Tworzenie samolotów hipersonicznych (GZLA, o prędkości ponad 5 M) to jeden z najbardziej obiecujących obszarów rozwoju broni. Początkowo technologie hipersoniczne wiązały się z pojawieniem się samolotów załogowych wielokrotnego użytku - samolotów cywilnych i wojskowych na dużych wysokościach i szybkich, zdolnych do latania zarówno w atmosferze, jak iw kosmosie.
W praktyce projekty stworzenia GZVA wielokrotnego użytku napotkały ogromne trudności zarówno w zakresie rozwoju silników wielotrybowych, które umożliwiają start, przyspieszanie i stabilny lot z prędkością naddźwiękową, jak i w zakresie rozwoju elementów konstrukcyjnych zdolnych wytrzymać ogromne temperatury masa.
Pomimo trudności z tworzeniem załogowych i bezzałogowych samolotów wielokrotnego użytku, zainteresowanie technologiami naddźwiękowymi nie osłabło, ponieważ ich wykorzystanie obiecywało ogromne korzyści w sferze wojskowej. Mając to na uwadze, nacisk w rozwoju przesunął się na tworzenie hipersonicznych systemów broni, w których samolot (pocisk/głowica bojowa) pokonuje większość trajektorii z prędkością hipersoniczną.
Niektórzy mogą powiedzieć, że głowice pocisków balistycznych można również zaklasyfikować jako broń hipersoniczną. Jednak kluczową cechą broni hipersonicznej jest możliwość wykonywania kontrolowanego lotu, podczas którego HZVA może manewrować na wysokości i wzdłuż toru ruchu, co jest niedostępne (lub dostępne w ograniczonym zakresie) dla głowic lecących po trajektorii balistycznej. Obecność naddźwiękowego silnika strumieniowego (silnik scramjet) jest często nazywana kolejnym kryterium „prawdziwej” HZVA, jednak ten punkt można zakwestionować, przynajmniej w odniesieniu do „jednorazowej” HZVA.
GZLA ze scramjetem
Obecnie aktywnie rozwijane są dwa rodzaje naddźwiękowych systemów broni. Są to rosyjski projekt pocisku manewrującego z silnikiem scramjet 3M22 „Zircon” oraz amerykański projekt Boeing X-51 Waverider. Dla tego typu broni naddźwiękowej charakterystykę prędkości przyjmuje się w zakresie 5-8 m i zasięgu lotu 1000-1500 km. Do ich zalet należy możliwość umieszczenia na konwencjonalnych lotniskowcach, takich jak rosyjskie bombowce przenoszące rakiety Tu-160M/M2, Tu-22M3M, Tu-95 czy amerykańskie B-1B, B-52.
Generalnie projekty tego typu broni naddźwiękowej rozwijają się w Rosji i Stanach Zjednoczonych mniej więcej w tym samym tempie. Aktywne wyolbrzymianie tematu broni naddźwiękowej w Federacji Rosyjskiej doprowadziło do tego, że wydawało się, że rozpoczyna się dostawa „Cyrkoni” dla wojsk. Jednak przyjęcie tego pocisku do służby zaplanowano dopiero na 2023 rok. Z drugiej strony wszyscy wiedzą o niepowodzeniach realizacji podobnego amerykańskiego programu X-51 Waverider firmy Boeing, w związku z którym istnieje poczucie, że Stany Zjednoczone są znacząco w tyle w tego typu broni. Która z dwóch mocy jako pierwsza otrzyma ten rodzaj hipersonicznej broni? Niedaleka przyszłość to pokaże. Pokaże też, jak daleko za drugim uczestnikiem wyścigu zbrojeń.
Innym aktywnie rozwijanym rodzajem broni hipersonicznej jest tworzenie hipersonicznych głowic szybujących - szybowców.
Szybujący samolot naddźwiękowy
Powstanie GZLA typu planistycznego rozważano już w połowie XX wieku. W 1957 r. Biuro Projektowe Tupolewa rozpoczęło prace nad projektem bezzałogowego statku powietrznego Tu-130DP (szybowanie dalekiego zasięgu).
Według projektu Tu-130DP miał reprezentować ostatni etap pocisku balistycznego średniego zasięgu. Rakieta miała sprowadzić Tu-130DP na wysokość 80-100 km, po czym oddzieliła się od lotniskowca i weszła w lot szybowcowy. W czasie lotu aktywne manewrowanie mogło odbywać się za pomocą aerodynamicznych powierzchni sterowych. Zasięg trafienia w cel miał wynosić 4000 km przy prędkości 10 M.
W latach 90. XX wieku „NPO Mashinostroyenia” wystąpiła z inicjatywą opracowania projektu rakiety ratunkowej i systemu kosmicznego „Prizyv”. Zaproponowano na początku 2000 r., na bazie międzykontynentalnego pocisku balistycznego (ICBM) UR-100NUTTH (ICBM), stworzenie kompleksu do udzielania pomocy operacyjnej statkom w niebezpieczeństwie. Szacowana ładowność ICBM UR-100NUTTH to specjalny samolot ratownictwa lotniczego SLA-1 i SLA-2, który miał przewozić różnorodny sprzęt ratunkowy. Szacowany czas dostarczenia zestawu ratunkowego miał wynosić od 15 minut do 1,5 godziny, w zależności od odległości do osób znajdujących się w niebezpieczeństwie. Przewidywana dokładność lądowania samolotów szybujących miała wynosić około 20-30 m (), masa ładunku 420 kg dla SLA-1 i 2500 kg dla SLA-2 (). Prace nad projektem „Call” nie wyszły ze wstępnego etapu studiów, co jest przewidywalne, biorąc pod uwagę czas jego pojawienia się.
Szybujące głowice hipersoniczne
Innym projektem, który wpisuje się w definicję „głowicy do planowania hipersonicznego” może być koncepcja głowicy kontrolowanej (UBB), zaproponowana przez SRC im. Makeewa. Głowica kierowana przeznaczona była do wyposażenia międzykontynentalnych rakiet balistycznych i podwodnych rakiet balistycznych (SLBM). Asymetryczna konstrukcja UBB z kontrolą zapewnianą przez aerodynamiczne klapy miała umożliwiać szeroki zakres zmian trajektorii lotu, co z kolei zapewniało możliwość trafienia strategicznych celów wroga w obliczu przeciwdziałania przez rozwinięty wielowarstwowy system obrony przeciwrakietowej. Proponowany projekt UBB obejmował przedziały oprzyrządowania, agregatu i bojowego. System sterowania jest przypuszczalnie bezwładnościowy, z możliwością odbioru danych korekcyjnych. Projekt został zaprezentowany publiczności w 2014 roku, na chwilę obecną jego status jest nieznany.
Ogłoszony w 2018 r. kompleks Avangard, który obejmuje pocisk UR-100N UTTH i naddźwiękową szybującą głowicę bojową, oznaczoną jako Aerobalistyczny Hypersonic Combat Equipment (AGBO), można uznać za najbliższy oddania do użytku. Prędkość lotu kompleksu AGBO „Avangard” według niektórych danych wynosi 27 M (9 km / s), zasięg lotu jest międzykontynentalny. Przybliżona waga AGBO to około 3,5-4,5 tony, długość 5,4 metra, szerokość 2,4 metra.
Kompleks Avangard powinien zostać oddany do użytku w 2019 roku. W przyszłości za nośnik AGBO można uznać obiecujący Sarmat ICBM, który przypuszczalnie będzie w stanie przewieźć do trzech AGBO kompleksu Avangard.
W Stanach Zjednoczonych zareagowali na doniesienia o zbliżającym się rozmieszczeniu broni naddźwiękowej, intensyfikując własne działania w tym kierunku. W chwili obecnej, oprócz wspomnianego powyżej projektu hipersonicznego pocisku manewrującego X-51 Waverider, Stany Zjednoczone planują jak najszybsze przyjęcie obiecującego naziemnego hipersonicznego systemu uzbrojenia rakietowego – Hypersonic Weapons System (HWS).
HWS ma być oparty na Common Hypersonic Glide Body (C-HGB), uniwersalnej kierowanej, zwrotnej, szybowcowej głowicy hipersonicznej, stworzonej przez amerykańskie laboratoria krajowe Sandia Departamentu Energii dla armii, sił powietrznych i marynarki wojennej USA, przy udziale Agencja Obrony Przeciwrakietowej. W kompleksie HWS głowica hipersoniczna Block 1 C-HGB zostanie wystrzelona na wymaganą wysokość przez uniwersalny naziemny pocisk na paliwo stałe AUR (All-Up-Round), umieszczony w kontenerze transportowo-wyrzutni o długości ok. 10 m na ziemi dwukontenerowej holowanej mobilnej wyrzutni. Zasięg HWS powinien wynosić około 3700 mil morskich (6800 km), prędkość co najmniej 8 M, najprawdopodobniej wyższa, ponieważ szybujące głowice hipersoniczne są bardziej charakterystyczne dla prędkości rzędu 15-25 M.
Uważa się, że głowica C-HGB jest oparta na eksperymentalnej głowicy hipersonicznej Advanced Hypersonic Weapon (AHW), która została przetestowana w locie w 2011 i 2012 roku. Rakieta AUR jest również prawdopodobnie oparta na rakiecie startowej używanej do startów AHW. Rozpoczęcie wdrażania kompleksów HWS planowane jest na 2023 rok.
Planowanie głowic hipersonicznych jest również opracowywane przez ChRL. Istnieją informacje o kilku projektach - DF-ZF lub DF-17, przeznaczonych zarówno do uderzeń nuklearnych, jak i niszczenia dużych, dobrze chronionych celów naziemnych i naziemnych. Nie ma wiarygodnych informacji na temat parametrów technicznych chińskiego planowania GZLA. Przyjęcie pierwszego chińskiego GZLA zapowiedziane jest na 2020 rok.
Planowanie GZLA i GZLA z silnikami scramjet nie konkurują ze sobą, lecz uzupełniającymi się systemami uzbrojenia i jeden nie może zastąpić drugiego. Wbrew opinii sceptyków, że strategiczna broń konwencjonalna nie ma sensu, Stany Zjednoczone rozważają GZLA przede wszystkim w sprzęcie niejądrowym do wykorzystania w ramach programu Rapid Global Strike (BSU). W lipcu 2018 r. zastępca sekretarza obrony USA Michael Griffin powiedział, że w konfiguracji nienuklearnej GZVA może zapewnić armii amerykańskiej znaczące zdolności taktyczne. Użycie HZLA umożliwi uderzenie w przypadku, gdy potencjalny przeciwnik dysponuje nowoczesnymi systemami obrony przeciwlotniczej i przeciwrakietowej, które mogą odpierać ataki rakietami manewrującymi, samolotami bojowymi oraz klasycznymi pociskami balistycznymi krótkiego i średniego zasięgu.
Prowadzenie HZLA w „kokonie” plazmowym
Jednym z ulubionych argumentów krytyków broni hipersonicznej jest ich rzekoma niemożność prowadzenia naprowadzania ze względu na powstający podczas poruszania się z dużymi prędkościami „kokon” plazmy, który nie przepuszcza fal radiowych i uniemożliwia uzyskanie obrazu optycznego cel. Mantra o „nieprzeniknionej barierze plazmowej” stała się równie popularna, jak mit o rozpraszaniu promieniowania laserowego w atmosferze oddalonej o prawie 100 metrów czy inne stabilne stereotypy.
Niewątpliwie problem ukierunkowania na HZLA istnieje, ale jak nierozwiązywalny jest już pytaniem. Zwłaszcza w porównaniu z takimi problemami jak stworzenie silnika scramjet czy materiałów konstrukcyjnych odpornych na wysokie obciążenia temperaturowe.
Zadanie namierzenia HZLA można podzielić na trzy etapy:
1. Prowadzenie inercyjne.
2. Korekta na podstawie danych z globalnych systemów pozycjonowania satelitarnego, możliwe jest zastosowanie astrokorekcji.
3. Nawigacja w ostatnim obszarze celu, jeśli ten cel jest mobilny (ograniczona mobilność), na przykład przy dużym statku.
Oczywiście bariera plazmowa nie jest przeszkodą w prowadzeniu bezwładnościowym i należy wziąć pod uwagę, że dokładność systemów naprowadzania bezwładnościowego stale rośnie. Inercyjny system naprowadzania można uzupełnić o grawimetr zwiększający jego dokładność lub inne systemy, których działanie nie jest uzależnione od obecności lub braku bariery plazmowej.
Do odbioru sygnałów z systemów nawigacji satelitarnej wystarczą stosunkowo kompaktowe anteny, do których można zastosować pewne rozwiązania inżynieryjne. Na przykład umieszczenie takich anten w „zacienionych” strefach utworzonych przez określoną konfigurację obudowy, zastosowanie zdalnych anten żaroodpornych lub elastycznych przedłużonych anten holowanych wykonanych z materiałów o wysokiej wytrzymałości, wtrysk chłodziwa w określonych punktach w konstrukcji lub inne rozwiązania, a także ich kombinacje.
Możliwe jest utworzenie w ten sam sposób przezroczystych okienek dla radarowych i optycznych pomocy naprowadzania. Nie zapominaj, że bez dostępu do informacji niejawnych dyskutować można jedynie o już odtajnionych, opublikowanych rozwiązaniach technicznych.
Jeżeli jednak nie da się „otworzyć” widoku na stację radarową (radar) lub stację optycznego namierzania (OLS) na nośniku hipersonicznym, to np. separacja HZVA w końcowym segmencie lotu może być stosowany. W takim przypadku na 90-100 km od celu HZVA zrzuca jednostkę naprowadzającą, która jest hamowana przez spadochron lub w inny sposób, skanuje radar i OLS i przesyła zaktualizowane współrzędne celu, kurs i prędkość jego ruchu do główna część HZVA. Pomiędzy oddzieleniem bloku naprowadzającego a uderzeniem głowicy w cel upłynie około 10 sekund, co nie wystarczy, aby trafić w blok naprowadzania lub znacząco zmienić położenie celu (okręt przejedzie nie więcej niż 200 metrów przy maksymalnej prędkości). Jednak możliwe jest, że jednostka naprowadzająca będzie musiała zostać jeszcze bardziej oddzielona, aby wydłużyć czas korygowania toru lotu HZVA. Możliwe, że wraz z grupowym uruchomieniem GZLA, sekwencyjne resetowanie bloków naprowadzania na różnych odległościach zostanie wykorzystane do sekwencyjnej korekty współrzędnych celu.
Tak więc nawet bez dostępu do tajnych opracowań widać, że problem „kokonu” plazmowego jest do rozwiązania, a biorąc pod uwagę zapowiedziane terminy przyjęcia GZLA do użytku w latach 2019-2013 można przyjąć, że, najprawdopodobniej został już rozwiązany.
Nosiciele GZVA, konwencjonalne planowanie GZVA i strategiczne siły nuklearne
Jak wspomniano wcześniej, konwencjonalne bombowce przenoszące rakiety mogą być nośnikami GZLA ze scramjetem, ze wszystkimi zaletami i wadami tego typu broni.
Jako nośniki naddźwiękowych głowic szybowcowych, półprzewodnikowych (głównie w Stanach Zjednoczonych) i na paliwo ciekłe (głównie w Federacji Rosyjskiej) brane są pod uwagę pociski międzykontynentalne i średniego zasięgu, zdolne zapewnić szybowcowi wysokość startu niezbędną do przyspieszenia.
Istnieje opinia, że rozmieszczenie GZLA na ICBM i pociskach średniego zasięgu (IRM) pociągnie za sobą proporcjonalne zmniejszenie arsenału nuklearnego. Jeśli zaczniemy od istniejącego układu START-3, to tak, ale spadek liczby ładunków jądrowych i ich nośników jest na tyle nieznaczny, że nie wpłynie na ogólny poziom odstraszania. A biorąc pod uwagę, jak szybko rozpadają się traktaty międzynarodowe, nie ma gwarancji, że START-3 będzie kontynuowany, ani dopuszczalna liczba ładunków jądrowych i pojazdów dostawczych w warunkowym traktacie START-4 nie zostanie zwiększona, a strategiczna broń konwencjonalna nie będzie ujęte w osobnej klauzuli, zwłaszcza jeśli są nią zainteresowane zarówno Rosja, jak i Stany Zjednoczone.
Jednocześnie, w przeciwieństwie do broni jądrowej, planowanie konwencjonalnych GZLA w ramach Strategicznych Sił Konwencjonalnych może i powinno być wykorzystywane w lokalnych konfliktach, do pokonania celów o wysokim priorytecie oraz do przeprowadzania działań terrorystycznych VIP (zniszczenia przywództwa wroga) bez najmniejsze ryzyko strat własnych sił zbrojnych.
Kolejnym zarzutem jest ryzyko wojny nuklearnej przy każdym uruchomieniu ICBM. Ale ten problem również jest rozwiązywany. Na przykład w ramach warunkowego START-4 lotniskowce z głowicami konwencjonalnymi będą musiały znajdować się w określonych, wzajemnie kontrolowanych miejscach, gdzie broń nuklearna nie będzie rozmieszczana.
Najlepszą opcją byłaby całkowita rezygnacja z rozmieszczania GZVA planowania z użyciem broni jądrowej. W przypadku konfliktu na dużą skalę znacznie skuteczniejsze jest zbombardowanie wroga dużą liczbą konwencjonalnych głowic, w tym z częściowo orbitalną trajektorią, ponieważ prawdopodobnie zostanie ona zastosowana w ICBM Sarmat. W warunkowym START-4 całkiem możliwe jest zwiększenie dopuszczalnej liczby głowic jądrowych do 2000-3000 jednostek, a w przypadku gwałtownego wzrostu skuteczności amerykańskiego systemu obrony przeciwrakietowej wycofanie się z tego traktatu i dalsze zwiększenie arsenał broni jądrowej. W takim przypadku strategiczną broń konwencjonalną można pominąć poza nawiasami.
Przy takiej liczbie głowic nuklearnych 15-30 Awangard niczego nie rozwiąże. Jednocześnie, jeśli nie ma szybowców z głowicami nuklearnymi, to biorąc pod uwagę trajektorię ich lotu, nikt nie pomyli rozpoczęcia planowania konwencjonalnego GZVA z uderzeniem nuklearnym, a zatem nie ma potrzeby ostrzegania Ich wykorzystanie.
Nośniki wielokrotnego użytku GZLA
Kiedy Igor Radugin, główny projektant rakiety Sojuz-5, dołączył do S7 Space, zapytano go, czy projektowana rakieta nośna Sojuz-5 (LV) będzie jednorazowa, na co odpowiedział: „Rakieta jednorazowa jest tak samo skuteczny jak jednorazowy samolot. Stworzenie nośnika jednorazowego to nie nawet wyznaczanie czasu, ale droga wstecz.”
Artykuł „Rakiety wielokrotnego użytku: ekonomiczne rozwiązanie dla szybkiego globalnego uderzenia” rozważał możliwość wykorzystania rakiet wielokrotnego użytku jako środka do uruchamiania konwencjonalnych szybowców. Dodam jeszcze kilka argumentów przemawiających za taką decyzją.
Na tej podstawie łatwo zrozumieć, że samoloty dalekiego zasięgu wykonywały dwa loty dziennie. W przypadku bombowców strategicznych z pociskami rakietowymi o zasięgu 5000 km (co w połączeniu z zasięgiem GZLA z silnikiem scramjet da promień rażenia około 7000 km) liczba lotów bojowych na dzień zostanie zmniejszona do jednego.
Prywatne firmy lotnicze dążą teraz do tej liczby - aby zapewnić odjazd rakiety wielokrotnego użytku raz dziennie. Zwiększenie liczby lotów spowoduje uproszczenie i automatyzację procedur przygotowania i tankowania, w zasadzie wszystkie technologie do tego są już na miejscu, ale na razie nie ma zadań w kosmosie, które wymagałyby takiej intensywności lotów.
Z powyższego wynika, że rakietę wielokrotnego użytku należy traktować nie jako „powracający ICBM”, ale jako rodzaj „bombowca pionowego”, który dzięki wzniesieniu pozwala środkom zniszczenia (planowaniu głowic naddźwiękowych) uzyskać zasięg lotu, w przeciwnym razie przewidziany przez promień samolotu - bombowiec rakietowy i odpalanie środków rażenia (hiposoniczne pociski manewrujące).
Nie było ani jednego poważnego wynalazku, którego człowiek jakoś nie wykorzystałby do celów wojskowych, a rakiety nośne wielokrotnego użytku spotka ten sam los, zwłaszcza że biorąc pod uwagę wysokość, na jaką trzeba sprowadzić planowaną GZVA (przypuszczalnie około 100 km), projekt Pojazd nośny można uprościć do zastosowania tylko odwracalnego pierwszego stopnia, rakietowego wzmacniacza rakietowego wielokrotnego użytku Bajkał (MRU) lub stworzenia projektu „pionowego bombowca” opartego na projekcie rakiety nośnej Korona S. Makeewa.
Kolejną zaletą nośników wielokrotnego użytku może być to, że ich wyposażenie będzie oznaczać tylko głowice niejądrowe. Analiza spektralna pochodni rakiety podczas startu i cech trajektorii lotu pozwoli krajowi posiadającemu element kosmiczny systemu ostrzegania przed atakiem rakietowym (EWS) stwierdzić, że uderzenie jest realizowane nie z broni jądrowej, ale z broni konwencjonalnej.
Nośniki wielokrotnego użytku GZLA nie powinny konkurować z konwencjonalnymi bombowcami rakietowymi ani pod względem zadań, ani pod względem kosztów trafienia w cele, ponieważ są one zasadniczo różne. Bombowce nie są w stanie zapewnić takiej szybkości i nieuchronności uderzenia, nietykalność nośnika jak szybująca HZVA, a wyższy koszt szybowcowego HZVA i jego nośników (nawet w wersji wielokrotnego użytku) nie pozwolą zapewnić tak zmasowanego ataku, że pocisk bombowce przewoźnika zapewnią
Zastosowanie konwencjonalnego planowania GPLA
Wykorzystanie konwencjonalnego planowania GLA zostało omówione w artykule „Strategiczne siły konwencjonalne”.
Chcę tylko dodać jeszcze jeden scenariusz aplikacji. Jeśli naddźwiękowe głowice szybowcowe są uważane za tak samo niewrażliwe na wrogie siły obrony powietrznej/przeciwrakietowej, jak się sądzi, wówczas konwencjonalne głowice szybowcowe można wykorzystać jako skuteczny środek nacisku politycznego na wrogie państwa. Na przykład w przypadku kolejnej prowokacji ze strony USA lub NATO możliwe jest wystrzelenie konwencjonalnego planowania GZVA z kosmodromu Plesetsk na cel w Syrii przez terytorium naszych dobrych przyjaciół - kraje bałtyckie, Polskę, Rumunię, i Turcja też. Lot GZLA przez terytorium sojuszników potencjalnego wroga, któremu nie mogą zapobiec, będzie jak uderzenie w twarz z szarpnięciem i da im zupełnie zrozumiałą wskazówkę dotyczącą ingerencji w sprawy wielkich mocarstw.
