Nie tak dawno Aleksander Timokhin w swoich wspaniałych artykułach Wojna morska dla początkujących. Uderzenie lotniskowca i wojna morska dla początkujących. Problem wyznaczania celów szczegółowo badał problem poszukiwania grup lotniskowców i uderzeń marynarki wojennej (AUG i KUG), a także kierowania na nie broni rakietowej.
Jeśli mówimy o czasach ZSRR i obecnych zdolnościach rozpoznawczych rosyjskiej marynarki wojennej, to sytuacja jest naprawdę dość smutna, a użycie rakiet dalekiego zasięgu może być niezwykle trudne. Można to jednak powiedzieć nie tylko o marynarce wojennej, ale także o zdolnościach wywiadowczych sił zbrojnych Federacji Rosyjskiej jako całości. Brak samolotów wczesnego ostrzegania (AWACS), radiolokacyjnych, radiowo-optyczno-elektronicznych samolotów rozpoznawczych (analogi amerykańskiego Boeinga E-8 JSTARS), całkowity brak ciężkich bezzałogowych statków powietrznych na dużych wysokościach (UAV), niewystarczająca liczba i jakość rozpoznania satelitów i satelitów komunikacyjnych, pogorszonych po nałożeniu sankcji z powodu braku krajowej bazy elementów.
Niemniej jednak inteligencja i komunikacja są podstawą nowoczesnych sił zbrojnych, a bez nich nie można mówić o konfrontacji z nowoczesnym przeciwnikiem high-tech. Na podstawie tej tezy zastanowimy się, jakie systemy kosmiczne można skutecznie wykorzystać do wykrywania i śledzenia AUG i KUG.
Satelity rozpoznawcze
System Legend globalnego satelitarnego rozpoznania przestrzeni kosmicznej i oznaczania celów (MCRT) stworzony w ZSRR obejmował pasywne satelity rozpoznania radiowego US-P i satelity rozpoznania aktywnego radaru US-A.
W swoim artykule Alexander Timokhin mówi o dość niskiej wydajności Legend MCRC i dość łatwo to wyjaśnić. Według danych pobranych ze strony navy-korabel.livejournal.com, w różnych okresach działania Legend MCRC (od 1975 do 2008) na orbicie znajdowało się od 0 (!) do 6 pracujących satelitów:
„Największą liczbę statków kosmicznych Legend (sześć) można było zaobserwować na orbicie tylko raz w ciągu 20 dni na trzecim etapie (w okresie 04.12.1990 - 24.12.1990), co stanowi 0,2% całkowitego czasu pracy systemu ICRC. Grupa pięciu statków kosmicznych pracowała przez 5 „zmian” o łącznym czasie trwania 175 dni. (15%). Dalej (w kierunku zmniejszania się liczby CA) rośnie: cztery CA - 15 epizodów, 1201 dni. (dziesięć%); trzy – 30 „zmian”, 1447 dni. (12%); dwie – 38 „zmian”, 2485 dni. (21%); jeden - 32 odcinki, 4821 dni (40%). Wreszcie brak - 12 przedziałów czasowych, 1858 dni. (15% całości i 24% drugiego okresu).
Ponadto „Legenda” nigdy nie funkcjonowała w swojej standardowej konfiguracji (cztery US-A i trzy US-P), a liczba US-A na orbicie nigdy nie przekroczyła dwóch. Oczywiście, trzech lub więcej US-P było w stanie zapewnić codzienne nieautoryzowane badanie Oceanu Światowego, ale bez US-A dane uzyskane od nich straciły wiarygodność”.
Oczywiste jest, że w tej formie system „Legenda” ICRT nie mógł fizycznie zapewnić marynarce wojennej ZSRR / RF wiarygodnych informacji wywiadowczych na temat AUG i KUG wroga. Głównym tego powodem jest niezwykle krótki czas życia satelitów na orbicie – średnio 67 dni dla US-A i 418 dni dla US-P. Nawet Elon Musk nie będzie mógł co dwa miesiące wysyłać za pośrednictwem satelity z elektrownią jądrową …
Zamiast MKCK „Legenda” oddany jest do użytku system rozpoznania kosmicznego „Liana”, który obejmuje satelity typu „Lotos-S” (14F145) i „Pion-NKS” (14F139). Satelity „Lotos-S” przeznaczone są do pasywnego rozpoznania elektronicznego, a „Pion-NKS” do aktywnego rozpoznania radarowego. Rozdzielczość Pion-NKS wynosi około trzech metrów, co pozwala na wykrycie statków wykonanych z wykorzystaniem technologii redukcji sygnatur.
Biorąc pod uwagę opóźnienia w uruchomieniu satelitów systemu Liana, a także utrzymujące się problemy satelitów rosyjskich w okresie aktywnego istnienia, można przypuszczać, że wydajność systemu Liana będzie daleka od pożądanej. Ponadto orbita satelitów systemu „Liana” znajduje się na wysokości około 500-1000 km. W związku z tym mogą zostać zniszczone przez pociski SM-3 Block IIA o obszarze uderzenia do 1500 km wysokości. W Stanach Zjednoczonych istnieje znaczna liczba rakiet i pojazdów nośnych SM-3, a koszt SM-3 jest prawdopodobnie niższy niż satelitów Lotus-S lub Pion-NKS, w połączeniu z kosztem umieszczenia ich na orbicie.
Czy z tego wynika, że systemy rozpoznania satelitarnego są nieskuteczne w poszukiwaniu AUG i IBM? W żadnym wypadku. Wynika z tego tylko, że jednym z najbardziej priorytetowych obszarów rozwoju przemysłu w Rosji powinien być rozwój komponentów elektronicznych w ogóle, a osobno elektroniki „kosmicznej”. Trwają pewne prace w tym kierunku. W szczególności firma STC „Module” otrzymała 400 milionów rubli za stworzenie i uruchomienie produkcji chipów przeznaczonych do użytku w statkach kosmicznych nowej generacji. Zainteresowanym tym tematem polecamy zapoznanie się z historią rozwoju mikroprocesorów kosmicznych w dwóch częściach: Część 1 i Część 2.
Więc który statek kosmiczny (SC) może najskuteczniej wyszukiwać AUG i KUG? Istnieje kilka możliwych opcji
Konserwatywne rozwiązanie
Najbardziej konserwatywnym sposobem rozwoju jest kontynuacja doskonalenia satelitów rozpoznawczych linii MKRT „Legend” - „Liana”. Oznacza to stworzenie dość dużych satelitów znajdujących się na orbitach rzędu 500-1000 km. Taki system będzie skuteczny, jeśli spełnionych zostanie kilka warunków:
- tworzenie sztucznych satelitów naziemnych (AES) o aktywnym życiu co najmniej 10-15 lat;
- wystrzelenie wystarczającej ich liczby na orbitę ziemską (wymagana liczba zależy od charakterystyki sprzętu rozpoznawczego zainstalowanego na satelicie);
- wyposażenie satelitów rozpoznawczych w aktywne systemy ochrony przed bronią antysatelitarną, przede wszystkim klasy „ziemia-przestrzeń”.
Pierwszy punkt zakłada stworzenie niezawodnej podstawy elementu zdolnej do pracy w próżni (w nieszczelnych przedziałach). Realizacja drugiego punktu w dużej mierze zależy nie tylko od kosztów samych satelitów, ale także od obniżenia kosztów umieszczania ich na orbicie, co implikuje konieczność opracowania pojazdów nośnych wielokrotnego użytku (LV).
Trzeci punkt (wyposażenie satelitów rozpoznawczych w aktywne systemy ochrony przed bronią antysatelitarną) może obejmować coś w rodzaju zespołu czołgów aktywnej ochrony (KAZ), który zapewnia pokonanie nadlatujących głowic przeciwrakietowych w elementy kinetyczne, oślepienie naprowadzania optoelektronicznego głowice (GOS) z promieniowaniem laserowym, kurtynami emisyjnymi dymu i aerozolu, pułapkami podczerwieni i radarowymi. Możliwe jest użycie nadmuchiwanych wabików z najprostszą jednostką do utrzymania orientacji i symulacji wydajności.
Jeśli kinetyczna klęska głowic przeciwrakietowych jest dość trudna do zapewnienia (ponieważ wymagane będą odpowiednie systemy naprowadzania), to można z powodzeniem zastosować środki wyrzucania wabików i kurtyn ochronnych.
Satelity konstelacji
Alternatywną opcją jest rozmieszczenie na niskiej orbicie referencyjnej (LEO) dużej liczby małych satelitów z czujnikami wielospektralnymi na pokładzie, tworząc rozproszoną sieć czujników. Jest mało prawdopodobne, że będziemy tutaj pierwsi. Po zdobyciu doświadczenia w rozmieszczaniu ogromnych klastrów satelitów komunikacyjnych Starlink SpaceX, Stany Zjednoczone prawdopodobnie wykorzystają zdobyte grunty do stworzenia dużych sieci satelitów rozpoznawczych LEO, „wygrywając liczbą, a nie umiejętnościami”.
Co da ogromna liczba satelitów rozpoznawczych LEO? Globalny przegląd terytorium planety – „klasyczna” flota naziemna i mobilne naziemne systemy rakietowe (PGRK) strategicznych sił jądrowych (SNF) nie będą miały praktycznie żadnych szans na uniknięcie wykrycia. Ponadto taka inteligencja sieci satelitarnej jest prawie niemożliwa do natychmiastowego wyłączenia. Kompaktowe satelity są trudniejsze do zniszczenia, a pociski przeciwrakietowe będą droższe niż satelity, którymi są namierzane.
W przypadku awarii niektórych satelitów jeden przewoźnik może naraz wystawić na orbitę kilkadziesiąt małych satelitów, aby zrekompensować straty. Co więcej, jeśli „duże” pojazdy nośne można wystrzelić tylko z kosmodromów (które są dość wrażliwymi celami w przypadku wojny), to małe satelity o wadze 100-200 kilogramów mogą zostać wystrzelone na orbitę przez ultralekkie pojazdy nośne. Można je umieszczać na ruchomych platformach startowych lub stacjonarnych, ale bez konieczności rozmieszczania skomplikowanej i nieporęcznej infrastruktury – coś w rodzaju „portów kosmicznych do skoków”. Takie pociski mogą w razie potrzeby natychmiast wycofać satelitę rozpoznawczego tak szybko, jak to możliwe po otrzymaniu żądania.
Ponieważ wróg nie ma informacji o czasie wystrzelenia i orbicie, na którą zostanie wystrzelony satelita, „nagłe” wystrzelenie satelity rozpoznawczego na orbitę wywoła efekt niepewności utrudniający zakamuflowanie AUG i KUG przez uniknięcie spotkania z polem widzenia satelity rozpoznawczego.
Nawiasem mówiąc, krótka żywotność satelitów MKRT „Legenda”, która spowodowała ich niewystarczającą liczbę na orbicie, doprowadziła do decyzji o wcześniejszej produkcji satelitów rozpoznawczych US-A, US-P i LV „Cyclone-2”, i ich przechowywanie. W celu zapewnienia możliwości szybkiego wystrzelenia na orbitę w ciągu 24 godzin od momentu podjęcia decyzji o ich wystrzeleniu.
„Możliwość operacyjnego rozmieszczenia satelitów systemu „Legenda” ICRT została potwierdzona podczas startu pary w dniach 15 i 17 maja 1974 r. i została przetestowana podczas wojny o Falklandy, na początku której (04.02.1982 - 06/ 14/1982) satelity systemu były nieobecne na orbicie, ale 29.04.1982 - 06.01.2082 wystrzelono dwa US-A i jeden US-P”.
Rosja nie ma jeszcze kompetencji do tworzenia i wynoszenia na orbitę satelitów, których jest setki i tysiące. I nikt ich nie ma, z wyjątkiem SpaceX. Nie jest to powód, aby spocząć na laurach (biorąc pod uwagę nasze ogólne opóźnienie w bazie elementów i tworzeniu pojazdów nośnych wielokrotnego użytku).
Jednocześnie otwarcie ogłaszane są plany Ameryki dotyczące stworzenia ogromnej sieci małych satelitów. W szczególności Stany Zjednoczone i Japonia planują wspólne stworzenie konstelacji satelitów wykrywających na niskiej orbicie dla systemu obrony przeciwrakietowej (ABM). W ramach tego programu Amerykanie planują wystrzelić około tysiąca satelitów na orbitę o wysokości od 300 do 1000 kilometrów. Pierwsze 30 eksperymentalnych satelitów ma wejść do służby w 2022 roku.
Dział Zaawansowanych Projektów Badawczych DARPA pracuje nad projektem Blackjack, który zakłada jednoczesne wystrzelenie 20 małych satelitów działających w ramach jednej konstelacji. Każdy satelita będzie pełnić określoną funkcję - od ostrzeżenia o ataku rakietowym po zapewnienie łączności. Ważące 1500 kg satelity projektu Blackjack mają być wystrzeliwane w grupach co sześć dni za pomocą pojazdu nośnego z odwracalnymi stopniami.
Amerykańska Agencja Rozwoju Przestrzeni Kosmicznej (SDA), również zaangażowana w projekt Blackjack, rozwija projekt New Space Architecture. W ramach tego planowane jest wystrzelenie na orbitę konstelacji satelitów, która zapewnia rozwiązywanie zadań informacyjnych w interesie obrony przeciwrakietowej i obejmuje seryjnie produkowane satelity o masie od 50 do 500 kg.
Bezpośrednio wskazane programy nie dotyczą sposobów wykrywania AUG i KUG, ale mogą być wykorzystane jako podstawa do tworzenia takich systemów. Lub nawet uzyskać taką funkcjonalność w procesie rozwoju.
Manewrujący statek kosmiczny
Innym sposobem wykrywania i śledzenia AUG i KUG może być manewrowanie statkiem kosmicznym. Z kolei manewrujące statki kosmiczne mogą być dwojakiego rodzaju:
- satelity wyposażone w silniki do korekcji orbity oraz
- manewrujące statki kosmiczne wielokrotnego użytku wystrzeliwane z ziemi i okresowo lądujące w celu serwisowania i tankowania silników.
Rosja posiada kompetencje zarówno w zakresie tworzenia silników jonowych, jak i tworzenia satelitów manewrowych, z których niektórym (tzw. „satelity inspekcyjne”) przypisano funkcje statku kosmicznego uderzeniowego zdolnego do zniszczenia wrogich statków kosmicznych za pomocą kontrolowanej kolizji.
Teoretycznie umożliwia to wyposażenie satelitów MKRT „Liana” w układy napędowe. Możliwość szybkiej zmiany orbity satelity znacznie skomplikuje AUG i KUG zadanie ominięcia skrzyżowania z polem widzenia przelatujących satelitów. Pojęcie „martwych” stref również ulegnie rozmyciu. Ponadto zdolność do aktywnego manewrowania w połączeniu z obecnością systemów aktywnej ochrony pozwoli satelitom uniknąć trafienia bronią antysatelitarną.
Wadą satelitów manewrujących jest ograniczony zapas paliwa na pokładzie. Jeśli zaplanujemy cykl życia satelity na około 10-15 lat, to będzie on w stanie dokonywać korekt niezwykle rzadko. Wyjściem z tej sytuacji może być stworzenie specjalistycznych pojazdów do tankowania statków kosmicznych. Biorąc pod uwagę doświadczenie Federacji Rosyjskiej w tworzeniu satelitów manewrujących i automatycznym dokowaniu statków kosmicznych, zadanie to jest całkiem możliwe do rozwiązania.
Jeśli chodzi o drugą opcję (manewrowanie statków kosmicznych wielokrotnego użytku), niestety nasze kompetencje w ich tworzeniu mogą w dużej mierze zostać utracone. Minęło zbyt wiele czasu od automatycznego lotu „Burana”, a wszystkie projekty pojazdów nośnych i statków kosmicznych wielokrotnego użytku są w początkowej fazie rozwoju.
Jednocześnie Stany Zjednoczone mają obecnie co najmniej jeden statek kosmiczny, na podstawie którego można stworzyć orbitalny pojazd rozpoznawczy. To bezzałogowy statek kosmiczny Boeing X-37B, którego koncepcja jest podobna do koncepcji promów kosmicznych "Wahadłowiec kosmiczny" i "Buran".
Boeing X-37B jest zdolny do wystrzelenia na orbitę i delikatnego obniżenia 900 kg ładunku na Ziemię. Maksymalny okres jego przebywania na orbicie to 780 dni. Ma też umiejętność intensywnego manewrowania i zmiany orbity w zakresie od 200 do 750 kilometrów. Możliwość wystrzelenia Boeinga X-37B na orbitę za pomocą Falcona 9 LV z pierwszym stopniem wielokrotnego użytku znacznie obniży koszty wynoszenia go na orbitę w przyszłości.
W tej chwili Stany Zjednoczone twierdzą, że X-37B jest używany tylko do eksperymentów i badań. Jednak Rosja i Chiny podejrzewają, że X-37B może zostać wykorzystany do celów wojskowych (m.in. jako kosmiczny przechwytujący). Umieszczony na sprzęcie rozpoznawczym Boeing X-37B może skutecznie prowadzić rozpoznanie w interesie wszystkich rodzajów sił zbrojnych USA. Uzupełnienie istniejących satelitów rozpoznawczych w obszarach zagrożonych lub ich wymiana w przypadku awarii.
Oddział Sierra Nevada Corporation prywatnej firmy SpaceDev tworzy statek kosmiczny wielokrotnego użytku Dream Chaser, opracowany na podstawie radzieckiego projektu eksperymentalnego statku kosmicznego wielokrotnego użytku BOR-4. Ogólna koncepcja startu i lądowania sondy Dream Chaser jest porównywalna z bezzałogowym samolotem kosmicznym X-37B. Planowane są zarówno wersje załogowe, jak i towarowe.
Wersja cargo Dream Chaser Cargo System (DCCS) powinna być w stanie wynieść na orbitę 5 ton ładunku i zwrócić 1750 kg na Ziemię. Jeśli więc przyjmiemy, że masa sprzętu rozpoznawczego i dodatkowych zbiorników na paliwo wynosi 1,7 tony, to na paliwo przypadną kolejne 4,3 tony, co pozwoli rozpoznawczej wersji Dream Chaser Cargo System przeprowadzić intensywne manewrowanie i korekty orbity przez długi czas. Pierwsze uruchomienie Dream Chaser Cargo System planowane jest na 2021 rok.
Zarówno Boeing X-37B, jak i Dream Chaser mają miękki profil powrotu i lądowania. To znacznie zmniejszy przeciążenie ładunku zwracanego ze stacji (w porównaniu ze statkiem kosmicznym z pionowym lądowaniem). Co ma kluczowe znaczenie dla wyrafinowanego sprzętu rozpoznawczego. W szczególności dla statku kosmicznego Dream Chaser przeciążenie lądowania nie przekracza 1,5G.
Z opcjonalnym modułem palnym Shooting Star, ładowność Dream Chaser Cargo System można zwiększyć do 7 ton. Będzie mógł działać na orbitach, w tym na orbitach wysoce eliptycznych lub geosynchronicznych.
Biorąc pod uwagę potencjalne możliwości Dream Chaser Cargo System z modułem Shooting Star, firma Sierra Nevada Corporation zaproponowała Departamentowi Obrony USA wykorzystanie modułów Shooting Star jako „placówek orbitalnych” do rozpoznania, nawigacji, kontroli i komunikacji, co do eksperymentów i innych misji. Nie jest jeszcze definitywnie jasne, czy moduł jest uważany za oddzielny od statku kosmicznego wielokrotnego użytku Dream Chaser Cargo System, czy też będą używane razem.
Jaka jest nisza bezzałogowych statków kosmicznych wielokrotnego użytku w zakresie prowadzenia rozpoznania dla AUG i KUG?
Satelity rozpoznawcze wielokrotnego użytku nie zastąpią satelitów rozpoznawczych, ale można je uzupełnić w taki sposób, że zadanie ukrycia ruchu AUG i KUG będzie znacznie bardziej skomplikowane
wnioski
Powstaje pytanie, na ile realistyczne i ekonomicznie uzasadnione jest rozmieszczenie dużych konstelacji satelitów do wykrywania AUG i KUG, a także namierzania broni rakietowej? W końcu wielokrotnie mówiło się o ogromnych kosztach systemu ICRC „Legend” w połączeniu z jego raczej niską wydajnością?
Jeśli chodzi o „Legendę” MKCK, kwestie jego wysokich kosztów i niskiej wydajności są nierozerwalnie związane z krótkim czasem aktywnego istnienia satelitów rozpoznawczych z jego składu (jak wspomniano powyżej). Obiecujące systemy kosmiczne powinny być wolne od tej wady.
Jeśli Federacja Rosyjska nie rozwiąże problemów tworzenia niezawodnych i nowoczesnych statków kosmicznych i satelitów, obiecujących rakiet nośnych wielokrotnego użytku, załogowych i bezzałogowych statków kosmicznych, to ani czołgi, ani lotniskowce, ani myśliwce piątej generacji nas nie uratują. Bo przewaga wojskowa w dającej się przewidzieć przyszłości będzie oparta na zdolnościach zapewnianych przez systemy kosmiczne do różnych celów
Jednak żaden budżet wojskowy nie jest gumą, nawet Stany Zjednoczone. A najlepszą opcją może być utworzenie jednego zgrupowania kosmicznego rozpoznawczego, działającego w interesie wszystkich rodzajów sił zbrojnych (AF).
Taka konstelacja może obejmować zarówno satelity, jak i orbitalne statki kosmiczne wielokrotnego użytku. Pod wieloma względami takie stowarzyszenie nie będzie miało sprzeczności i rywalizacji o zasoby, ponieważ „strefy pracy” różnych typów samolotów prawie się nie pokrywają. A jeśli tak, to znaczy, że Siły Zbrojne będą działać w ramach rozwiązania pojedynczego zadania. Na przykład w ramach wspólnego ataku Sił Powietrznych (Siły Powietrzne) i Marynarki Wojennej na AUG wroga.
Jedną z najważniejszych jest kwestia interakcji międzygatunkowych. W szczególności te same Stany Zjednoczone zwracają na to szczególną uwagę. I na pewno przyniesie efekty. Na przykład najnowsze pociski przeciwokrętowe AGM-158C LRASM powinny być również używane z bombowców B-1B Sił Powietrznych USA, co oznacza konieczność ścisłej współpracy Sił Powietrznych i Marynarki Wojennej USA.
Oczywiście sama kosmiczna grupa rozpoznania nie jest jeszcze w stanie zapewnić 100% prawdopodobieństwa wykrycia AUG i KUG, a także wycelowania w nie pocisków przeciwokrętowych. Jest to jednak najważniejszy i krytyczny element skuteczności bojowej sił zbrojnych w ogóle, a marynarki wojennej w szczególności.
