел тестовый образец X-51A, это боинговский перспективный гиперзвуковой летательный аппарат с воздушно-реактивным двигателем. В пресс-релизе пишут, что полёт длился около трёх минут и X-51A достиг скорости M=5. Понятно, что это такие очень приблизительные числа, так как нет информации по ускорению. Но, предположим, что аппарат все три минуты летел “на 5 махах”, тогда получается расстояние около 450 километров (высота полёта – ~15000 метров, так сообщает “Боинг”). Вроде бы, не далеко улетел. Тем более, что это оценка сверху. Но это ведь первый успешный полёт, и раньше подобные аппараты на такие расстояния не летали. Да и гиперзвуковая скорость, это более “пяти махов”.

С другой стороны, обнаружить небольшой летательный аппарат с расстояния 450-500 километров – это тоже себе задача. Да, пока такие аппараты летают на высотах более 10 км всё ещё не так сложно: штатно работают наземные РЛС. Когда высоту снизят до минимальных значений, массовые наземные РЛС сантиметрового диапазона окажутся за горизонтом и вообще ничего не увидят, в принципе. При этом, понятно, что если даже обнаружили аппарат, то времени на перехват традиционными средствами нет. Во-первых, три минуты это вообще очень мало. Во-вторых, даже если в воздухе уже находятся одиночные перехватчики, то не факт, что они успеют встретить скоростной аппарат. В-третьих, поднять в воздух что-то, кроме хорошо подготовленной ракеты – времени опять же нет. Остаются только сверхсовременные комплексы ПВО/ПРО, которых должно быть много, действовать они должны автоматически, и, в случае с маловысотными целями, потребуется ещё и наведение с воздуха (плюс поддержка загоризонтными наземными РЛС). Проблем много, да. (Кстати, истребитель пятого поколения, очевидно, тут не поможет, потому что нужно длительное патрулирование.)

Фото модели аппарата (U.S. Air Force):

В Штатах продолжают двигать программы по конструированию перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов с воздушно-реактивными двигателями. На днях, X-51A (а это как раз один из публичных проектов в области гиперзвуковых полётов) совершил, как пишут, первый полёт под крылом самолёта-носителя B-52. Далее – несколько фото с деталями и сопроводительный текст.

Вообще, испытательные шаги X-51A – они стандартные: после наземных тестов прототип готовят к воздушному старту с пилона самолёта. Понятно, что с борта носителя подобному аппарату стартовать много легче: он уже выведен на высоту и даже разогнан до некоторой стартовой скорости (правда, очень малой, в гиперзвуковых масштабах).

Прямоточные гиперзвуковые воздушно-реактивные двигатели не работают при “малых” скоростях потока. Думаю, причины этого понятны. Поэтому, в первом тестовом полёте, X-51A до высокой сверхзвуковой скорости разгонит твердотопливный ускоритель, и только потом в работу должен включиться гиперзвуковой двигатель. Обещают всё проделать в начале следующего года.

Собственно, на увеличенных фрагментах видны всякие интересные детали.

Например, носовая часть гиперзвукового аппарата (один из самых важных элементов).

Или внешняя часть воздухозаборника.

Или, например, ступень укорителя. В двух частях:

Понятно, конечно, что весь этот опытный образец, вывешенный на фото, вполне может оказаться неким “ложным макетом”, а вовсе не реальным прототипом. Тем не менее, работы по гиперзвуковым аппаратам ведутся активно, и испытания состоятся. Можно ещё напомнить, что именно гиперзвуковые аппараты, “дышащие воздухом” – это одно из революционных направлений в технике. Причина в том, что возможность заиметь воздушную армию из множества ударных беспилотников с подлётным временем до стратегических целей в 7-10 минут – это очень заманчивая перспектива:

Гиперзвуковая крылатая ракета могла бы преодолеть 2000 километров за 16 минут – невероятно малое подлётное время, особенно для устаревших систем ПВО.

(Фото: U.S. Air Force)

Как и прежде, с ПРО (то есть, со стратегической противоракетной обороной) связана куча расхожих “непоняток”. А ведь самостоятельно более или менее разобраться в основных свойствах вопроса – многим под силу. Просто нужно верно разложить составляющие задачи “по полочкам”.

Прежде всего, требуется понять контекст, в котором появляется та стратегическая ПРО, о которой сейчас все пишут. Контекст такой: борьба с использованием суперсовременных технологий против классических МБР, накопленных десятки лет назад. Тут и появляется первый ключевой момент. Для построения практической ПРО нужен технологический отрыв. Если технологии, используемые ПРО и теми межконтинентальными ракетами, против которых оборона строится, близки, то преимущество будет на стороне “нападающих” ракет (конечно, с поправкой на количество ракет и подобные моменты).

Итак, ПРО действует по “классическим” МБР. Такая МБР, имеющая смысл, понятно, только вместе с пусковым комплексом и внутри неких непростых “процедур” сопровождения и применения – это очень сложная и чувствительная штука. Причём, по понятным причинам, устроен весь комплекс так, что если что-то пошло “не по плану”, то успешного удара МБР нанести не может. Даже с технической стороны, если отбросить организационные моменты, например, боеголовка представляет собой устройство, которое в случае поломки само по себе не взрывается – для успешного “подрыва” нужно, чтобы все очень точные механизмы сработали верно и чётко. Это очередной важный момент: схемы и алгоритмы массированного применения МБР – довольно уязвимы и неустойчивы, поэтому обесценить весь атакующий потенциал можно уже одним точным и выверенным контрударом.

Эффективная ПРО включает в себя несколько типов средств перехвата и несколько типов средств наблюдения. Эти средства можно разбивать “по эшелонам”, но нужно иметь в виду, что зоны ответственности этих “эшелонов” – заметно пересекаются, иначе возникают сложности по передаче целей “на обслуживание” между ними. Почему так, понятно из соображений времени реакции и обязательных погрешностей, возникающих в работе системы.

Для противоракетной обороны тем лучше, чем ближе можно подобраться “первой линией” (“эшелоном”) к стартовым позициям ракет. Это касается и перехватчиков, и, особенно, систем наблюдения (разведки). “Первый залп” работает по стартующим ракетам, и (возможно, с упреждением по времени) по шахтам, по наземным и подводным комплексам. “Первый залп” очень важен. Для успешного первого залпа потребуются маловысотные гиперзвуковые маневрирующие перехватчики – их пока только испытывают.

Несложно посчитать, что перехватчик, двигающийся со скоростью около M=5 (пять скоростей звука), преодолеет 1000 километров приблизительно за 11 минут. Это, заметьте, очень малое время для принятия важных решений.

Сами по себе гиперзвуковые аппараты, действующие в земной атмосфере на малой высоте – всё же довольно заметные объекты. Сложно выполнить такой аппарат скрытным: в полёте он нагревается, его сопровождает ударная волна, хорошо заметный спутный след. Поэтому применять подобные перехватчики с больших дальностей (несколько тысяч километров) не будут. По уже отработанной для крылатых ракет практике, перехватчики будут базироваться на подводных лодках, кораблях и, что особенно важно, на больших и медленных беспилотниках, которые уже выполнят малозаметными во всех смыслах. Такие носители должны иметь возможность осуществлять длительное патрулирование. Поэтому сейчас велик интерес к дирижаблям и “инновационным” летательным аппаратам, использующим, например, непосредственно солнечную энергию для полёта.

Размещение перехватчиков именно на “мобильных платформах” составляет очередной важный “процедурный момент”. В отличие от наземных баз, “мобильные платформы” (подводные, просто морские и воздушные) дают возможность для быстрой эскалации конфликта. То есть, в рамках подготовки, наличие “позиционных районов” у границ никого не раздражает, потому что ударные силы накапливаются и строятся вдали от этих границ. В случае конфликта, носители достаточно быстро и несколько заранее расставляются на подходящие для атаки позиции.

Неверно думать, что тех 10-15 минут, которые требуются гиперзвуковому перехватчику для прибытия в район стартовой позиции МБР, хватит для безопасного старта ракеты. Не хватит, потому что единственное практичное применение таких перехватчиков, это когда они стартуют раньше перехватываемых ракет. В рамках доктрин с “упреждающим ударом”, такое агрессивное использование ПРО, является логичным и последовательным. Тем более, что даже если перехватываемые ракеты и не стартовали, то выходит, что “атака выполняется по военным объектам”, по ракетным шахтам и установкам. О примерах применения крылатых ракет для упреждающего разрушения военной инфраструктуры вполне европейских стран – наверное, не нужно напоминать.

Промежуточный итог: ПРО требует “технологического отрыва” и проектируется против “классических МБР”, которые накоплены ранее, десятки лет назад; задача стратегической ПРО не “перехватить ракету”, а сорвать массированный ответный удар, – на то она и стратегическая, – поэтому элементы ПРО должны начинать действовать с упреждением по времени, а не по факту нанесения удара (этот момент постоянно упускают из виду в “широкой прессе”); гиперзвуковые беспилотные системы – важный базовый элемент ПРО, который сейчас усиленно развивают.

(Продолжение следует.)

Между прочим, в теории, угрожающие северокорейские баллистические ракеты могут нести вместе с боеголовкой имитаторы. Даже не самые сложные имитаторы затрудняют перехват боеголовки на “средних” и “поздних” стадиях полёта. При этом имитаторы изготавливать и испытывать проще, чем возводить дополнительные пусковые установки с дополнительными ракетами.

И вот именно в качестве контрмеры к такому развитию ситуации годится система ПРО, работающая по ракете на этапе разгона – одну ракету перехватили, все имитаторы оказались негодны. Но тут требуется точно и быстро определять момент старта и вычислять координаты ракеты. Правда, пламя работающего двигателя делает задачу проще. По характеристикам светимости пламени, кстати, можно не только определить тип топлива, но и прикинуть импульс ускорителя.

Так что, видимо, вокруг КНДР теперь будет барражировать ещё больше беспилотников, ведущих наблюдение, и транслирующих данные в центры управления перехватом. Хотя, прошлую северокорейскую “космическую ракету” перехватывать либо не стали, либо, что более вероятно, – просто не получилось: сорвалось всё на раннем этапе, беспилотников не хватило.

А вот Иран наделает твёрдотопливных баллистических ракет – проблем мало не покажется.

Недаром Штаты всё активнее финансируют свои новые спутниковые программы, основной предмет которых, скорее всего, это множество низкоорбитальных разведывательных аппаратов нового поколения, оснащённых широкодиапазонными активными средствами наблюдения, объединёнными в сеть. То есть, там и различные радары на борту, и световая оптика, при этом работать спутники будут совместно: один подсвечивает, другие принимают сигнал и реконструируют обстановку. А данные наблюдений в реальном времени передаются на землю.

Собственно, за твёрдотопливными ракетами, пока те перемещаются и готовятся на земле, едва ли не только с помощью спутников и можно эффективно следить (ну, в принципе, ещё подойдут аэростаты, но там сложности с размещением их в нужной точке атмосферы – в воздушное пространство другой страны просто так аэростат не загнать). Дело в том, что твёрдотопливные ракеты гораздо проще выполнить так, что их можно будет хранить заправленными длительное время (а не заправлять перед пуском). Подготовленные к пуску ракеты размещаются где-нибудь в подземном ангаре. Сколько их там? Сказать сложно. А вот владельцу ракет быстро “выкатить” на позиции сразу несколько – уже не сложно. При этом, без непрерывного мониторинга разведке сложно выявить даже те позиции, на которые, собственно, ракеты отправились с помощью автотранспорта.

Конечно, можно разведывать количество ракет по косвенным признакам. Скажем, если известен состав топлива, то можно определить возможное количество ракет по количеству закупаемых и завозимых в производственные цеха исходных химических веществ – это давно известный трюк. Аналогичный подход работает, даже точнее (потому что избирательность выше), в случае анализа перемещения и производства не элементов топлива, а некоторых хитрых, дорогих и редких материалов (скажем, “керамических”), необходимых для изготовления небольших ключевых агрегатов в конструкции ракетной техники.

(Тут, кстати, имеет смысл заметить в скобках вот что: в теории, как сделать “большую ракету”, знает даже прилежный студент второго курса профильного вуза; на практике же, вроде бы добротно сделанная “большая ракета” заканчивает полёт аварией из-за дефекта одного-двух небольших и как бы очень простых агрегатов, для изготовления которых не смогли правильно подобрать нужный материал. Собственно, именно “небольшие тонкости” практики производства и ограничивают до сих пор число стран, владеющих космическими ракетными технологиями.)

В общем, иранские твёрдотопливные ракеты сильно затруднят и мониторинг, и предупреждение о старте. А и первое, и второе необходимо для организации контрмер.

(Фото: U.S. Army, к тексту отношения не имеет.)

Вообще, борьба “систем наведения” против “систем имитации”, применительно, например, к ракетам “воздух-воздух”, идёт очень давно, с переменным успехом, и прекращаться не собирается. Речь о создании ложных целей, имитирующих, скажем, атакуемый самолёт “в глазах” систем наведения ракеты.

Для чего – понятно: чтобы обмануть ракету, избежав попадания по самолёту. Технологии имитации бурно развиваются, и ложные цели весьма непросто отличить от настоящих. Неинтеллектуальная ракета просто обречена на промах, если на борту цели остались неиспользованные “обманки”.

А какие есть способы “на стороне ракеты”, позволяющие отличить приманку от настоящей цели? Первое, что приходит на ум – использование нескольких типов сенсоров в системе наведения. Именно так поступили разработчики известных переносных “Стингеров”, добавив ультрафиолетовый сенсор в ответ на массовое внедрение “тепловых ловушек”. То есть, ракета, система наведения которой имеет несколько “каналов наблюдения” намного более устойчива к обману с помощью простых имитаторов.

Предположим, что на гипотетической ракете имеется ИК-сенсор и радиолокационная головка, работающие согласованно. Тогда самолёт от простой “тепловой ловушки” можно уверенно отличить по характеристикам отражённого импульса радара, а “приманку”, имитирующую только самолётную ЭПР (такие, понятно, тоже есть), – по отсутствию ИК-излучения от сопла двигателя.

Интересно, что, выходит, тут сразу возникают повышенные требования к начинке головки самонаведения. Речь не только о том, что используются два типа сенсоров. Ведь, во-первых, бортовым системам придётся различать минимум две цели в секторе обзора (самолёт и имитатор), и, во-вторых, потребуется реализовать более сложную логику наведения, учитывающую информацию из двух каналов и выбирающую цель на основе сравнения этой информации.

Впрочем, можно же сделать такой имитатор, который будет одновременно имитировать и ИК- и РЛ-сигнатуры. Так что даже хитрая гипотетическая ракета с “двойной системой” опять запутается. Что делать ракете? Оказывается, нужно улучшать разрешающую способность сенсоров и программировать более сложную логику работы системы наведения – благо бортовые вычислители сейчас довольно мощные. Отличить самолёт и хороший “многодиапазонный” имитатор можно по характеристикам их движения.

Например, ракета может обнаружить момент разделения одной цели на две и, проследив траекторию полёта каждой, определить, где самолёт, а где – отстающий от него имитатор. Способов анализа траектории много, но наиболее эффективные – трёхмерные, к сожалению разработчиков ракет. Например, самолёт будет улетать вперёд, относительно отстреленного имитатора и т.п. (Имитатор, кстати, можно тянуть за самолётом на тросе – довольно результативное решение.) Почему к сожалению? Потому что обеспечить высокую разрешающую способность сразу в трёх измерениях довольно сложно, особенно в условиях головки самонаведения, которая имеет очень небольшой диаметр, а поэтому разместить большую антенну или объектив – просто негде. Зато можно использовать накопление данных, отчасти компенсирующее минимальную апертуру. Выходит, что самолёту придётся не только выпустить имитаторы, но ещё и лететь каким-то там особо экзотическим образом, прикидываясь одним из них.

А вот разместив на борту ракеты оптическую световую систему высокого разрешения (или, например, современный радар миллиметрового диапазона волн), можно отличать самолёт от имитатора по геометрическим характеристикам “отметки” на изображении, получаемом сенсором. Хитрость в том, что сенсор видеокамеры с хорошим объективом достаточной разрешающей способности даёт не просто “точечную цель”, а изображение самолёта (похожую картину можно получить и миллиметровым радаром). Алгоритмы анализа изображений достаточно развиты, есть вычислительно не очень затратные реализации по распознаванию контуров с использованием базы опорных характеристик. А вот летающих буксируемых надувных имитаторов истребителей пока что не заметно.

В общем, простые имитаторы уже давно устарели, а следом за развитием имитаторов ракеты становятся более “умными” и оснащаются дополнительными сенсорами.

На спутниковом снимке ниже, опубликованном ISIS, как утверждают, северокорейская ракета запечатлена в полёте (по клику открывается картинка побольше):

(Image credit: DigitalGlobe-ISIS)

Основная часть следа это результаты горения топлива, дым и атмосферные эффекты, так сказать, а вот на самом верху (правый угол) – пламя реактивного двигателя.

Кстати, спектральный анализ пламени двигателя используется для определения типа топлива и типа ракеты. Наблюдать пламя можно, например, с помощью наземного телескопа, а можно с борта самолёта-разведчика, также используя телескоп. Но вот конкретно на этом некачественном монохромном снимке вряд ли можно сделать анализ.

ISIS публикует спутниковое фото северокорейской ракеты на стартовой площадке:

(Credit: DigitalGlobe – ISIS; дата, как пишут, 29 марта.)

Внимание вопрос: что напоминает установка и сама ракета? Вот чуть обработанный фрагмент:

После запуска будет много шума, так или иначе, даже если не станут перехватывать. С другой стороны, очень вероятен вариант со сбоем при старте и разрушением ракеты – он многих устроит, понятно.