W latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku aktywnie poszukiwano nowych pomysłów i rozwiązań w dziedzinie broni strategicznej. Niektóre z zaproponowanych pomysłów cieszyły się dużym zainteresowaniem, ale okazały się zbyt trudne do wdrożenia i wdrożenia. Tak więc od 1955 r. Stany Zjednoczone opracowują obiecujący strategiczny pocisk manewrujący SLAM, zdolny do przenoszenia kilku głowic na odległość dziesiątek tysięcy mil. Aby uzyskać takie cechy, zaproponowano najśmielsze pomysły, ale wszystko to ostatecznie doprowadziło do zamknięcia projektu.
Pierwsze etapy
W połowie lat pięćdziesiątych rozwinęła się specyficzna sytuacja w dziedzinie broni strategicznej i pojazdów dostawczych. W związku z rozwojem systemów obrony powietrznej bombowce traciły swój potencjał, a pociski balistyczne wciąż nie mogły wykazać porównywalnego zasięgu. Konieczne było dalsze ulepszanie rakiet i samolotów lub rozwój innych obszarów. W Stanach Zjednoczonych w tym czasie odbywało się jednoczesne badanie kilku różnych koncepcji jednocześnie.
Rakieta SLAM widziana przez artystę. Rysunek Globalsecurity.org
W 1955 roku pojawiła się propozycja stworzenia nowego strategicznego pocisku manewrującego o specjalnych zdolnościach. Ten produkt miał przebić się przez obronę powietrzną wroga ze względu na prędkość ponaddźwiękową i niską wysokość lotu. Należało zapewnić możliwość autonomicznej nawigacji na wszystkich etapach lotu oraz możliwość dostarczenia głowicy termojądrowej dużej mocy. Osobno przewidziano obecność systemu łączności, który umożliwiałby przywołanie atakującego pocisku w dowolnym momencie lotu.
Kilka amerykańskich firm lotniczych rozpoczęło prace nad nową koncepcją. Ling-Temco-Vought uruchomił swój projekt pod wstępną nazwą SLAM, North American nazwał podobny rozwój BOLO, a Convair wymyślił projekt Big Stick. Przez kilka następnych lat trzy projekty były realizowane równolegle, były w nie zaangażowane państwowe organizacje naukowe.
Dość szybko projektanci wszystkich firm biorących udział w programie stanęli przed poważnym problemem. Stworzenie szybkiej rakiety na małej wysokości postawiło specjalne wymagania w stosunku do układu napędowego i dalekiego zasięgu - w zakresie zasilania paliwem. Rakieta o wymaganych parametrach okazała się niedopuszczalnie duża i ciężka, co wymagało radykalnych rozwiązań. Na początku 1957 r. pojawiły się pierwsze propozycje wyposażenia nowych pocisków w jądrowe silniki strumieniowe.
Na samym początku 1957 roku do programu podłączono Laboratorium Promieniowania Lawrence'a (obecnie Livermore National Laboratory). Musiała zbadać problemy silników jądrowych i opracować pełnoprawny model tego rodzaju. Prace nad nową elektrownią prowadzono w ramach programu o kryptonimie Pluto. Dr Ted Merkle został wyznaczony na dowódcę Plutona.
Układ produktu SLAM. Rysunek Merkle.com
W przyszłości trwały równolegle prace nad obiecującym silnikiem i trzema typami pocisków manewrujących. We wrześniu 1959 roku Pentagon określił najlepszą wersję nowej broni. Zwycięzcą konkursu został Ling-Temco-Vought (LTV) z projektem SLAM (Supersonic Low-Altitude Missile). To ona musiała ukończyć projekt, a następnie zbudować eksperymentalne pociski do testów, a później rozpocząć masową produkcję.
Projekt SLAM
Na nową broń nałożono specjalne wymagania, co spowodowało konieczność zastosowania najśmielszych decyzji. Konkretne propozycje pojawiły się w kontekście płatowca, silnika, a nawet ładowności i sposobu jej wykorzystania. Wszystko to jednak pozwoliło na spełnienie wymagań klienta.
LTV zaproponowało canard cruise o długości około 27 mi masie startowej około 27,5 t. Przewidywano zastosowanie kadłuba w kształcie wrzeciona o wysokim wydłużeniu, w nosie którego umieszczono przedni usterzenie, a pośrodku i ogonie znajdowało się skrzydło delta o małej rozpiętości. Pod kadłubem, pod kątem do osi podłużnej, znajdował się wystający kubeł wlotu powietrza. Na zewnętrznej powierzchni rakiety powinny być zainstalowane silniki na paliwo stałe.
Według obliczeń prędkość przelotowa powinna osiągnąć M = 3,5, a główna część trajektorii miała wysokość zaledwie 300 m. W tym przypadku wzniesienie na wysokość 10,7 km i przyspieszenie do przewidywano prędkość M = 4, 2. Prowadziło to do poważnych obciążeń termicznych i mechanicznych oraz stawiało płatowcowi szczególne wymagania. Ten ostatni proponowano do montażu ze stopów żaroodpornych. Zaplanowano również wykonanie niektórych odcinków okładziny z materiałów radioprzepuszczalnych o wymaganej wytrzymałości.
Schemat lotu rakiety. Rysunek Globalsecurity.org
Inżynierom ostatecznie udało się osiągnąć wyjątkową wytrzymałość konstrukcyjną i stabilność, przekraczającą istniejące wymagania. Z tego powodu rakieta otrzymała nieoficjalny przydomek „latający łom”. Warto zauważyć, że ten pseudonim, w przeciwieństwie do drugiego, nie był obraźliwy i wskazywał na mocne strony projektu.
Specjalna elektrownia umożliwiła zoptymalizowanie układu objętości wewnętrznych, eliminując potrzebę zbiorników na paliwo. Nos kadłuba został umieszczony pod autopilotem, sprzętem naprowadzającym i innymi środkami. W pobliżu środka ciężkości umieszczono przedział ładunkowy ze specjalnym wyposażeniem. Sekcja ogonowa kadłuba mieściła jądrowy silnik strumieniowy.
Za typ TERCOM odpowiadał system naprowadzania rakiet SLAM. Na pokładzie produktu zaproponowano umieszczenie stacji radarowej do badań terenu. Automatyka miała porównywać powierzchnię leżącą pod spodem z powierzchnią odniesienia i na tej podstawie korygować trajektorię lotu. Polecenia wydano dziobowym wagonikom sterowym. Podobne narzędzia były już testowane w poprzednich projektach i dobrze się sprawdziły.
W przeciwieństwie do innych pocisków manewrujących, produkt SLAM musiał nosić nie jedną głowicę, ale 16 oddzielnych głowic. Ładunki termojądrowe o pojemności 1,2 Mt zostały umieszczone w środkowym przedziale kadłuba i musiały być zrzucane jeden po drugim. Obliczenia wykazały, że zrzucenie ładunku z wysokości 300 m poważnie ogranicza jego skuteczność, a także zagraża wyrzutni. W związku z tym zaproponowano autorski system odpalania głowic. Zaproponowano wystrzelenie bloku i wysłanie go do celu po trajektorii balistycznej, co umożliwiło detonację na optymalnej wysokości, a także pozostawiło wystarczająco dużo czasu na odlot pocisku.
Testy modelu SLAM w tunelu aerodynamicznym, 22 sierpnia 1963. Fot. NASA
Rakieta miała wystartować ze stacjonarnej lub mobilnej wyrzutni przy użyciu trzech silników na paliwo stałe. Po osiągnięciu wymaganej prędkości podtrzymka mogła się włączyć. Jako ten ostatni brano pod uwagę obiecujący produkt Laboratorium Lawrence'a. Musiała stworzyć silnik jądrowy strumieniowy o wymaganych parametrach ciągu.
Według obliczeń rakieta SLAM napędzana programem Pluto mogła mieć niemal nieograniczony zasięg lotu. Podczas lotu na wysokości 300 m obliczony zasięg przekroczył 21 tys. km, a na maksymalnej wysokości osiągnął 182 tys. km. Prędkość maksymalna została osiągnięta na dużej wysokości i przekroczyła M=4.
Projekt LTV SLAM przewidywał oryginalną metodę pracy bojowej. Rakieta miała wystartować za pomocą rozruchowych silników i udać się do celu lub udać się do z góry ustalonego miejsca przetrzymania. Duży zasięg lotu na dużych wysokościach umożliwił wystrzelenie nie tylko bezpośrednio przed atakiem, ale także w okresie zagrożenia. W tym drugim przypadku rakieta musiała pozostać w wyznaczonym obszarze i czekać na komendę, a po jej otrzymaniu powinna zostać wysłana do celów.
Zaproponowano wykonanie maksymalnej możliwej części lotu na dużej wysokości iz dużą prędkością. Zbliżając się do strefy odpowiedzialności obrony przeciwlotniczej wroga, rakieta miała zejść na wysokość 300 mi zostać skierowana na pierwszy z wyznaczonych celów. Przechodząc obok niej, proponowano zrzucić pierwszą głowicę. Ponadto rakieta mogła trafić 15 kolejnych wrogich celów. Po zużyciu amunicji produkt SLAM wyposażony w silnik jądrowy mógł spaść na inny cel i stać się bombą atomową.
Doświadczony silnik Tory II-A. Zdjęcia Wikimedia Commons
Poważnie rozważono również dwie inne opcje zadawania obrażeń wrogowi. Podczas lotu z prędkością M=3,5 rakieta SLAM wytworzyła potężną falę uderzeniową: podczas lotu na małych wysokościach stwarzała zagrożenie dla obiektów naziemnych. Ponadto proponowany silnik jądrowy wyróżniał się niezwykle silnym „wydechem” promieniowania, zdolnym do zainfekowania obszaru. W ten sposób pocisk mógł zaszkodzić wrogowi, po prostu przelatując nad jego terytorium. Po zrzuceniu głowicy 16 mógł kontynuować lot i dopiero po wyczerpaniu się paliwa jądrowego mógł trafić w ostatni cel.
Projekt Plutona
Zgodnie z projektem SLAM Laboratorium Lawrence miało stworzyć silnik strumieniowy oparty na reaktorze jądrowym. Produkt ten musiał mieć średnicę mniejszą niż 1,5 m i długość około 1,63 m. Aby osiągnąć pożądane parametry wydajności, reaktor silnikowy musiał wykazywać moc cieplną 600 MW.
Zasada działania takiego silnika była prosta. Powietrze wchodzące przez wlot powietrza musiało wejść bezpośrednio do rdzenia reaktora, zostać ogrzane i wyrzucone przez dyszę, tworząc ciąg. Jednak wdrożenie tych zasad w praktyce okazało się niezwykle trudne. Przede wszystkim był problem z materiałami. Nawet żaroodporne metale i stopy nie były w stanie sprostać oczekiwanym obciążeniom termicznym. Postanowiono zastąpić część metalowych części rdzenia ceramiką. Materiały o wymaganych parametrach zostały zamówione przez firmę Coors Porcelain.
Według projektu rdzeń atomowego silnika strumieniowego miał średnicę 1,2 m przy długości nieco mniejszej niż 1,3 m. Zaproponowano umieszczenie w nim 465 tys. elementów paliwowych na podstawie ceramicznej, wykonanej w formie ceramicznej rury o długości 100 mm i średnicy 7,6 mm … Kanały wewnątrz i pomiędzy elementami były przeznaczone do przepływu powietrza. Całkowita masa uranu osiągnęła 59,9 kg. Podczas pracy silnika temperatura w rdzeniu powinna osiągnąć 1277 °C i utrzymywać się na tym poziomie dzięki przepływowi powietrza chłodzącego. Dalszy wzrost temperatury tylko o 150° może doprowadzić do zniszczenia głównych elementów konstrukcyjnych.
Próbki płyt chlebowych
Najtrudniejszą częścią projektu SLAM był nietypowy silnik i to on musiał zostać sprawdzony i dopracowany w pierwszej kolejności. Specjalnie do testowania nowego sprzętu Laboratorium Lawrence wybudowało nowy kompleks testowy o powierzchni 21 m2. km. Jednym z pierwszych było stanowisko do testowania silników strumieniowych wyposażonych w zasilanie sprężonym powietrzem. Zbiorniki stojące zawierały 450 ton sprężonego powietrza. W pewnej odległości od stanowiska silnika umieszczono stanowisko dowodzenia wraz ze schronem przeznaczonym na dwutygodniowy pobyt testerów.
Tory II-A, widok z góry. Zdjęcie Globalsecurity.org
Budowa kompleksu trwała długo. W tym samym czasie specjaliści na czele z T. Merkle opracowali projekt silnika do przyszłej rakiety, a także stworzyli prototypową wersję do testów stanowiskowych. Na początku lat sześćdziesiątych prace te doprowadziły do powstania produktu o nazwie kodowej Tory II-A. Sama lokomotywa i duża liczba systemów pomocniczych została umieszczona na peronie kolejowym. Wymiary silnika nie spełniały wymagań klienta, ale nawet w takiej formie prototyp mógł pokazać swoje możliwości.
14 maja 1961 roku miało miejsce pierwsze i ostatnie testowe uruchomienie silnika Tory II-A. Silnik pracował tylko przez kilka sekund i rozwinął ciąg znacznie poniżej tego wymaganego dla rakiety. Niemniej jednak potwierdził fundamentalną możliwość stworzenia jądrowego silnika strumieniowego. Ponadto istniały powody do powściągliwego optymizmu: pomiary wykazały, że rzeczywiste emisje silnika są znacznie niższe niż wyliczone.
W wyniku testów Tory II-A rozpoczęto prace nad ulepszonym silnikiem B. Nowy produkt Tory II-B miał mieć przewagę nad poprzednikiem, ale zdecydowano się nie budować ani nie testować. Wykorzystując doświadczenia z dwóch projektów, opracowano kolejną próbkę stanowiskową – Tory II-C. Od poprzedniego prototypu silnik ten różnił się zmniejszonymi wymiarami, odpowiadającymi ograniczeniom płatowca rakiety. Jednocześnie mógł wykazywać cechy zbliżone do wymaganych przez twórców SLAM.
W maju 1964 roku silnik Tory II-C został przygotowany do pierwszego uruchomienia próbnego. Kontrola miała się odbyć w obecności przedstawicieli dowództwa Sił Powietrznych. Silnik został pomyślnie uruchomiony i pracował przez około 5 minut, zużywając całe powietrze ze stanowiska. Produkt rozwinął moc 513 MW i wytworzył ciąg nieco mniejszy niż 15,9 t. To wciąż nie wystarczało dla rakiety SLAM, ale przybliżyło projekt do momentu stworzenia atomowego silnika strumieniowego o wymaganych właściwościach.
Strefa aktywna silnika eksperymentalnego. Zdjęcie Globalsecurity.org
Eksperci odnotowali pomyślne testy w pobliskim barze, a następnego dnia rozpoczęli pracę nad kolejnym projektem. Nowy silnik, wstępnie nazwany Tory III, miał w pełni spełnić wymagania klienta i nadać rakiecie SLAM pożądane cechy. Według ówczesnych szacunków eksperymentalna rakieta z takim silnikiem mogła wykonać swój pierwszy lot w latach 1967-68.
Problemy i wady
Testy pełnoprawnej rakiety SLAM były jeszcze kwestią odległej przyszłości, ale klient w osobie Pentagonu miał już niewygodne pytania dotyczące tego projektu. Krytykowano zarówno poszczególne elementy rakiety, jak i jej koncepcję jako całość. Wszystko to negatywnie wpłynęło na perspektywy projektu, a dodatkowym negatywnym czynnikiem była dostępność bardziej udanej alternatywy w postaci pierwszych międzykontynentalnych rakiet balistycznych.
Po pierwsze, nowy projekt okazał się zaporowo drogi. Rakieta SLAM nie zawierała najtańszych materiałów, a opracowanie silnika do niej stało się osobnym problemem dla finansistów Pentagonu. Druga skarga dotyczyła bezpieczeństwa produktu. Pomimo zachęcających wyników programu Pluto, silniki serii Tory zanieczyszczały teren i stwarzały zagrożenie dla ich właścicieli.
Stąd pojawiło się pytanie o obszar do testowania przyszłych prototypowych pocisków rakietowych. Klient zażądał wykluczenia możliwości trafienia pocisku w rejony osiedli. Pierwszą z nich była propozycja testów na uwięzi. Zaproponowano wyposażenie rakiety w linkę na uwięzi podłączoną do kotwicy na ziemi, wokół której mogłaby latać po okręgu. Jednak taka propozycja została odrzucona z powodu oczywistych niedociągnięć. Następnie pomysł na loty testowe nad Oceanem Spokojnym w rejonie ok. godz. Budzić. Po wyczerpaniu paliwa i zakończeniu lotu rakieta musiała zatonąć na dużych głębokościach. Ta opcja również nie odpowiadała w pełni wojsku.
Silnik Tory II-C. Zdjęcie Globalsecurity.org
Sceptyczny stosunek do nowego pocisku manewrującego przejawiał się na różne sposoby. Na przykład od pewnego czasu skrót SLAM zaczął rozszyfrowywać jako Slow, Low And Messy - „Slow, low and dirty”, wskazując na charakterystyczne problemy silnika rakietowego.
1 lipca 1964 roku Pentagon zdecydował o zamknięciu projektów SLAM i Pluto. Były zbyt drogie i złożone, a także niewystarczająco bezpieczne, aby z powodzeniem kontynuować i uzyskać pożądane rezultaty. Do tego czasu na program opracowania strategicznego pocisku manewrującego i silnika do niego wydano około 260 milionów dolarów (ponad 2 miliardy dolarów w cenach bieżących).
Doświadczone silniki zostały zutylizowane jako niepotrzebne, a cała dokumentacja trafiła do archiwum. Jednak projekty przyniosły pewne realne rezultaty. Nowe stopy metali i ceramika opracowane dla SLAM były później wykorzystywane w różnych dziedzinach. Jeśli chodzi o same idee strategicznego pocisku manewrującego i jądrowego silnika strumieniowego, od czasu do czasu były one omawiane na różnych poziomach, ale nie były już przyjmowane do realizacji.
Projekt SLAM może doprowadzić do pojawienia się unikalnej broni o wyjątkowych właściwościach, która może poważnie wpłynąć na potencjał uderzeniowy amerykańskich strategicznych sił nuklearnych. Uzyskanie takich wyników wiązało się jednak z wieloma problemami o różnym charakterze, od materiałów po koszty. W rezultacie projekty SLAM i Pluto zostały wycofane na rzecz mniej odważnych, ale prostych, przystępnych cenowo i tanich rozwiązań.
