Latający pocisk balistyczny możesz trafić na różne sposoby. Może zostać zniszczony przez falę uderzeniową i odłamki w aktywnej części trajektorii, a głowice powinny zostać trafione podczas opadania. Pocisk przechwytujący może przenosić ładunek konwencjonalny lub nuklearny, w tym neutronowy, który niszczy głowicę. Ze wszystkich metod przechwytywania i uderzania w cele balistyczne amerykańscy specjaliści ostatnich dziesięcioleci preferują tzw. przechwycenie kinetyczne - ta koncepcja przewiduje zniszczenie celu bezpośrednim uderzeniem pocisku przeciwrakietowego.
Historia problemu
Według znanych danych możliwość przeprowadzenia przechwytywania kinetycznego badano w Stanach Zjednoczonych niemal od samego początku tworzenia obrony przeciwrakietowej. Jednak ze względu na dużą złożoność koncepcja ta przez długi czas nie była realnie rozwijana, dlatego stare pociski przeciwrakietowe nosiły odłamki lub specjalne głowice bojowe. Zainteresowanie przechwytywaniem kinetycznym pojawiło się ponownie dopiero na początku lat dziewięćdziesiątych, po znanych wydarzeniach.
Start rakiety GBI, 25 marca 2019 r. Zdjęcie Departamentu Obrony USA
Podczas wojny w Zatoce Perskiej armia iracka masowo używała systemów rakiet operacyjno-taktycznych. Armia amerykańska wykorzystywała systemy przeciwlotnicze Patriot do ochrony przed nimi, ale wyniki ich pracy były dalekie od pożądanych. Okazało się, że pociski MIM-104 z powodzeniem celują w cele balistyczne, a nawet trafiają w nie. Jednak wpływ głowicy odłamkowej był niewystarczający. Pocisk wroga został uszkodzony, ale nadal leciał po trajektorii balistycznej; głowica nadal działała i mogła trafić w cel. Ponadto poważnie utrudniono kontrolę nad wynikami systemu rakietowego obrony powietrznej. Uszkodzony pocisk balistyczny na ekranie radaru nie różnił się zbytnio od całości.
Następnie poinformowano, że Irak przeprowadził ponad 90 wystrzeleń rakiet taktycznych. Ponad 45 pocisków zdołało trafić pociskami MIM-104, w tym zniszczyć je w powietrzu. Kilka kolejnych pocisków zostało pomyślnie zaatakowanych, ale były w stanie kontynuować lot i spadły na wyznaczone cele lub w ich pobliżu.
W wyniku wydarzeń na Bliskim Wschodzie wyciągnięto poważne wnioski, które przesądziły o dalszym rozwoju amerykańskich systemów obrony przeciwrakietowej wszystkich klas i typów. W praktyce, w prawdziwym konflikcie, okazało się, że nie można zagwarantować zniszczenia celu balistycznego za pomocą odłamkowej głowicy odłamkowej. Za wygodne wyjście z tej sytuacji uznano zasadę przechwytywania kinetycznego.
Wystrzelenie rakiety THAAD. Zdjęcia armii amerykańskiej
Obliczenie fizycznych cech przechwytywania kinetycznego nie jest trudne. Irak używał eksportowej wersji radzieckiego pocisku 8K14. Sucha masa takiego produktu z nieodłączną głowicą 8F14 wynosiła 2076 kg - nie licząc ewentualnych resztek paliwa. Maksymalna prędkość rakiety na trajektorii opadającej to 1400 m/s. Oznacza to, że energia kinetyczna produktu może osiągnąć prawie 2035 MJ, co odpowiada wybuchowi około 485 kg TNT. Można sobie wyobrazić konsekwencje zderzenia rakiety o takiej energii z dowolnym innym obiektem. Zderzenie gwarantuje zniszczenie pocisku, a także detonację jego głowicy. Należy pamiętać, że parametry energetyczne procesu zderzenia zależą również od charakterystyki pocisku przechwytującego.
Szczegółowe badanie koncepcji przechwytywania kinetycznego już na początku lat dziewięćdziesiątych doprowadziło do dobrze znanych konsekwencji. Pentagon zalecił opracowanie wszystkich nowych systemów przeciwrakietowych opartych na podobnych pomysłach.
Ulepszony Patriota
Już na początku lat dziewięćdziesiątych rozpoczęto prace nad nową modyfikacją systemu obrony przeciwlotniczej Patriot, która otrzymała oznaczenie PAC-3. Głównym celem tego projektu było stworzenie nowego pocisku przeciwrakietowego zdolnego do atakowania i niszczenia celów balistycznych z prędkością do 1500-1600 m/s. Prace projektowe trwały kilka lat, a w 1997 roku miało miejsce pierwsze próbne uruchomienie nowej rakiety o nazwie ERINT (Extended Range Interceptor).
Wystrzelenie rakiety SM-3, której celem jest uszkodzony satelita. Zdjęcie wykonane przez US Navy
ERINT to produkt o długości ponad 4,8 m, średnicy 254 mm i masie 316 kg. Rakieta jest wyposażona w silnik na paliwo stałe i aktywną głowicę naprowadzającą radar. Za pomocą tego ostatniego przeprowadzane jest niezależne poszukiwanie celu z wyjściem do miejsca kolizji z nim. Zasięg ognia sięga 20 km. Wysokość przechwytywania - 15 km.
Ciekawe, że pocisk ERINT, wykorzystujący przechwytywanie kinetyczne jako główną metodę działania, niesie dodatkową głowicę - Wzmacniacz śmierci. Zawiera ładunek wybuchowy o małej mocy i 24 stosunkowo ciężkie pociski wolframowe. W zderzeniu z celem i detonacji pocisku elementy powinny rozproszyć się w płaszczyźnie poprzecznej, zwiększając obszar rażenia pocisku.
System obrony powietrznej Patriot PAC-3 z nowym pociskiem został wprowadzony do służby w 2001 roku i wkrótce zastąpił poprzednie modyfikacje w armii amerykańskiej. Technika ta była wielokrotnie wykorzystywana w ramach ćwiczeń, aw 2003 roku w Iraku musiała brać udział w prawdziwych bitwach. W tym okresie armia iracka przeprowadziła kilkanaście wystrzeleń pocisków operacyjno-taktycznych. Wszystkie te przedmioty zostały pomyślnie przechwycone na trajektorii opadającej. Spadający gruz nie stanowił zagrożenia dla żołnierzy.
Schemat pocisków SM-3. Figurka Agencja Obrony Przeciwrakietowej / mda.mil
W 2015 roku do służby wszedł system obrony powietrznej Patriot PAC-3 MSE (Missile Segment Enhancement). Jego głównym elementem jest zmodernizowany pocisk przeciwrakietowy ERINT, który poprawił osiągi lotu. Dzięki nowemu silnikowi i ulepszonym systemom sterowania poprawiono zasięg i wysokość rażenia, a także zwrotność. Jednocześnie podstawowe zasady pracy nie uległy zmianie – niszczenia nadal dokonuje się poprzez zderzenie z celem lub za pomocą latających elementów uderzających.
THAAD vs. MRBM
W 1992 r. rozpoczęto opracowywanie całkowicie nowego naziemnego mobilnego systemu przeciwrakietowego THAAD. Tym razem chodziło o stworzenie systemu obrony przeciwrakietowej zdolnego do przechwytywania głowic rakiet balistycznych średniego zasięgu poza atmosferą ziemską. Maksymalna prędkość przechwyconego celu miała wynieść 2500-2800 m/s. Prace rozwojowe trwały kilka lat, a w 1995 roku prototypy przyszłych pojazdów THAAD weszły na zakres testów.
Rakieta kompleksu THAAD to produkt o długości 6,2 m, średnicy 340 mm i masie startowej 900 kg. Istnieje solidny silnik miotający, który zapewnia zasięg lotu ponad 200 km i wysokość zniszczenia celu do 150 km. W przeciwieństwie do ERINT, pocisk THAAD jest wyposażony w głowicę naprowadzającą na podczerwień. Brak osobnej głowicy, nawet pomocniczej. Pokonanie celu odbywa się poprzez celowanie i zderzenie.
W latach 1995-1999 przeprowadzono 11 próbnych startów pocisków przechwytujących THAAD – zdecydowana większość z nich polegała na przechwyceniu rakiety docelowej. 7 startów zakończyło się niepowodzeniem tego czy innego rodzaju. Cztery premiery uznano za udane. Ostatnie dwa strzały próbne potwierdziły zdolność do przechwytywania celów balistycznych.
Pociski z rodziny SM-3. Rysowanie Raytheon / raytheon.com
W 2005 roku rozpoczął się nowy etap testów, podczas którego kompleks THAAD wykazał lepsze wyniki. Zdecydowana większość startów zakończyła się udanym przechwyceniem. Zgodnie z wynikami testów kompleks został oddany do użytku. Pierwsze połączenie z taką techniką przejęło służbę w 2008 roku. Następnie we wszystkich niebezpiecznych obszarach rozmieszczono nowe kompleksy. Kilka systemów Stanów Zjednoczonych zostało przeniesionych do zaprzyjaźnionych krajów.
Pociski morskie
Najważniejszym elementem całego amerykańskiego systemu obrony przeciwrakietowej są nośniki kompleksu Aegis BMD. Może używać kilku typów rakiet przeciwlotniczych o różnych właściwościach. W przeszłości podjęto fundamentalną decyzję o przejściu na zasadę przechwytywania kinetycznego. Nowoczesne rakiety przeciwrakietowe na statkach nie mają oddzielnej głowicy.
Prace nad obiecującą rakietą RIM-161 SM-3 rozpoczęły się pod koniec lat dziewięćdziesiątych. Na początku 2000 roku przetestowano produkty pierwszej wersji SM-3 Block I. Pierwsze testy zakończyły się niepowodzeniem, ale potem udało im się uzyskać wymagane właściwości. Następnie pojawiły się dwie ulepszone wersje o podwyższonych parametrach. Rakiety wersji „Block 1” o długości 6,55 mi średnicy 324 mm mogły latać na odległość do 800-900 km i na wysokość do 500 km. Klęska celu została przeprowadzona za pomocą odłączanego etapu bojowego transatmosferycznego przechwytywania kinetycznego.
Dalszym rozwinięciem projektu RIM-161 był projekt SM-3 Block II, który faktycznie proponował budowę zupełnie nowej rakiety. Tak więc średnica produktu została doprowadzona do 530 mm; uzyskane dodatkowe objętości zostały wykorzystane do poprawy osiągów lotu. W modyfikacji SM-3 Block IIA zastosowano nowy, ulepszony bojowy stopień przechwytujący. W obecnej formie pociski przechwytujące Block 2 mogą latać w zasięgu około 2500 km i na wysokości 1500 km.
Początek produktu SM-6. Zdjęcie wykonane przez US Navy
Wszystkie wersje rakiety RIM-161 przeszły niezbędne testy, podczas tych wydarzeń zniszczono znaczną liczbę celów. W lutym 2008 roku rakieta SM-3 Block I została użyta do zniszczenia uszkodzonego statku kosmicznego. Regularnie odbywają się nowe ćwiczenia z użyciem SM-3.
Głównymi nośnikami pocisków przechwytujących SM-3 są krążowniki rakietowe typu Ticonderoga oraz niszczyciele typu Arleigh Burke wyposażone w wyrzutnie Aegis BIUS i Mk 41. Podobne pociski przechwytujące mogą być również wykorzystywane przez kompleks lądowy Aegis Ashore. Jest to zestaw środków okrętowych zlokalizowanych w strukturach naziemnych i przeznaczony do rozwiązywania tych samych misji bojowych.
Pocisk GBI i produkt EKV
Największym, godnym uwagi i ambitnym projektem amerykańskiej obrony przeciwrakietowej jest kompleks GMD (Ground-Based Midcourse Defense). Jego kluczowym elementem jest pocisk GBI (Ground-Based Interceptor), kinetyczny pocisk przechwytujący egzoatmosfery EKV (Exoatmospheric Kill Vehicle). Ponadto GMD zawiera liczne środki wykrywania, śledzenia, kontroli i komunikacji.
Pocisk GBI w wyrzutni silosu. Zdjęcie: Agencja Obrony Rakietowej / mda.mil
Pocisk GBI ma długość 16,6 m, średnicę 1,6 m i masę startową 21,6 t. Obserwacja i start odbywa się za pomocą wyrzutni silosowej. Trzystopniowa rakieta z silnikami na paliwo stałe zapewnia, że EKV znajdzie się na obliczonej trajektorii spotkania z przechwyconym obiektem. Start rakiety GBI na wymaganą trajektorię odbywa się za pomocą radiowego systemu dowodzenia.
Przechwytywacz EKV to produkt o długości 1,4 mi masie 64 kg, wyposażony w szereg niezbędnego wyposażenia. Przede wszystkim niesie wielopasmowy IKGSN. Istnieje również sprzęt do przetwarzania sygnałów z poszukiwacza, który zawiera algorytmy do określania rzeczywistych i fałszywych celów. Przechwytujący jest wyposażony w silniki do manewrowania podczas zbliżania się do celu. Brakuje głowicy. Podczas zderzenia z celem prędkość EKV może osiągnąć 8000-10000 m/s, co wystarczy, aby zagwarantować jego zniszczenie w zderzeniu. Takie cechy umożliwiają zwalczanie latających średnich i międzykontynentalnych pocisków balistycznych. Klęska jest przeprowadzana przed wypuszczeniem głowic.
Pierwsze testy poszczególnych komponentów GMD miały miejsce już pod koniec lat dziewięćdziesiątych. Po wycofaniu się USA z traktatu ABM prace zintensyfikowały się i wkrótce doprowadziły do powstania pełnoprawnego kompleksu i rozmieszczenia kilku nowych obiektów. Według otwartych danych, do tej pory kompleks GMD zakończył 41 próbnych startów pocisków przeciwrakietowych; w prawie połowie przypadków zadaniem było przechwycenie celu. 28 startów uznano za udane. W trakcie testów finalizowano elementy kompleksu GMD. Na przykład w ostatnich testach stosowane są przechwytywacze EKV CE-II Block I.
Przechwytujący EKV. Rysowanie Raytheon / raytheon.com
Przez długi czas przechwytywanie celów treningowych odbywało się tylko jednym pociskiem GBI z produktem EKV. 25 marca odbyły się pierwsze takie testy, podczas których przeprowadzono jednocześnie dwa wystrzelenia pocisków przeciwrakietowych na jeden cel. Pierwszy z przechwytujących z powodzeniem trafił w lecący pocisk, po czym drugi trafił w największe szczątki. Jednoczesne użycie dwóch rakiet przechwytujących powinno zwiększyć prawdopodobieństwo skutecznego przechwycenia celu.
Obecnie pociski GBI z pociskami przechwytującymi EKV pełnią służbę w Vandenberg (Kalifornia) i Fort Greeley (Alaska). Na Alasce rozmieszczono 40 silosów z pociskami przeciwrakietowymi, w Kalifornii tylko 4. Dwie takie instalacje zostały użyte w ostatnich testach. Według znanych danych, rozlokowane pociski GBI są wyposażone w pociski przechwytujące EKV z bloków CE-I i CE-II Blok I. Większość starszych produktów jest nadal.
Niezrealizowany projekt
Aby skutecznie pokonać cel, wszystkie nowoczesne systemy obrony przeciwrakietowej USA muszą używać jednego lub więcej pocisków. W przypadku kompleksu naziemnego GMD prowadzi to do niepotrzebnej komplikacji i wysokich kosztów eksploatacji. Każdy pocisk GBI zawiera tylko jeden pocisk przechwytujący EKV, co może sprawić, że pocisk jest nieakceptowalnie drogi pod każdym względem.
W ciągu ostatniej dekady opracowywany był nowy system obrony przeciwrakietowej o nazwie Multiple Kill Vehicle (MKV). Projekt opierał się na koncepcji sceny bojowej z kilkoma małymi myśliwcami przechwytującymi. Jeden pocisk typu GBI miał przenosić jednocześnie kilka pocisków przechwytujących MKV. Każdy taki produkt miał ważyć około 10 funtów i mieć własne wytyczne. Zakładano, że MKV będzie w stanie wykazać wymaganą skuteczność bojową, gdy przeciwnik używa pocisków ICBM z wieloma głowicami, a także w warunkach wykorzystania przełomów w obronie przeciwrakietowej. Zrozumiano, że duża liczba przechwytujących MKV byłaby w stanie trafić zarówno w prawdziwy cel, jak i jego naśladowców, rozwiązując w ten sposób misję bojową.
Proponowany wygląd myśliwca przechwytującego MKV. Rysunek Globalsecurity.org
W rozwój MKV zaangażowane były czołowe organizacje przemysłu obronnego. W 2008 roku przeprowadzono kilka testów i eksperymentów z wykorzystaniem wczesnych prototypów. Jednak już w 2009 roku program MKV został zamknięty jako mało obiecujący. W 2015 roku Pentagon uruchomił projekt MOKV (Multi-Object Kill Vehicle) o podobnych celach i założeniach. Są informacje o niezbędnych pracach, ale szczegóły nie zostały jeszcze ujawnione.
Plusy i minusy
Jak widać, koncepcja przechwytywania kinetycznego od dawna i mocno zajmuje swoje miejsce w amerykańskich systemach obrony przeciwrakietowej. Przyczyny tego są dobrze znane i rozumiane. Po długich poszukiwaniach i rozwoju całej linii pocisków przechwytujących ustalono, że najlepsze właściwości rażenia zapewnia szybki pocisk kinetyczny. Zderzenie z takim obiektem zamienia cel balistyczny w kupę gruzu, która nie stanowi żadnego zagrożenia.
Przechwycenie kinetyczne nie jest jednak pozbawione istotnych wad, z którymi trzeba się uporać na etapie projektowania. Przede wszystkim ta metoda trafienia w cel jest niezwykle trudna z punktu widzenia technologii. Etap przeciwrakietowy lub bojowy przechwytujący wymaga ulepszonych systemów naprowadzania. GOS musi zapewnić terminowe wykrycie celu balistycznego, w tym w trudnym środowisku zakłócającym. Następnie jej zadaniem jest doprowadzenie przechwytującego na miejsce spotkania z celem.
Prototyp MKV na próbie, 2008 Fot. Agencja Obrony Rakietowej / mda.mil
Trajektoria celu balistycznego jest przewidywalna, co w pewnym stopniu ułatwia pracę poszukiwacza. Jednak w tym przypadku nakładane są na nią specjalne wymagania w zakresie dokładności prowadzenia. Najmniejsze pudło bez dotknięcia celu to porażka. Jak pokazuje praktyka, stworzenie antyrakiety z tak zaawansowanymi systemami wykrywania i naprowadzania jest niezwykle trudnym zadaniem. Co więcej, nawet stworzone próbki nie dają stuprocentowego prawdopodobieństwa trafienia stosunkowo prostych celów i obiektów o średniej złożoności.
Podczas gdy kwestia zwalczania ICBM przenoszących MIRV z indywidualnymi jednostkami naprowadzania pozostaje aktualna. Obecnie można z nimi walczyć poprzez przechwycenie w obszarze aktywnym, przed rozmieszczeniem głowic. Po zrzuceniu głowic zwiększa się wielokrotnie złożoność systemu obrony przeciwrakietowej i proporcjonalnie zmniejsza się prawdopodobieństwo skutecznego odparcia ataku. W przeszłości podjęto próbę stworzenia rakiety przeciwrakietowej z kilkoma pociskami przechwytującymi na pokładzie, ale nie powiodła się. Podobny projekt jest obecnie opracowywany, ale jego perspektywy są niejasne.
Mimo wszystkich swoich zalet przechwycenie kinetyczne nie mogło zastąpić innych metod niszczenia pocisków wroga. Tak więc w niedawnej przeszłości pocisk przechwytujący dalekiego zasięgu RIM-174 ERAM / SM-6 został przyjęty przez US Navy. Pod względem osiągów w locie przewyższa SM-3. Naprowadzanie odbywa się za pomocą aktywnego radaru namierzającego, a do trafienia w cel używa się odłamkowo-wybuchowej głowicy bojowej o wadze 64 kg. Dzięki temu pocisk SM-6 może być używany nie tylko w obronie przeciwrakietowej, ale także do niszczenia aerodynamicznych celów powietrznych i nawodnych.
Kinetyczne przechwytywanie celów balistycznych ma swoje wady i zalety różnego rodzaju, które bezpośrednio wpływają na specyfikę rozwoju, produkcji i użytkowania systemów przeciwrakietowych. Kilkadziesiąt lat temu Pentagon docenił tę koncepcję i uczynił ją kluczową w dziedzinie obrony przeciwrakietowej. Rozwój technologii opartej na tych pomysłach trwa i przynosi owoce. Do tej pory Stany Zjednoczone były w stanie zbudować wystarczająco rozwinięty warstwowy system obrony przeciwrakietowej, zdolny do radzenia sobie z określonymi zagrożeniami. Należy oczekiwać, że jego rozwój będzie kontynuowany w przyszłości, a nowe projekty będą oparte na wypróbowanych i przetestowanych pomysłach.
