С тех пор, как в середине прошлого века появились межконтинентальные баллистические ракеты (МБР), ставшие основным средством доставки ядерных боеприпасов, инженеры стран-членов ядерного клуба бьются над созданием систем эффективной противоракетной обороны (ПРО).
Некоторые виды крылатых ракет удаётся иногда сбивать средствами обычных систем противовоздушной обороны (ПВО) – начиная с героических попыток британских пилотов-истребителей Spitfire отклонить от курса фашистские Фау-1 (V-1), рвущихся к Лондону, и заканчивая не менее героическими усилиями украинских ПВО сбить хотя бы часть крылатых ракет, которыми российская армия забрасывает украинские города.
Однако уничтожение МБР, которая в верхней части своей траектории выходит в ближнее космическое пространство, является неизмеримо более трудной задачей, решение которой десятилетиями было мерилом научно-технического прогресса, предметом трудных переговоров и ключевым элементом стратегического баланса между США и СССР/Россией.
Россия больше не партнёр
Этой теме была посвящена состоявшаяся на минувшей неделе в вашингтонском Центре стратегических и международных исследований (CSIS) презентация аналитического доклада: «Противоракетная оборона на стадии разгона ракеты: запросы и предположения» (Boost-Phase Missile Defense. Interrogating the Assumptions)
Генерал-лейтенант ВВС США в отставке Генри Оберинг (Henry Obering), директор Агентства по противоракетной обороне США в 2004 – 2008 годах (Director of the Missile Defense Agency) подчеркнул на презентации: «Миссия Агентства противоракетной обороны состоит в том, чтобы обеспечить интегрированную многоуровневую систему противоракетной защиты не только территории США, но и наших сил, развернутых в странах-союзниках, причём от ракет всех диапазонов и на всех этапах полета... Сегодня противоракетная оборона все больше рассматривается как важнейшая часть политики сдерживания, её неотъемлемая часть».
Генерал подчеркивает, что «многое изменилось в последнее время в связи с украинской войной. Нельзя недооценивать ее влияние». Речь, разумеется, идёт не только о защите украинских городов от российских крылатых ракет, но и о ядерной риторике Владимира Путина, который открыто угрожает мировому сообществу возможностью использования ядерного потенциала в случае вмешательства в войну на стороне Украины. Ядерный шантаж прямо связан с эксплуатацией инстинктивных страхов людей перед ядерной угрозой, от которой якобы нет защиты.
«На протяжении десятилетий Россия вкладывает значительные средства в крупные и разнообразные ядерные силы; быстро наращивает свой ядерный арсенал и Китай, - продолжает Генри Оберинг. - Мы удивлены количеством межконтинентальных баллистических ракет, которые они недавно построили. Сейчас мы сталкиваемся с динамикой кризиса, которую мы видели всего несколько раз в истории нашей страны; война на Украине и ядерная программа Китая демонстрируют, что политика сдерживания больше не может обеспечивать полной гарантии защиты от использования ядерного оружия. Чтобы повысить надежность сдерживания, мы должны донести до наших противников послание о нашей способности противостоять их атакам. Это касается и наступательного возмездия, и отражения удара с помощью активной защиты».
Между тем, есть ясная политическая причина, наметившегося дисбаланса в противоракетной обороне. На протяжении нескольких десятилетий, последовавших за распадом СССР как «империи зла», НАТО рассматривал Россию как партнера, что сказалось и на научно-технической, военной политике альянса, объёме и направлении инвестиций. Был даже создан Совет «Россия – НАТО». Официально российская угроза признана в доктрине НАТО лишь на днях – на 36-м саммите альянса в Мадриде 29 июня 2022 года. По этой причине американская ПРО в значительной степени до сих пор ориентировалась на сценарии, основанные лишь на угрозах со стороны стран-изгоев: таких как Северная Корея и Иран. «Причина, по которой мы это делали, - продолжает генерал Генри Оберинг, - заключается в том, что в то время, в начале 2000-х, они представляли собой новую угрозу. Мы знали, что у них ограниченные возможности, но мы должны были быть уверены, что справимся с этой угрозой. Когда мы увидели бряцание ядерной саблей, исходящее от Путина, это действительно многое подорвало. И мы должны быть готовы защищать нашу страну и наших союзников от новых реальных угроз».
На дальних подступах
Авторы доклада CSIS - научный сотрудник программы международной безопасности и заместитель директора проекта противоракетной обороны Иэн Уильямс (Ian Williams, International Security Program and Deputy Director at Missile Defense Project, CSIS) и научный сотрудник проекта противоракетной обороны Масао Далгрен (Masao Dahlgren, research associate with the Missile Defense Project, CSIS) – сосредоточились на новом перспективном виде ПРО – уничтожении ракеты-агрессора на этапе разгона.
В полете МБР выделяют, в зависимости от используемой в конкретном языке терминологии, несколько фаз. Первая из них – фаза разгона (boost phase), во время которой работают главные двигатели ракеты и она представляет из себя одно целое. Словно самолёт на взлёте, ракета в этот момент наиболее уязвима.
Затем следует фаза подъёма: основной двигатель выключен, ракета продолжает подъём по инерции. В начале этой фазы есть очень короткий период (обычно до 90 секунд), когда ракета еще не разделила боеголовки и не активировала свою защиту («контрмеры»). Затем происходит разделение боеголовок, включая ложные, все они начинают маневрировать самостоятельно. В итоге вместо одной относительно беспомощной на старте ракеты, мы уже имеем весьма сложную конфигурацию целей. В средней фазе всё «созвездие» находится в ближнем космическом пространстве и продолжает движение по траектории, близкой к баллистической, которая представляет из себя часть математической параболы. Здесь боеголовки могут быть поражены новой американской системой ПРО, относительно недавно успешно испытанной и серийно внедряемой - Aegis (разработка Lockheed Martin; Aegis Ballistic Missile Defense System, ABMD).
Например, 20 февраля 2008 Aegis с помощью ракеты RIM-161 Standard (SM-3) успешно уничтожила старый американский спутник, который был неуправляем, сошёл со своей орбиты, угрожая вызвать загрязнение окружающей среды оставшимся на борту гидразиновым топливом. Перехват состоялся в космосе, на высоте 247 километров. Новые модификации противоракет Aegis – SM-6 будут уже гиперзвуковыми, но всё равно будут поражать ракеты противника не ранее средней части траектории.
На финальной фазе полёта боеголовки снова входят в атмосферу, они уже, как правило, находятся над территорией противника, до поражения целей остаются секунды. Здесь их могут поразить более старые и традиционные противоракетные системы. С одной стороны у них было время для приведения в боевую готовность и наведения: расстояние до вражеских боеголовок небольшое, мощность и размер противоракеты соответственно могут быть невелики, курс близок к встречному (соответственно не нужна большая скорость). Однако целей много, они защищают себя различными способами, а каждый промах окажется фатальным, и следующего шанса у обороны уже не будет.
Поэтому «ПРО на фазе разгона ракеты противника является одной из самых ранних заветных амбиций в сфере противоракетной обороны, восходящей к временам задолго до стратегической оборонной инициативы Президента Рональда Рейгана - к ранним дням ракетной эры и желанию достать и поразить эти ракеты на самых ранних этапах их жизненного цикла», - говорит старший научный сотрудник программы международной безопасности, директор проекта противоракетной обороны CSIS Том Карако (Tom Karako; Senior Fellow, International Security Program and Director, Missile Defense Project, CSIS).
Какие преимущества даст раннее поражение ракеты-агрессора? Больше гарантий безопасности: ракета еще не ввела в действие защитные механизмы, не разделилась на боеголовки, находится над территорией противника или рядом. А в случае неудачи – останется время для повторения атаки в средней и финальной фазе полёта другими средствами ПРО. «Полезность перехвата ракеты на ранней стадии её полета давно признана. Защита на этапе разгона или подъема может смягчить многие технические проблемы, связанные с перехватом на более поздних этапах полета, когда цели могут применять средства противодействия и выполнять маневры уклонения», - резюмируют авторы доклада.
Раньше – лучше, но труднее
Несмотря на очевидные плюсы уничтожения баллистических ракет противника на фазе разгона, систем ПРО, способных на это, в мире пока не существует. Причин тому несколько. Во-первых, фаза разгона очень коротка: «Возможное окно поражения имеет продолжительность от 175 до 235 секунд для более медленно разгоняющихся межконтинентальных баллистических ракет на жидком топливе и от 125 до 151 секунды для более быстрых межконтинентальных баллистических ракет на твердом топливе, - говорится в докладе. - Баллистические ракеты меньшей дальности с их более короткими фазами разгона представляют еще большую проблему». Даже если к этим секундам добавить короткую подфазу подъёма между выключением главного двигателя и началом разделения и активации защиты, то получится около 300 секунд, что выдвигает сложнейшие системные требования к ПРО.
Во-вторых, запуск проходит с территории, контролируемой противником, далеко от дислокации ПРО. «Эффективность развертывания противоракетной обороны особенно чувствительна к географическому положению и особенно на этапе разгона». Фактически, это значит, что ракета-перехватчик должна иметь короткое время подлёта, а значит - очень высокую скорость.
Географический фактор особенно усложняет ПРО, если принять во внимание не только КНДР или даже Иран, но и Китай, а особенно – Россию: «Разработка защиты от российских или китайских межконтинентальных баллистических ракет — это другой вопрос. Кинетические перехватчики - воздушного или надводного базирования - должны были бы действовать в глубине территории этих стран для перехвата ракеты-носителя, что возможно только в военное время. Даже в этом случае их живучесть будет под вопросом».
В имеющиеся для перехвата 3 – 5 минут надо также уложить распознавание запуска сенсорами. Это в первую очередь инфракрасные датчики, реагирующие на тепло ракетных двигателей и расположенные на космических аппаратах, а также радары, размещённые на земле и на самолетах. «Задержка в обнаружении ракеты-носителя является первой причиной проблем в бою. Инфракрасные датчики космического базирования, аналогичные космическим инфракрасным системам высокого уровня (Space-Based Infrared System - High, SBIRS High), могут требовать до 45 секунд на обнаружение цели после запуска».
Для точности и быстродействия инфракрасные датчики должны находиться как можно ближе к Земле, а значит находиться на низкоорбитальных спутниках, движущихся с высокой угловой скоростью и быстро пролетающих потенциальный объект контроля. Значит нужно запустить много спутников, чтобы хотя бы два из них одновременно наблюдали территорию потенциального запуска. Плотная облачность критически снижает точность инфракрасных датчиков, даже если они работают в специальном диапазоне. Аппаратная фильтрация помех возможна, но занимает иногда десятки секунд.
Радары имеют несколько большую дальность: «Бортовой авиационный радар X-диапазона может иметь дальность обнаружения от 655 до 980 км для межконтинентальных баллистических ракет на твердом и жидком топливе соответственно, а время обнаружения примерно на 10 – 15 секунд меньше, чем у космических датчиков». Но они требуют постоянного боевого дежурства специальных самолётов вблизи региона пуска, в нейтральном воздушном пространстве. Авторы доклада подчёркивают: в случае с КНДР это не так трудно осуществить, а вот в случае с Ираном – нахождение таких самолётов в регионе Каспия уже вызывает не только технические, но и политические проблемы… Стационарные наземные радары в большинстве случаев заметят пуск слишком поздно из-за кривизны поверхности Земли.
После обнаружения и принятия решения на перехват должен произойти запуск противоракеты. Откуда? С территории США ни одна ракета не успеет долететь до окрестностей пусковой установки в Северной Корее, Иране, Китае или России. Значит речь идёт о запуске с моря, воздуха или из космоса. Из космоса – ближе всего. Однако стоимость отправки на околоземную орбиту соответствующей пусковой установки-спутника всегда считалась огромной. Почему? Из-за размеров и веса противоракеты. Дело в том, что по подсчётам специалистов такая противоракета должна развить не просто сверх- или гиперзвуковую скорость, а достичь скорости в 4 – 6 и даже больше километров в секунду – для того чтобы уложиться в тот самый указанный выше временной отрезок в максимум 300 секунд. Для сравнения: указанная скорость - это более 12 – 18 скоростей звука у Земли (с ростом высоты и падением плотности скорость звука в атмосфере снижается), а так называемая первая космическая скорость, потребная для спутника Земли на круговой орбите – очень близка: 7.91 километра в секунду. Для достижения такой скорости требуется серьёзный двигатель и много топлива, что и приводит к увеличению веса и габаритов противоракеты. «Достижение скоростей 10 км/с, по некоторым оценкам раздвинет границы технической осуществимости, но потребует перехватчика, вес которого более чем вдвое превысит массу межконтинентальной баллистической ракеты Minuteman-3», говорится в докладе. Впрочем, по другим расчётам «перехватчик со скоростью 10 км/с мог бы весить 17 тонн, что на 75% легче».
BAMBI + SDI: попытки №1 и 2
Наконец, вышеизложенные трудности создания системы ПРО, работающей на этапе разгона ракеты противника, приводят к третьей группе проблем: финансовых и политических. Когда создание похожей системы было первый раз анонсировано в США президентом Рональдом Рейганом 23 марта 1983 года (Стратегическая оборонная инициатива, СОИ - Strategic Defense Initiative, SDI), то её финансирование несколько раз урезалось, критиковалось политическими оппонентами, пока в конечном счёте не сошло на нет.
СОИ попыталась переформатировать неудавшийся в 60-х годах проект BAMBI (Ballistic Missile Boost Intercept): «Администрация Рейгана предполагала, что такая система дополнит архитектуру перехватчика на промежуточном этапе и "уничтожит небольшую часть" приближающихся советских ракет; система ПРО фазы разгона оставалась критическим элементом архитектуры первой фазы СОИ, запланированной на 1995–2000 годы», - пишут авторы доклада CSIS.
«Второй этап СОИ, развертывание которого планировалось с 2000 по 2010 год, должно было включать в себя различные спутники зондирования и более совершенные космические перехватчики. СОИ предложила лазерное оружие космического базирования для поражения на фазе разгона. Это было направлено на то, чтобы в конечном итоге заменить архитектуру, основанную на кинетических перехватчиках, которую авторы СОИ считали несовершенной, - пишут авторы доклада. - Разработчики СОИ пришли к выводу, что серьезной проблемой останется доступное массовое производство систем ракет-носителей для обслуживания космического развертывания».
«Проект СОИ вызвал много насмешливой риторики, его называли "Звездные войны", - вспоминает генерал Генри Оберинг. - Но все начало меняться, когда технология оправдала ожидания, и мы начали видеть конкретные технологические результаты, давшие возможность эффективно строить ПРО. Средства поражения из космоса являются необходимой эволюцией многоуровневой архитектуры ПРО. Так что выход в космос - единственный способ противостоять растущим качественным и количественным угрозам. Это действительно единственный эффективный способ обеспечить противоракетную оборону на этапе разгона».
Здесь авторы доклада подходят к ключевому фактору (если, конечно, не брать во внимание новое бряцание ядерным орудием со стороны Путина), который и позволяет сегодня вернуться к системам ПРО космического базирования: усилиями хорошо известных частных компаний США стоимость космических запусков за последние 15 лет снижена примерно в 10 раз. Если Россия (и отчасти Китай) сделали в последние десятилетия ставку на использование старых и отработанных ракет-носителей, постепенно снижая стоимость их производства и отказавшись от больших трат на НИОКР, то реорганизация космической отрасли в США после завершения программы Space Shuttle позволила провести в космосе настоящую бюджетную революцию. Именно это и позволит, наконец, без катастрофических последствий вывести на орбиту необходимое созвездие противоракетных перехватчиков.
Цена победы
Доклад приводит интересные цифры: «В 2004 году Американское физическое общество (APS) провело углубленный анализ требований к группировке космических перехватчиков с частичным покрытием для противоракетной обороны. Пример группировки состоял из 1646 ракет-перехватчиков, каждая массой 991 килограмм. В отчете предлагалось несколько ракет-носителей, которые могли запустить перехватчики, такие как Delta II, Atlas V, Delta IV Heavy… Можно оценить минимальную стоимость запуска: от 13 миллиардов долларов (с использованием Atlas V - наиболее экономичный вариант, доступный на момент публикации отчета) до 63 миллиардов долларов (с использованием Delta II, наименее экономичный вариант). С использованием самых экономичных на сегодняшний день аппаратов (Falcon 9 и Falcon Heavy) запуск такой же группировки будет стоить 2.5 – 4.3 млрд долларов».
«Аналогичным образом в 2012 году Национальная академия наук (NAS) выпустила отчет, в котором фигурирует группировка из 650 перехватчиков, каждый из которых весит 1796 килограмм и стоит не менее 14 миллиардов долларов, а использование Falcon Heavy обойдется всего в 1.8 млрд долларов США... Эти исследования трудно сравнивать, поскольку они опираются на различные модели для оценки веса спутника и стоимости строительства», - подчеркивают авторы доклада.
Кроме снижения стоимости космических запусков авторы доклада приводят и другие факторы, делающие возможным создание быстродействующей системы ПРО для этапа разгона: создание новых чувствительных и избирательных датчиков, создание совершенных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), способных нести противоракеты воздушного базирования, и даже новые разработки в лазерной технике (впрочем, последнее исследователи все же относят к будущим этапам).
Для создания новых сенсоров, уточняет доклад, ключевым тоже является технологический прорыв: освоено производство новых полупроводников из нитрида галлия (GaN), которые позволяют снизить вес радарного оборудования: «По сравнению с предыдущими материалами на основе арсенида галлия (GaAs), использовавшимися в усилителях радаров, GaN поддерживает значительно более высокие напряжения и большую энергоэффективность,.. матрицы фокальной плоскости (focal plane array, FPA) на основе теллурида, ртути и кадмия (HgCdTe) в настоящее время легко доступны на коммерческих рынках. С 2004 года разрешение инфракрасных датчиков почти удвоилось. Радарные системы на основе GaN уже начали использоваться в вооруженных силах: корпус морской пехоты США получил первые радары на основе GaN в 2018 году, а армия приобрела блоки на базе GaN в 2020 году».
Воздушное базирование противоракет. «Самолеты всегда были проблемой для устойчивых операций по противоракетной обороне из-за высоких эксплуатационных расходов на пилотируемые полеты», - говорится в докладе. Так, в 2019 году, по информации авторов доклада, Бюджетный комитет Конгресса (Congressional Budget Office, CBO) попытался посчитать расходы на размещение противоракет на истребителях F-35: «Эксплуатационные расходы архитектуры, ориентированной на Северную Корею, будут стоить 20 миллиардов долларов в год. Для достижения заявленного показателя поражения (20 или более межконтинентальных баллистических ракет) исследование оценило потребность в том, чтобы от 30 до 60 самолетов F-35, несущих от 120 до 240 ракет-перехватчиков, оставались в постоянном патрулировании».
Зато использование современных БПЛА дают совсем иные цифры: «Например, эксплуатационные расходы дрона General Atomics MQ-9 Reaper составляют немногим более 15% от стоимости F-35». Аппараты, созданные с применением «метода активного структурного контроля снижают вес крыльев до 20 %», что важно для создания высотных аппаратов с длительным непрерывным полётом (High Altitude Long Endurance, HALE).
Подводя итог обсуждению технологических новшеств, Том Карако делает вывод об экономической эффективности, как ключевом факторе будущей ПРО: «Система должна работать технологично и оперативно. Он должна иметь живучесть и пережить любые атаки противника. Но она должна быть осуществимой, рентабельной. То есть увеличение стоимости защиты должно быть ниже по сравнению с увеличением затрат при утрате в результате нападения. США должны развёртывать экономически выгодные оборонительные системы, которые стоят меньше по сравнению с затратами противника на развертывание средств их преодоления с учётом его экономического и технического потенциала».
Такой подход ведет и к позитивным политическим результатам, исключая негативные сценарии: «Как показало вторжение России в Украину, уязвимость США перед ядерным шантажом может придать мужества авторитарным правительствам и ограничить возможности США в борьбе за мир со всеми вытекающими отсюда последствиями», - говорится в докладе CSIS.
