Гиперболоиды на поле боя: летающие лазеры США ослепят все виды вооружений и войск

В отношении лазеров как силового оружия в России господствует тотальный скепсис. Между тем амбициозная программа боевого бортового лазера ABL (AirBorne Laser, США) уже достигла конкретных результатов.

В начале октября газета Минобороны России сообщила, что «Алмаз-Антей» продолжает разработку авиационного лазерного комплекса (АЛК) и что 28 августа 2009 года был проведен эксперимент по облучению спутника на расстоянии 1500 км. Возобновление этих работ датируется 2005 годом (они были остановлены в 1993 году), и с этого же времени ведутся работы по лазерной установке нового поколения. Комплекс предназначен для поражения оптико-электронных средств (ОЭС) – прежде всего для «ослепления» низкоорбитальных спутников оптической разведки. При этом разработчики избегают упоминаний о силовом поражении целей и «открещиваются» от каких-либо ассоциаций с американской программой бортового лазера ABL (AirBorne Laser).

Инженер-физик Даниэль Кинг работает над созданием безопасного для глаз бойца лазера в Научном военно-морском центре США (NSWC).  Фото с сайта www.navy.mil

СКАЧОК В ЛАЗЕРНОМ ПРОГРЕССЕ

Напомню вкратце основные этапы ее развития. Разработка системы началась в 1996 году, однако примечательным образом готовую машину «сдали в архив» еще до начала испытаний. Министр обороны Роберт Гейтс высказался против закупки семи YAL-1A ABL еще в апреле 2009 года. Построенный самолет был переведен в статус демонстратора технологий, и испытания продолжились.

12 февраля 2010 года YAL-1A ABL сбил жидкостную баллистическую ракету с дистанции 80 км. Однако 24 февраля ВВС США подтвердили, что все же не намерены покупать химические лазеры воздушного базирования. По заявлению начальника штаба ВВС Нортона Шварца, будущее – за твердотельными лазерами. В марте 2009 года компания Northrop Grumman испытала твердотельный лазер мощностью 105 кВт. При этом модульная конструкция лазера допускает дальнейшее увеличение мощности до 150 кВт.

Как нетрудно заметить, «упадок» программы ABL начался сразу после этих испытаний. Сам боевой лазер еще до испытаний ABL было намечено вывести за рамки противоракетной программы и в дальнейшем использовать в рамках программы исследований направленной энергии. Тем не менее американское Агентство по противоракетной обороне (Missile Defense Agency, MDA) отметило, что считает возможным создание подобной системы с учетом уроков, извлеченных из предыдущей программы.

20 октября 2010 года было проведено еще два испытания на дальность в 160 км – оба раза сорвавшихся из-за сбоев в системе наведения. Однако программные сбои в системе наведения имеют довольно отдаленное отношение к проблемам собственно лазерного оружия. Финансирование программы сохраняется и в 2011 году. При этом стоит отметить, что она изначально была крайне рискованной – по сравнению с предыдущими образцами боевых лазеров уровень концентрации излучения было намечено поднять на три порядка. Фактически это был скачок через поколение.

ЛАЗЕР КАК ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ СКОРОСТНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ РАКЕТЫ

Какие уроки можно действительно извлечь из этой программы? Начнем с вопросов боевого применения машины. Изрядное количество публикаций посвящено доказательствам того, что YAL-1A ABL не сможет прорваться к районам базирования российских МБР, а его патрулирование вдоль наших границ будет связано с колоссальными трудностями. Первоисточник этой идеи – доклад исследовательской службы Конгресса США. Формально он не предназначен для распространения, но постоянно попадает в прессу. Однако, как будет показано ниже, речь идет о тривиальной пропаганде в обычном духе «ПРО против изгоев».

Лазерный перехватчик никогда не предназначался для вторжения в наше воздушное пространство или хотя бы для патрулирования вдоль границ РФ. Согласно взглядам командования ВВС США, ABL предназначены для дежурства в районах патрулирования стратегических субмарин и перехвата баллистических ракет подводных лодок (БРПЛ). Естественно, это предполагает взаимодействие с «традиционными» силами ПЛО, которые осуществляют поиск и потопление подводной лодки.

При этом перехват будет осуществляться «комплексно». Некоторые российские эксперты убеждены в несостоятельности проекта ABL. Еще до получения результатов первых летных испытаний лазера воздушного базирования в США распространяется информация, что в рамках ABL готовится менее дорогостоящая альтернатива – высокоточное управляемое оружие прямого кинетического действия (соударения), размещенное на истребителях F-15 или беспилотных аппаратах.

В действительности речь идет не о конкуренции, а о взаимодополняющих эшелонах ПРО, осуществляющих перехват на разных стадиях полета баллистической ракеты. Кинетические перехватчики действуют в нижних плотных слоях атмосферы, где скорость цели еще относительно невелика, а лазерное излучение активно рассеивается. Однако, по мере того как баллистическая ракета разгоняется и поднимается в разреженные слои атмосферы, ситуация меняется с точностью до наоборот. Кинетические перехватчики авиационного базирования оказываются слишком «медленными» для цели, разогнанной до 5 км/с и более – зато лазерное излучение по мере подъема ракеты рассеивается в атмосфере все меньше и воздействует на цель все эффективнее. Иными словами, кинетические перехватчики и АЛК дополняют друг друга при перехвате БР на активном участке траектории.

Таким образом, ABL предназначены в основном для перехвата БРПЛ на высотах больше 10–12 км. Дежурство летающих лазеров над сушей для перехвата тактических ракет – на безопасном удалении, за линией соприкосновения войск – также возможно. Еще один предполагаемый вариант применения – противоспутниковое оружие. Наконец, лазер мегаваттного класса, безусловно, будет представлять угрозу для всех воздушных целей в пределах своего радиуса действия.

Таковы задачи АЛК. Насколько он способен их решать? У нас распространено мнение, что единственно возможной целью ABL могут быть только примитивные жидкостные ракеты, примерно соответствующие по классу «Эльбрусу» или «Скаду», причем с очень небольшого расстояния.

В действительности, дистанция удавшегося перехвата составляла 80 км. При этом обращают на себя внимание и условия, в которых проводилось испытание. Сценарий предусматривал перехват баллистической ракеты над морем, запуск производился с «мобильной платформы». ABL испытывали именно в тех условиях, в которых его и планировалось применять. Условия испытаний были не «тепличными», а напротив – жесткими. Ведь в атмосфере над морем концентрация водяных паров, весьма эффективно рассеивающих лазерное излучение, всегда значительна.

НОВАЯ ЛАЗЕРНАЯ ПРОТИВОЛОДОЧНАЯ ОБОРОНА

Что действительно сбил ABL? 3 и 11 февраля 2010 года АЛК уничтожил две и повредил (облучение остановлено, не доводя до полного разрушения) одну ракету. Две мишени (одна сбитая и одна поврежденная) были твердотопливными ЗУР «Терьер», и, вероятно, именно одна из них запечатлена на знаменитом видео, на что указывает отсутствие взрыва топлива.

Третья ракета-мишень была жидкостной. При этом идея о том, что жидкостной ракетой-мишенью была ракета типа «Скад», выглядит сомнительной. Действительно, американское Агентство по противоракетной обороне использует мишени, официально позиционируемые как имитаторы «Скада». Однако на практике под ракетой типа «Скад» агентство понимает твердотопливную HERA, собранную из второй и третьей ступеней МБР «Минитмен-2».

По поводу разработки жидкостных ракет-мишеней в США известно следующее. В октябре 2001 года ракетно-космическим командованием армии США (U.S. Army’s Space & Missile Defense Command, SMDC) был выдан контракт на создание жидкостной ракеты-мишени для национальной ПРО или системы ПРО ТВД.

Двигатель делали две фирмы – GenCorp Aerojet и TRW. По результатам стендовых испытаний прототипа, которые планировалось провести в 2003 году, предполагалось выбрать одного подрядчика, который изготовит и испытает летный образец двигателя. С тех пор информация о ходе работ и их результатах отсутствует. Известно лишь, что лазер поразил мишень через две минуты после старта, но ее топливо при этом еще не было израсходовано, а двигатели еще работали.

Бомбы лазерного наведения GBU-12 устанавливаются на истребитель F/A-18C Hornet.  Фото с сайта www.navy.mil

Таким образом, очевидно: а) ракету разрабатывали достаточно долго и «по всем правилам» – с конкуренцией разработчиков; б) заказчиком выступала не частная компания, соорудившая удобный демонстратор для показа возможностей лазера, а собственно военные.

Продолжительность работы двигателей минимум в две минуты указывает на скоростную ракету большой дальности (например, «Трайдент» – 2 мин. 50 сек.), а никак не на аналог «Скада». Это объясняет и наиболее вероятную причину глухой секретности – параметры мишени слишком очевидно противоречат официально заявленным целям американской ПРО. Иными словами, очень похоже, что ABL испытывали по имитатору профильной цели – «полноценной» БРПЛ.

Неверно распространенное мнение о российских ракетах, тяжелых на жидком топливе и легких на твердом, что якобы они АВL не по зубам. Это объясняют тем, что отечественные тяжелые МБР имеют толстостенные баки с внутренними перегородками жесткости, которые не реагируют на местный кратковременный перегрев извне.

Во-первых, неясно, при чем тут вообще МБР. Во-вторых, огромная массовая эффективность современных жидкостных БР связана не только с прогрессом в области жидких топлив. Совершенная оболочка ракеты – это тонкая оболочка. Так, упомянутая вафельная конструкция – «распорки» – предназначена именно для сокращения ее необходимой толщины при сохранении достаточной прочности. Критерий совершенства – максимально возможное снижение конечной толщины оболочки по сравнению с исходной. Если брать конкретные цифры, то, скажем, у конверсионной версии весьма старой МБР УР-500 (РН «Протон») толщина оболочки центрального блока составляет 2 мм, что не является проблемой для мощного лазера.

Следует учитывать, что разница между лазерами времен СОИ и современными установками составляет даже не разы – порядки. Так, комплекс ALL, сбивавший «сайдуиндеры» в 1983 году, имел уровень концентрации излучения 10 в 13-й степени Дж/(срад.с). Более поздний и более мощный «Миракл»(он же «Наутилус» и THEL) – до 10 в 15-й степени Дж/(срад.с). У современной системы уровень концентрации почти в 1000 раз больше – ABL тяготеет к цифрам в районе 10 в 18-й степени Дж/(срад.с).

Эти цифры складываются из двух факторов. Во-первых, из прямолинейного роста мощности: следует понимать, что «мегаваттные» боевые лазеры 80-х мегаватты в постоянном режиме не излучали, они их потребляли. Напротив, даже «суррогатный» вариант ABL ежесекундно отправляет к цели энергию, примерно соответствующую содержащейся в четверти килограмма тротила. Во-вторых, из колоссального усовершенствования адаптивной оптики, позволяющей компенсировать турбулентность атмосферы и избежать рассеивания луча.

БРОНЯ РАКЕТ ПРОБИТА, НАЧАЛАСЬ ВОЙНА СПЛАВОВ И МАТЕРИАЛОВ

АЛК с излучаемой мощностью 3 МВт на дальности в 200 км, по расчетам специалистов «Алмаз-Антея» (доктор технических наук А.Б. Игнатьев и доктор технических наук, действительный член АВН А.С. Сумин), создаст плотность мощности 1640 Вт/см кв. По мере подъема ракеты она будет быстро расти за счет снижения рассеивания в плотных слоях атмосферы – при угле стрельбы относительно горизонта в 10 градусов она увеличится до 2540 Вт/см кв.

Таким образом, каждую секунду на каждый квадратный сантиметр оболочки ракеты будет падать 1,6–2,5 кДж энергии. Впрочем, часть ее будет не поглощаться и переизлучаться. Однако плотности энергии 1 кДж/см кв. достаточно для нагрева и плавления алюминия толщиной 4 мм. Даже с учетом переизлучения луч АЛК способен прожечь оболочку ракеты толщиной 2 мм менее чем за секунду. Стандартная толщина оболочки самолета составляет около 3 мм, что дает хорошее представление о возможностях самообороны ABL.

Отметим еще одно существенное обстоятельство: старые длинноволновые лазеры (например СО2, использовавшие длину волны 10,6 мкм) сталкивались с проблемой отражения от металлических поверхностей – до 96% от «идеального» алюминиевого зеркала и до 60% от реальной оболочки самолета. Для излучающего на волне 1,35 мкм йод-кислородного лазера отражение не является проблемой – даже в «идеале» оно ограничено 75%, то есть в 6 раз меньше. При воздействии же на реальную мишень им в целом можно пренебречь.

Разумеется, с теплозащитными покрытиями луч будет справляться намного хуже, чем с алюминий-магниевыми сплавами, однако их возможности не следует преувеличивать. Считается, что практический предел возможностей теплозащиты – 30 кДж/см кв. (при эффективной толщине покрытия 0,5 г/см кв. – 3 мм). Даже с учетом того, что эффективно поглощаться будет не вся энергия луча, это означает, что полноценная противолазерная защита продержится при облучении 3-МВт-ным лазером около 40 секунд. Длительность активного участка траектории составляет минимум 140 сек. С учетом времени на обнаружение и прицеливание этого вполне достаточно для надежного поражения высокозащищенной жидкостной ракеты.

Сейчас мощность лазера ABL – «всего» 1 МВт, это версия, вполне официально называемая «суррогатной» (SHELL). Однако даже в «обрезанном» состоянии лазер способен представлять угрозу для любой современной жидкостной БРПЛ. При этом наращивание мощности отнюдь не столкнулось с непреодолимыми техническими трудностями. Хотя масса лазерных модулей оказалась больше, чем предполагалось, грузоподъемности «Боинга» на нее вполне хватало.

Многочисленные упоминания о колоссальных эксплуатационных трудностях также не основаны на каких-либо источниках. Например, миф о чудовищном перегреве основан исключительно на том, что некоторые алюминиевые детали в конструкции самолета-носителя были заменены титановыми. Однако алюминиевые сплавы утрачивают прочность уже при нагреве до температуры в 150 градусов.

В то же время все остальные технические особенности лазера прямо указывают на отсутствие непреодолимых проблем с перегревом. В йод-кислородных (COIL) лазерах прореагировавшие компоненты топлива быстро выводятся за пределы установки, унося с собой основную часть тепла. Что же касается последующей «утилизации» 4 мегаватт тепла, то подобный процесс мы можем наблюдать чуть ли не ежедневно. 1 мегаватт тепла, например, выделяет дизель мощного тепловоза. Система охлаждения ABL, использующая жидкий аммиак, очевидно, более чем способна «переварить» 4 мегаватта.

Никакой информации об обратном нет, хотя проект активно подвергался критике. Нет и никаких проблем с «выдуванием» тепла из самолета – в лазере используется закрытая система с рециркуляцией реагентов. То, что стоимость одного «выстрела» составляет несколько миллионов долларов, апокрифична. Фактически она составляет 10 тыс. долл.

Почему же проект был переведен в ранг демонстратора технологий? Как уже говорилось, трата денег на химические лазеры была бы вложением в уже устаревшие системы. Что-то подобное произошло в середине 90-х годов, когда фтор-водородные системы (THEL и прототип космического лазера «Альфа») были «списаны» из-за быстрого развития йод-кислородных лазеров – гораздо более компактных и использующих менее агрессивные и более дешевые химикаты. Теперь то же самое происходит с химическими лазерами в целом.

Американцы сумели добиться прорыва в рамках программы JHPSSL (Joint High-Powered Solid State Laser – «Перспективный высокоэнергетический твердотельный лазер»). Новый твердотельный лазер Nortrop весит 1,5 т вместе с системой охлаждения. В дальнейшем его массу предполагается снизить до 750 кг. Таким образом, масса нового поколения лазеров на порядок меньше, чем у предыдущего.

Но пока новому поколению боевых лазеров далеко до мегаваттных мощностей, поэтому в развитии противоракетных АЛК большой дальности наступила пауза, с чем и связана утрата интереса к ABL. Однако следует понимать, что технологический скачок потенциально позволяет создать лазеры мегаваттного класса, которые можно будет установить не на гигантский и малоподвижный YAL-1A ABL, а на более компактные, быстрые и малозаметные платформы.

Кроме того, недостаточная мощность имеющихся твердотельных лазеров компенсируется возможностью их будущих носителей (F-35 X-47, B-1), способных приблизиться к цели на гораздо меньшее расстояние. Скажем, малозаметный беспилотник может длительное время скрытно следовать за субмариной. Перехват баллистических ракет на начальном участке траектории с помощью лазерного оружия является официально заявленной целью программы создания палубного беспилотника NUCAS на основе протипа X-47. Или же БЛА может добраться до районов развертывания наземных БР. Недооценивать эту угрозу не стоит.

Автор: Евгений Пожидаев, НГ-НВО