ВКО, ПРО и возможные перспективы

Версия для печати

Будучи по образованию инженером-физиком (пусть и не специалистом в ракетных технологиях), мои рассуждения на эту тему привели к весьма неблагоприятным прогнозам относительно существующей у РФ доктрины относительно ядерного сдерживания. Как мне представляется из разных источников, основной упор делается на так называемый «ассиметричный ответ». Это банально дешевле и технологически проще.  Ввиду того, что основными компонентами ПРО США и стран НАТО является комплекс «Патриот» в разных модификациях, ракетная система SM-3 и система «Иджис», в РФ принята программа развития наступательных ЯВ. Как мне представляется, это создание и совершенствование  многоблочных носителей (в том числе с ложными целями и постановщиками помех), а также маневренных блоков. Также предусматриваются меры по защите МБР на активной части траектории от противоракет противника. Однако считаю, что эти меры являются действенными исключительно в противостоянии ракета-противоракета, когда перехватчик «не успевает реагировать» на изменение траектории полета цели  или «отвлекается пустышкой», то есть «промахивается». Но даже в этом случае с учетом опережающего развития электроники (элементной базы, ПО) у нашего потенциального противника существует угроза создания более совершенного быстронаводящегося перехватчика. Учитывая же финансовые и производственные возможности, количество поставленных на дежурство комплексов может быть очень велико, что значительно увеличит вероятность перехвата.

Нас периодически пытаются «успокоить», что даже перспективная ПРО со всеми возможными комплексами и расположенная буквально у наших границ не способна отразить массированный удар со стороны ЯС России! При этом слышатся и уверенные голоса наших экспертов, подтвержденные профессиональным моделированием. Но это – колоссальное заблуждение!!! ПРО США, конечно, не отразит такой удар. Но она создается НЕ для этого…  ПРО это «наследница» СОИ времен Рейгана. А если мы вспомним те времена, то поймем, что СОИ была лишь одной главой в той военной доктрине США. Простым американцам (налогоплательщикам) и всему международному сообществу эта инициатива преподносилась как некий «зонтик» от ракет «империи зла». Хотя тогда уже специалисты прекрасно понимали, что даже самая совершенная система эффективна только от единичных пусков.

Зато интересна была другая часть доктрины. А именно – идея «ограниченной ядерной войны». Эта идея базировалась на нанесении по ЯС СССР превентивного ядерного удара, который по замыслу Вашингтона должен был вывести из строя систему управления ЯС СССР и уничтожить от 80% до 90% потенциала, включая годные носители.

Случись такое, СССР смог бы ответить лишь единичными слабыми нескоординированными залпами с уцелевших мобильных установок. Вот на перехват этих ударов и рассчитана была и концепция СОИ и современная создаваемая ПРО!

Учитывая географию и темпы развития этой системы, можно с уверенностью сказать, что она будет способна почти со 100% вероятностью расправиться с 10-20 одновременными запусками из любой точки планеты. Следовательно, концепция превентивного ядерного удара по РФ и ее ядерным силам не только существует в военной доктрине США, но и реализуется на практике! С учетом того, что я уже писал выше, становится понятно, что разработка систем преодоления ПРО США лишь в малой степени будет влиять на сдерживание! При достаточно большом количестве перехватчиков и с развитием их маневренных способностей и быстродействия системы управления США могут подойти к опасной черте – иллюзии безнаказанности. И это может случиться гораздо раньше, чем полагают наши эксперты. Мое последнее заявление не голословно вот по какой причине.

Сегодня экспертным сообществом рассматривается в основном перехват крылатых ракет средствами ПВО и МБР с помощью ракет SM-3. То есть, в основном ракетно-ракетный перехват, в котором изначальное преимущество заложено на стороне «нападающей». Это естественное преимущество «белых» в шахматной терминологии создает иллюзию, что развитие маневренных способностей атакующей ракеты-носителя ЯО будет накладывать все большие требования на ракету-перехватчик и у нас при должном развитии ракетной техники это преимущество будет сохраняться и притом относительно дешево (собственно, это и есть асимметрия ответа). Но является ли такая ситуация устойчивой? Однозначный ответ – НЕТ.

Во-первых, никто не застрахован от неверного «хода» или экономического провала с катастрофическими последствиями для финансирования направления. Во-вторых, никто не может быть уверенным, что противник не применит «прорывную» технологию, которая переведет возможности перехватчика на качественно-новый уровень (пример – гиперзвуковые ракеты). В-третьих, существующие ракеты-перехватчики могут укомплектовываться ядерными боеголовками, точнее – нейтронными, что позволит поражать ракеты-носители без прямого попадания поражающих элементов, и их маневренность не будет иметь значения. Третье соображение имеет ряд недостатков, но его также не стоит недооценивать.

И, наконец, в-четвертых, это пучковое оружие. На нем остановлюсь подробнее. Со времен Рейгановской СОИ многое изменилось в лазерных технологиях. Преимущества лазерного оружия очевидны – он почти мгновенно способен на больших расстояниях поражать цели, для него они почти неподвижны.  На данный момент и у РФ и у США существуют действующие прототипы боевых устройств на наземной мобильной платформе, на самолетах (Боинг-747 и А-60) и на эсминце (США), работающие на базе химического лазера в инфракрасном диапазоне. Существуют проекты твердотельных мощных лазеров в видимом диапазоне. Их основным недостатком на сегодня является высокая расходимость луча, высокое рассеяние атмосферой, сильное влияние облачности и пыли. Из-за этого максимальная дальность составляет около 400 км, а в реальном бою значительно меньше. Но и преимущества очевидны – это и мгновенность поражения, и скорострельность (определяется зарядкой накачивающего устройства и охлаждением активной среды), и дешевизна выстрела – около  1$. Известно также о существовании в США на эсминце действующего образца «пушки гаусса» (дальность до 400 км, скорость снаряда 1,2 км/сек). В РФ – есть небольшой лабораторный образец…

Таким образом, развитие ВКО для России есть жизненная необходимость! Ее основная стратегическая задача – отбить или по возможности ослабить превентивный удар противника по стратегическим ядерным силам и особо важным объектам на столько, чтобы нанесенный вред не был катастрофическим для нанесения ответного удара в условиях деятельности вражеской ПРО. Кроме того, необходимо проектировать свою ВКО с таким расчетом, чтобы она была универсальна. А именно, несла в себе и наступательную функцию – защиту от средств ПРО противника наших средств поражения на как можно большем участке траектории.  А это возможно исключительно в тандеме «ракетное вооружение – лазерное вооружение».

Несмотря на трудности, возникшие у инженеров и ученых в области создания вооружений «на основе новых физических принципов», у наших потенциальных противников эти работы ведутся. В частности, лазерное оружие совершенствуется не только в плане увеличения мощности существующих лазеров, но и создание новых, коротковолновых. Например, для рентгеновского лазера с длиной волны в «водяном окне» (несколько нанометров) или с длиной волны менее 1 нм практически не имеет значения наличие атмосферы, ее влажность и запыленность. Для него также прозрачны многие аэрозоли и дымовые завесы и даже толщи воды. Такое оружие было бы идеально против любых летательных аппаратов. Это быстро поняли в центре Тейлора, и в США стартовал в 60-х годах проект «Эскалибур» - создание одноразового рентгеновского мощного лазера с накачкой ядерным взрывом. В последствии подобный проект развивался и в СССР вплоть до запрета ядерных испытаний.

Здесь необходимо пояснить. Выбор накачки в виде ядерного взрыва – это своего рода «упрощение жизни» физиков. Огромная плотность мощности излучения из взрывающегося заряда довольно легко накачивает энергией пучок стержней из материала активной среды лазера до их разрушения ударной волной. Накачка до высокого уровня инверсии (необходимое и трудноисполнимое условие генерации)  в этом случае гарантирована. Но цена в данном случае крайне велика – один выстрел – один мощный взрыв. Кроме того, результаты испытаний показали, что излучение обладает высокой расходимостью (система однопроходного резонатора) и плотность энергии (Дж/см2) на цели на расстоянии около 1000 км довольно невелика.

В настоящее время исследования в области рентгеновского лазера аккумулированы вокруг идеи облучения его активной среды очень малого размера в виде капилляра длиной не более нескольких сантиметров и диаметром от десятков до сотен микрон мощным коротким импульсом обычного лазера. По сути, это копия процесса накачки в случаи с проектом «Эскалибур» и ему подобными. То есть, вкладывается очень быстро некая удельно (на грамм активной среды) большая энергия, среда эта глубоко ионизуется и происходит рекомбинация атомов (разлететься с тепловыми скоростями или деформироваться) она не успеваети в рекомбинированных атомах образуется инверсное лазерное состояние, которое релаксирует через вынужденное излучение, усиливающееся в тонком цилиндре как в однопроходном резонаторе. Как показывает практика, кпд таких лазеров очень низок, а энергия пучка весьма мала, при этом остается и проблема расходимости, определяемая геометрией капилляра D/L. Кроме этого, установка вместе со вспомогательным оборудованием и накачивающим лазером очень велика и конструкционно сложна. Другие методы накачки (ядерная импульсным реактором, электроразрядный, пучком заряженных частиц различного метода формирования, и тд) по изученным мною материалам и по словам специалистов (с коими мне удалось контактировать) если и давали лазерное излучение в рентгеновском диапазоне, то его энергия и кпд были еще меньше, чем при лазерном возбуждении. Также на сегодня изучаются, так называемые, лазеры на свободных электронах, то есть ондуляторы. Это НЕ есть лазер в классическом понимании. Это, скорее, источники «довольно когерентного и довольно узкого» пучка рентгена. Расходимость луча в таких системах очень велика, энергии сильно зависят от величины тока электронов. При весьма скромных величинах энергии излучения это очень сложные громоздкие сооружения и притом энергоемкие. Там вообще нецелесообразно говорить о резонаторе – «лавина» излучения образуется за счет последовательного прохождения электронами переменных магнитов ондулятора. В настоящий момент РФ участвует в проекте строительства такого «лазера» во Франции. Стоимость проекта 1,5 млрд евро, 6 сторон – участниц (по 250 млн. евро). Протяженность установки 3 км, энергия в пучке уровня кДж. Понятно, что это установка целесообразна для сугубо научных целей и позволяет исследовать взаимодействие рентгеновского когерентного излучения с веществами в широком диапазоне длин волн и при большой интенсивности. Не умоляя значимости этих исследований, скажу так: их результатом будет полное знание того, как с веществом взаимодействует то, чего еще нет.

Анализ доступной литературы и данных, а также общение со специалистами высветили следующее понимание проблемы рентгеновского лазера. Существуют две независимых проблемы. Первая – это необходимость создания многопроходного резонатора, что позволит кратно и в экспоненциальном порядке увеличить фотонный выход по длине активной среды, а также сократит кратно количеству проходов расходимость излучения, а, следовательно, доставку нужной энергии к цели. Вторая – это проблема достижения инверсии при накачке активной среды, то есть достижения условий, при которых излучение возможно.

1.       Касаемо первой проблемы сегодняшняя наука идет по пути изучения преломляющих свойств монокристаллов, создания рентгеновских преломляющих линз и многослойных брэгг-френелевских покрытий (зеркал) с большими углами отражения. Однако, выяснилось, что данный вид рентгеновской оптики очень чувствителен  к мощности излучения, трудно юстируется ввиду малых длин волн, «капризен» в эксплуатации к любым температурным, звуковым и электромагнитным помехам. А для даже длинных волн 30-100 нм (УМР-спектр) эта оптика имеет высокие коэффициенты поглощения. Для волн менее 10 нм ее изготовление уже является крайне проблематичным, а при 1 нм практически невозможным. Однако, способ управления пучком зеркалами скольжения потока известен давно. Мною было озвучено предложение создать рентгеновский многопроходный резонатор за счет построения галереи из ЗСП. Предварительные оценки дали весьма неплохой результат. Были предложены несколько вариантов дизайна.

2.       Анализ способов накачки АС привел меня к мысли о колоссальном вреде существующей парадигмы. Сегодня принято считать, что рентгеновский лазер будет тем эффективнее, чем большую энергию удастся загнать в объем АС за меньшее время. С физической точки зрения это неоспоримо! Поэтому принято оценивать способы накачки по вводимой мощности и плотности мощности. Разумеется, здесь ничто не может сравниться с лазером, кроме мощного ядерного взрыва! Но, рассуждая как инженер, я пришел к выводу, что эта эффективность не главное, поскольку задача ставится не «получить пучок наибольшей энергии с наивысшим кпд относительно вложенной», а «доставить до объекта-мишени нужную поверхностную плотность энергии». Иными словами, мы можем ДОЛЬШЕ накачивать более разреженную, но большего объема среду с многими проходами, если позволяет время жизни (полураспада) лазерного состояния. При этом, метод накачки может быть вовсе не лазерным, а гораздо менее мощным. Главное в этом деле – сколько накопится в среде полезной энергии, то есть «энерговклад».(Действительно, для наших целей неважно: импульс лазера будет наносекундной или микросекундной продолжительности.Для поражения мишени, идущей со скоростью ˂10 км/с при диаметре падающего луча несколько миллиметров – сантиметр, это большого значения не имеет.) Понятие энерговклада четко проиллюстрировано в литературе по этой теме и говорит о том, что принципиально можно накачать  АС  до состояния инверсии  любым способом даже при ее большой разреженности (до неких критических значений). Здесь ситуация очень похожа на ситуацию с исследованиями в области Управляемого Термоядерного Синтеза, где есть лазерный (ЛТС), основанный на подведении сверхбольших мощностей в короткое время и квазистационарный (токамаки, открытые ловушки и т.д.). Но в вопросе создания Р-лазера второй подход почему-то игнорируется, хотя теоретиками он озвучен де-факто!

Собрав воедино свои соображения и проведя оценочные инженерные подсчеты, я начал поиски заинтересованных лиц и организаций, чтобы представить эти мысли на суд специалистов. Обычный способ поисков, который первым приходит в голову, через публикации работ по теме и сообщения о них в СМИ и интернете неприятно поразил отсутствием информации, либо ее некорректностью. Связавшись с авторами по некоторым близким по смыслу  работам, я выяснил, что они НЕ занимались темой р-лазеров. В некоторых научных учреждениях отказались даже разговаривать: «нам это не интересно».  Используя старые институтские связи, я вышел на ТРИНИТИ (Троицк). Преподававший некогда мне профессор посмотрел мои «авантюристические посылы» (он сам термоядерщик) и стал помогать найти контакты среди специалистов. Обращение к «большим специалистам» привело к ответу: «смотреть,  что там написано не будем, ибо в вопросе р-лазера ВСЕ РЕШЕНО, но все секретно». (Действительно, найти какие-то данные по временам жизни уровней в открытом доступе невозможно и в силу этого невозможно «просчитать реальную среду») Но этот ответ нас не устроил, поскольку если «все решено», то почему не создано? Почему РФ тратит 250 млн евро на совместный проект довольно бесполезного в смысле технологии создания лазеров ондулятора? Тогда мы приступили к поиску людей, рангом ниже, но тех, кто занимался или занимается похожей тематикой сейчас. Нашли. Оказалось, что в настоящее время непосредственно темой р-лазера (или гамма-лазера) НЕ занимается в нашей стране НИКТО. По крайней мере,  в обозримом научном пространстве. Что делают в Сорове на данную тему и делают ли – неизвестно по понятным причинам. А вот в многочисленных НИИ (кто когда-то имел отношение к этому) эта тема закрыта уже лет тридцать! Много тех, кто занимаются лазерами, есть те, кто работает с лазерами с ядерной накачкой – не рентгеновскими. Есть те, кто занимаются рентгеновскими лазерами с лазерной накачкой и даже те, кто опробовал другие методы накачки для получения низкоэнергетического р-излучения. С некоторыми из специалистов мне удалось лично встретиться и переговорить…

Резюме этих встреч повергает в уныние… Кратко рецензия на эти идеи выглядит так: «В плане оптики (многопроходного резонатора) что-то здравое проглядывается, что касается накачки (достижения инверсии) даже смотреть не будем, ибо скептически к этому относимся, потому что когда-то пробовали многое и ничего не получилось. И у вас не получится, а мы заняты…  И вообще, эта тема никому сегодня не нужна, не тратьте силы впустую».

Я не питаю каких-то иллюзий относительно моих познаний и навыков в области лазеров. Не питаю особых научных амбиций (даже не работаю по специальности). Вполне возможно и даже наиболее вероятно, что мои «измышления» во многом окажутся ошибочны. Но это не страшно. Это ровным счетом ничего не стоит ни государству, ни науке как таковой.

Однако в физической науке есть масса примеров, когда на этапе становления какой-то проблемы побеждает одна из концепций и за долгие годы развития становится парадигмой, даже «священной коровой». Когда исследования в этом направлении заходят в тупик и появляются новые (хорошо забытые старые) идеи, они натыкаются на стену полного неприятия.

Все, чего я добиваюсь, так это объективного профессионального анализа своих идей.   И если в них есть какая-то польза, то почему бы ее не извлечь? Тем более что, как выше уже писал, будущее любой ВКО (ПРО) в любой стране – это ракетно-лазерный тандем, а физически лазеры длинноволнового диапазона весьма ограничены при работе через атмосферу на большие расстояния.

Поэтому считаю своим гражданским долгом высказать мнение, что государству необходимо не только форсировать работы над ВКО как таковой, но и реанимировать цикл тем на предмет создания оружия, основанного на «новых физических принципах», и в не последнюю очередь, работы по созданию мощного компактного р-лазера.

Со своей стороны готов предоставить все имеющиеся материалы заинтересованным лицам или организациям, участвовать в обсуждении, работать над  данной тематикой, оказывать любое возможное содействие.

Автор: Е. Стельмахович, 16.12.2013

PS.

Не так давно Пентагон оплачивал идею создания «гафниевой бомбы». Потратили около 15 млн. $. Идея оказалась тупиковая. Ряд российских ученых сразу высказали мысль, что ничего не выйдет с изомером гафния (период полураспада с излучением кванта 2 МэВ около 32 лет и «не понятно как собирался автор проекта ускорять распад с выделением большой энергии»). Мне представляется, что собирался также, как это предполагается в гамма-лазере – за счет индуцирования лавиныв среде с почти 100% инверсией, которой является данный изомер. Вероятно, у них не получилось потому, что сечение захвата ядром гафния жесткого фотона (2 МэВ) оказалось слишком мало… Большой пробег фотонов в гафнии до захвата ядром.  Изомерных ядер в природе около 50. А долгоживущих рентгеновских термов в атомах на порядок больше. И неизвестно какой «сюрприз» нам принесет и день грядущий и «всемогущий пентагон». Складывается впечатление, что в отличие от нас, там работают над любыми, даже самыми сырыми и бредовыми идеями. А как известно, кто ищет, тот и находит…

  • Эксклюзив
  • Аналитика
  • Проблематика
  • Войска воздушно-космической обороны
  • Россия