Створення нової швидкодіючої системи ПРО може докорінно змінити парадигму ядерної загрози з боку Росії та Китаю. Такі висновки аналітиків, викладені у доповіді вашингтонському Центрі стратегічних і міжнародних досліджень (CSIS) (Boost-Phase Missile Defense. Interrogating the Assumptions). «Голос Америки» наводить головні тези доповіді.
З того часу, як у середині минулого століття з’явилися міжконтинентальні балістичні ракети (МБР), які стали основним засобом доставки ядерних боєприпасів, інженери країн-членів ядерного клубу б’ються над створенням систем ефективної протиракетної оборони (ПРО).
Деякі види крилатих ракет вдається іноді збивати засобами звичайних систем протиповітряної оборони (ППО) – починаючи з героїчних спроб британських пілотів-винищувачів Spitfire відхилити від курсу фашистські Фау-1 (V-1), що летіли до Лондона, і закінчуючи не менш героїчними зусиллями українських ППО збити хоча б частину крилатих ракет, якими російська армія закидає українські міста.
Однак знищення МБР, яка у верхній частині своєї траєкторії виходить у ближній космічний простір, є незмірно важчим завданням, вирішення якої десятиліттями було мірилом науково-технічного прогресу, предметом важких переговорів та ключовим елементом стратегічного балансу між США та СРСР/Росією.
Цій темі була присвячена презентація аналітичної доповіді, що відбулася минулого тижня у вашингтонському Центрі стратегічних і міжнародних досліджень (CSIS): «Протиракетна оборона на стадії розгону ракети: запити та припущення» (Boost-Phase Missile Defense. Interrogating the Assumptions)
Росія більше не партнер
Генерал-лейтенант ВПС США у відставці Генрі Оберінг (Henry Obering), директор Агентства з протиракетної оборони США у 2004 – 2008 роках (Director of the Missile Defense Agency) наголосив на презентації:
«Місія Агентства протиракетної оборони полягає в тому, щоб забезпечити інтегровану багаторівневу систему протиракетного захисту як території США, а й наших сил, розгорнутих у країнах-союзниках, причому від ракет всіх діапазонів і всіх етапах польоту… Сьогодні протиракетна оборона дедалі більше сприймається як найважливіша частина політики стримування, її невід’ємна частина».
Генерал наголошує, що «багато змінилося останнім часом у зв’язку з українською війною. Не можна недооцінювати її вплив».
Йдеться не лише про захист українських міст від російських крилатих ракет, а й про ядерну риторику Володимира Путіна, який відкрито погрожує світовій спільноті можливістю використання ядерного потенціалу у разі втручання у війну на боці України. Ядерний шантаж прямо пов’язаний із експлуатацією інстинктивних страхів людей перед ядерною загрозою, від якої нібито немає захисту.
«Протягом десятиліть Росія вкладає значні кошти у великі та різноманітні ядерні сили; швидко нарощує свій ядерний арсенал та Китай, – продовжує Генрі Оберінг. – Ми здивовані кількістю міжконтинентальних балістичних ракет, які вони нещодавно збудували. Зараз ми стикаємося з динамікою кризи, яку ми бачили лише кілька разів в історії нашої країни; війна в Україні та ядерна програма Китаю демонструють, що політика стримування більше не може забезпечувати повну гарантію захисту від використання ядерної зброї. Щоб підвищити надійність стримування, ми повинні донести до наших супротивників послання про нашу здатність протистояти їхнім атакам. Це стосується і наступальної відплати, і відбиття удару за допомогою активного захисту».
Є ясна політична причина дисбалансу, що намітився в протиракетній обороні.
Протягом кількох десятиліть, що послідували за розпадом СРСР як «імперії зла», НАТО розглядав Росію як партнера, що позначилося і на науково-технічній, військовій політиці альянсу, обсязі та спрямуванні інвестицій. Було навіть створено Раду «Росія – НАТО».
Офіційно російську загрозу визнано в доктрині НАТО лише днями – на 36-му саміті альянсу в Мадриді 29 червня 2022 року.
З цієї причини американська ПРО значною мірою досі орієнтувалася на сценарії, що ґрунтуються лише на погрозах з боку країн-ізгоїв: таких як Північна Корея та Іран.
«Причина, через яку ми це робили, – продовжує генерал Генрі Оберінг, – полягає в тому, що на той час, на початку 2000-х, вони являли собою нову загрозу. Ми знали, що вони мають обмежені можливості, але ми повинні були бути впевнені, що впораємося з цією загрозою. Коли ми побачили, що Путін брязкає ядерною шаблею, то це справді багато змінило. І ми маємо бути готові захищати нашу країну та наших союзників від нових реальних загроз».
На далеких підступах
Автори доповіді CSIS – науковий співробітник програми міжнародної безпеки та заступник директора проекту протиракетної оборони Іен Вільямс (CSIS) та науковий співробітник проекту протиракетної оборони Масао Далгрен (Masao Dahlgren, research associate with the Missile Defense Project, CSIS) – зосередилися на новому перспективному виді ПРО – знищенні ракети-агресора на етапі розгону.
У польоті МБР виділяють, залежно від термінології, що використовується в конкретній мові, кілька фаз.
- Перша з них – фаза розгону (boost phase), під час якої працюють головні двигуни ракети і вона є одним цілим з ними. Немов літак на зльоті, ракета в цей момент найбільш уразлива.
- Потім слідує фаза підйому: основний двигун вимкнений, ракета продовжує підйом за інерцією.
- На початку цієї фази є дуже короткий період (зазвичай до 90 секунд), коли ракета ще не розділила боєголовки та не активувала свій захист («контрзаходи»).
- Потім відбувається поділ боєголовок, включаючи несправжні, всі вони починають маневрувати самостійно. У результаті замість однієї відносно безпорадної на старті ракети ми вже маємо дуже складну конфігурацію цілей.
- У середній фазі все «сузір’я» знаходиться в ближньому космічному просторі і продовжує рух траєкторією, близькою до балістичної, яка являє собою частину математичної параболи. Тут боєголовки можуть бути уражені новою американською системою ПРО, яка відносно недавно успішно випробувана і серійно впроваджується – Aegis (розробка Lockheed Martin; Aegis Ballistic Missile Defense System, ABMD).
Наприклад, 20 лютого 2008 року Aegis за допомогою ракети RIM-161 Standard (SM-3) успішно знищила старий американський супутник, який був некерованим, зійшов зі своєї орбіти, погрожуючи викликати забруднення навколишнього середовища гідразиновим паливом, що залишилося на борту. Перехоплення відбулося в космосі, на висоті 247 кілометрів. Нові модифікації протиракет Aegis – SM-6 будуть вже гіперзвуковими, але все одно вражатимуть ракети противника не раніше середньої частини траєкторії.
На фінальній фазі польоту боєголовки знову входять в атмосферу, вони вже зазвичай знаходяться над територією противника, до поразки цілей залишаються секунди. Тут їх можуть вразити більш старі та традиційні протиракетні системи.
ПРО на фазі розгону ракети противника є однією з найраніших заповітних амбіцій у сфері протиракетної оборони
З одного боку, у них був час для приведення в бойову готовність і наведення: відстань до ворожих боєголовок невелика, потужність і розмір протиракети відповідно можуть бути невеликими, курс близький до зустрічного (відповідно не потрібна велика швидкість). Однак цілей багато, вони захищають себе різними способами, а кожен промах виявиться фатальним, і наступного шансу оборона вже не матиме.
Тому «ПРО на фазі розгону ракети противника є однією з найраніших заповітних амбіцій у сфері протиракетної оборони, що сягає часів задовго до стратегічної оборонної ініціативи Президента Рональда Рейгана – до ранніх днів ракетної ери і бажання дістати і вразити ці ракети на ранніх етапах їх життєвого. циклу», – каже старший науковий співробітник програми міжнародної безпеки, директор проекту протиракетної оборони CSIS Том Карако (Tom Karako; Senior Fellow, International Security Program and Director, Missile Defense Project, CSIS).
Які переваги дасть рання поразка ракети-агресора?
Більше гарантій безпеки: ракета ще не запровадила захисні механізми, не розділилася на боєголовки, знаходиться над територією супротивника чи поруч. А у разі невдачі – залишиться час для повторення атаки у середній та фінальній фазі польоту іншими засобами ПРО.
«Корисність перехоплення ракети на ранній стадії її польоту давно визнана. Захист на етапі розгону чи підйому може пом’якшити багато технічних проблем, пов’язаних із перехопленням на пізніших етапах польоту, коли цілі можуть застосовувати засоби протидії та виконувати маневри ухилення», – резюмують автори доповіді.
Раніше – краще, але важче
Незважаючи на очевидні плюси знищення балістичних ракет противника на фазі розгону, систем ПРО, здатних на це, у світі поки що не існує. Причин тому кілька.
По-перше, фаза розгону дуже коротка.
«Можливе вікно ураження має тривалість від 175 до 235 секунд для повільніше розганяються міжконтинентальних балістичних ракет на рідкому паливі і від 125 до 151 секунди для більш швидких міжконтинентальних балістичних ракет на твердому паливі. Балістичні ракети меншої дальності з їх короткішими фазами розгону є ще більшою проблемою».
Навіть якщо до цих секунд додати коротку підфазу підйому між вимкненням головного двигуна та початком поділу та активації захисту, то вийде близько 300 секунд. Це висуває найскладніші системні вимоги до ПРО.
По-друге, запуск відбувається з території, контрольованої супротивником, далеко від дислокації ПРО.
«Ефективність розгортання протиракетної оборони особливо чутлива до географічного положення, і особливо на етапі розгону».
Фактично це означає, що ракета-перехоплювач повинна мати короткий час підльоту, а значить – дуже високу швидкість.
Географічний чинник особливо ускладнює завдання ПРО, якщо взяти до уваги не лише КНДР чи навіть Іран, а й Китай, а особливо – Росію.
«Розробка захисту від російських чи китайських міжконтинентальних балістичних ракет – це інше питання. Кінетичні перехоплювачі – повітряного чи надводного базування – мали б діяти в глибині території цих країн для перехоплення ракети-носія, що можливе лише у воєнний час. Навіть у цьому випадку їхня живучість буде під питанням».
У наявні для перехоплення 3 – 5 хвилин треба також укласти розпізнавання запуску сенсорами. Це в першу чергу інфрачервоні датчики, що реагують на тепло ракетних двигунів і розташовані на космічних апаратах, а також радари, що розміщені на землі та літаках.
«Затримка у виявленні ракети-носія є першою причиною проблем у бою. Інфрачервоні датчики космічного базування, аналогічні космічним інфрачервоним системам високого рівня (Space-Based Infrared System – High, SBIRS High), можуть вимагати до 45 секунд виявлення цілі після запуску».
Для точності та швидкодії інфрачервоні датчики повинні знаходитися якомога ближче до Землі, а значить перебувати на низькоорбітальних супутниках, що рухаються з високою кутовою швидкістю та швидко пролітають потенційний об’єкт контролю. Значить, потрібно запустити багато супутників, щоб хоча б два з них одночасно спостерігали територію потенційного запуску.
Щільна хмарність критично знижує точність інфрачервоних датчиків, навіть якщо вони працюють у спеціальному діапазоні. Апаратна фільтрація перешкод можлива, але іноді займає десятки секунд.
Радари мають дещо більшу дальність.
«Бортовий авіаційний радар X-діапазону може мати дальність виявлення від 655 до 980 км для міжконтинентальних балістичних ракет на твердому та рідкому паливі відповідно, а час виявлення приблизно на 10 – 15 секунд менший, ніж у космічних датчиків».
Але вони вимагають постійного бойового чергування спеціальних літаків поблизу регіону пуску у нейтральному повітряному просторі.
Автори доповіді наголошують: у випадку з КНДР це не так важко здійснити, а ось у випадку з Іраном – знаходження таких літаків у регіоні Каспію вже викликає не лише технічні, а й політичні проблеми… Стаціонарні наземні радари в більшості випадків помітять пуск занадто пізно через кривизну Землі.
Далі. Після виявлення та ухвалення рішення на перехоплення має відбутися запуск протиракети. Звідки?
З території США жодна ракета не встигне долетіти до пускової установки у Північній Кореї, Ірані, Китаї чи Росії. Отже йдеться про запуск із моря, повітря або з космосу.
З космосу – найближче. Однак вартість відправки на навколоземну орбіту відповідної пускової установки-супутника завжди вважалася величезною. Чому? Через розміри та вагу протиракети.
Справа в тому, що за підрахунками фахівців така протиракета повинна розвинути не просто над- або гіперзвукову швидкість, а досягти швидкості в 4-6, і навіть більше, кілометрів в секунду – для того, щоб вкластися в цей вказаний тимчасовий відрізок у максимум 300 секунд.
Для порівняння: вказана швидкість – це понад 12-18 швидкостей звуку у Землі (зі зростанням висоти та падінням щільності швидкість звуку в атмосфері знижується), а так звана перша космічна швидкість, потрібна для супутника Землі на круговій орбіті – 7.91 кілометра секунду.
Для досягнення такої швидкості потрібен серйозний двигун і багато палива, що призводить до збільшення ваги і габаритів протиракети.
«Досягнення швидкостей 10 км/с, за деякими оцінками, розсуне межі технічної здійсненності, але вимагатиме перехоплювача, вага якого більш ніж удвічі перевищить масу міжконтинентальної балістичної ракети Minuteman-3», – йдеться в доповіді.
Втім, за іншими розрахунками «перехоплювач зі швидкістю 10 км/с міг би важити 17 тонн, що на 75% легше».
BAMBI + SDI: спроби №1 та 2
Зрештою, вищевикладені труднощі створення системи ПРО, що працює на етапі розгону ракети противника, призводять до третьої групи проблем: фінансових та політичних.
Коли створення схожої системи було вперше анонсоване у США президентом Рональдом Рейганом 23 березня 1983 року (Стратегічна оборонна ініціатива, СОІ – Strategic Defense Initiative, SDI), її фінансування кілька разів урізалося, критикувалося політичними опонентами, доки у кінцевому рахунку не зійшло нанівець.
СОІ спробувала переформатувати невдалий у 60-х роках проект BAMBI (Ballistic Missile Boost Intercept).
«Адміністрація Рейгана припускала, що така система доповнить архітектуру перехоплювача на проміжному етапі і «знищить невелику частину» радянських ракет, що наближаються; система ПРО фази розгону залишалася критичним елементом архітектури першої фази СОІ, яка запланована на 1995–2000 роки», – пишуть автори доповіді CSIS.
«Другий етап СОІ, розгортання якого планувалося із 2000 по 2010 рік, мало включати різні супутники зондування і більш досконалі космічні перехоплювачі. СОІ запропонувала лазерну зброю космічного базування для ураження фазі розгону. Це було спрямовано на те, щоб зрештою замінити архітектуру, що базується на кінетичних перехоплювачах, яку автори СОІ вважали недосконалою, – пишуть автори доповіді. – Розробники СОІ дійшли висновку, що серйозною проблемою залишиться доступне масове виробництво систем ракет-носіїв для обслуговування космічного розгортання».
«Проект СОІ викликав багато глузливої риторики, його називали «Зоряні війни», – згадує генерал Генрі Оберінг. – Але все почало змінюватися, коли технологія виправдала очікування, і ми почали бачити конкретні технологічні результати, які дали змогу ефективно будувати ПРО. Засоби поразки із космосу є необхідною еволюцією багаторівневої архітектури ПРО. Отже вихід у космос – єдиний спосіб протистояти зростаючим якісним та кількісним загрозам. Це справді єдиний ефективний спосіб забезпечити протиракетну оборону на етапі розгону».
Тут автори доповіді підходять до ключового фактора (якщо, звичайно, не брати до уваги нове брязкання ядерною зброєю з боку Путіна), який і дозволяє сьогодні повернутися до систем ПРО космічного базування: зусиллями добре відомих приватних компаній США вартість космічних запусків за останні 15 років знижено приблизно 10 разів.
Якщо Росія (і частково Китай) зробили в останні десятиліття ставку на використання старих та відпрацьованих ракет-носіїв, поступово знижуючи вартість їх виробництва та відмовившись від великих витрат на НДДКР, то реорганізація космічної галузі в США після завершення програми Space Shuttle дозволила провести справжню в космосі бюджетну революцію Саме це й дозволить нарешті без катастрофічних наслідків вивести на орбіту необхідне сузір’я протиракетних перехоплювачів.
Ціна перемоги
Доповідь наводить цікаві цифри.
«У 2004 році Американське фізичне товариство (APS) провело поглиблений аналіз вимог до угруповання космічних перехоплювачів із частковим покриттям для протиракетної оборони. Приклад угруповання складався із 1646 ракет-перехоплювачів, кожна масою 991 кілограм. У звіті пропонувалося кілька ракет-носіїв, які могли запустити перехоплювачі, такі як Delta II, Atlas V, Delta IV Heavy… Можна оцінити мінімальну вартість запуску: від 13 мільярдів доларів (з використанням Atlas V – найбільш економічний варіант, доступний на момент публікації звіту ) до 63 мільярдів доларів (з використанням Delta II, найменш економічний варіант). З використанням найекономічніших на сьогодні апаратів (Falcon 9 і Falcon Heavy) запуск такого ж угруповання коштуватиме 2.5 – 4.3 млрд доларів».
«Аналогічним чином у 2012 році Національна академія наук (NAS) випустила звіт, в якому фігурує угруповання з 650 перехоплювачів, кожен з яких важить 1796 кілограм і коштує не менше 14 мільярдів доларів, а використання Falcon Heavy коштуватиме лише 1.8 млрд доларів США. Ці дослідження важко порівнювати, оскільки вони спираються на різні моделі для оцінки ваги супутника та вартості будівництва», – наголошують автори доповіді.
Крім зниження вартості космічних запусків автори доповіді наводять і інші фактори, що уможливлюють створення швидкодіючої системи ПРО для етапу розгону:
- створення нових чутливих і виборчих датчиків,
- створення безпілотних літальних апаратів (БПЛА), здатних нести протиракети повітряного базування,
- і навіть нові розробки в лазерній техніці (втім, останнє дослідники все ж таки відносять до майбутніх етапів).
Для створення нових сенсорів, уточнює доповідь, ключовим також є технологічний прорив: освоєно виробництво нових напівпровідників з нітриду галію (GaN), які дозволяють знизити вагу радарного обладнання.
«Порівняно з попередніми матеріалами на основі арсеніду галію (GaAs), що використовувалися в підсилювачах радарів , GaN підтримує значно більш високу напругу і більшу енергоефективність. З 2004 року дозвіл інфрачервоних датчиків майже подвоївся. Радарні системи на основі GaN вже почали використовуватися збройними силами: корпус морської піхоти США отримав перші радари на основі GaN у 2018 році, а армія придбала блоки на базі GaN у 2020 році».
Повітряне базування протиракет.
«Літаки завжди були проблемою для стійких операцій з протиракетної оборони через високі експлуатаційні витрати на пілотовані польоти», – йдеться в доповіді.
Так, у 2019 році, за інформацією авторів доповіді, Бюджетний комітет Конгресу (Congressional Budget Office, CBO) спробував порахувати витрати на розміщення протиракет на винищувачах F-35.
«Експлуатаційні витрати архітектури, орієнтованої на Північну Корею, коштуватимуть 20 мільярдів. Для досягнення заявленого показника ураження (20 або більше міжконтинентальних балістичних ракет) дослідження оцінило потребу в тому, щоб від 30 до 60 літаків F-35, що несли від 120 до 240 ракет-перехоплювачів, залишалися б у постійному патрулюванні».
Зате використання сучасних БПЛА дають зовсім інші цифри.
«Наприклад, експлуатаційні витрати дрону General Atomics MQ-9 Reaper становлять трохи більше 15% вартості F-35».
Апарати, створені із застосуванням «методу активного структурного контролю, знижують вагу крил до 20 %», що важливо для створення висотних апаратів з тривалим безперервним польотом (High Altitude Long Endurance, HALE).
Підсумовуючи обговорення технологічних нововведень, Том Карако робить висновок про економічну ефективність, як ключовий чинник майбутньої ПРО.
«Система має працювати технологічно та оперативно. Вона повинна бути живучою і пережити будь-які атаки супротивника. Але вона має бути здійсненною, рентабельною. Тобто збільшення вартості захисту має бути нижчим порівняно зі збільшенням витрат при втраті внаслідок нападу. США мають розгортати економічно вигідні оборонні системи, які коштують менше, порівняно з витратами противника на розгортання засобів їх подолання з урахуванням його економічного та технічного потенціалу».
Такий підхід веде і до позитивних політичних результатів, виключаючи негативні сценарії.
«Як показало вторгнення Росії в Україну, вразливість США перед ядерним шантажем може надати рішучості авторитарним урядам і обмежити можливості США у боротьбі за мир з усіма наслідками, що випливають звідси», – йдеться в CSIS.
