Пуля для ракеты

По материалам публикаций на сайте газеты «Советская Россия».

«Россия запустила ракету «Авангард» с гиперзвуковыми боевыми блоками», «США назвали гиперзвуковое оружие России значительной угрозой», «США выходят из ДРСМД», «Эксперименты с американской ПРО на орбите начнутся уже в 2021–2022 гг.», «Трамп разместит новые станции перехвата ракет на Аляске».

И это лишь часть заголовков, с коими может ознакомиться всякий, кто заглянет ныне в интернет. Не отстает и российское телевидение. 22 января с.г. в программе «Большая игра» российские политологи совместно с американскими обсуждали реанимацию рейгановских «звездных войн». Говорили по большей части о политике. И лишь российский эксперт Мураховский сделал замечание иного рода: «Для уничтожения средствами ПРО одного-единственного боевого блока в настоящее время необходимы 4–5 боевых ракет». 

Взаимное гарантированное 

В 1957 г. под руководством Сергея Королева в СССР был запущен первый ИСЗ.

Тогда же, в конце 50-х гг. прошлого века, в СССР и США появились межконтинентальные баллистические ракеты (МБР) – и территория США впервые в истории стала уязвимой для «стрельбы» из-за океана, что воспринималось многими американцами достаточно болезненно. В 1993 г. в венгерском Мишкольце одна американская журналистка за ресторанным столом рассказывала о том, как, будучи школьницей, во время тренировок, практиковавшихся в ее школе, пряталась «от русских ракет» под партой. Прятаться под партой ей не нравилось.
В 1972 г. между СССР и США был подписан договор об ограничении систем ПРО, в основу которого был положен принцип взаимного гарантированного уничтожения. Прятаться под партами – как американским детям, так и советским – более не требовалось. Договор зафиксировал обязательства сторон отказаться от создания, испытания и развертывания систем или компонентов ПРО морского, воздушного, космического или мобильного наземного базирования, а также не создавать системы ПРО для всей территории страны. Каждая из договаривающихся сторон обязалась иметь не более двух систем ПРО (вокруг столицы и в районах сосредоточения пусковых установок МБР). Позже, в июле 1974 г., по дополнительному протоколу к этому договору каждой стороне было разрешено иметь только одну такую систему (для СССР это был Московский регион, для США – военная база Гранд Форкс).

Но кто же из «больших» западных политиков был готов надолго согласиться с вышеназванным принципом? И президент США Рональд Рейган в 1983 г. обнародует Стратегическую оборонную инициативу (СОИ), вошедшую в международный лексикон под названием «звездные войны». Ничего звездного в СОИ не было. Инициатива была основана на использовании в ПРО технических устройств, рожденных в физических лабораториях (в частности, рельсотронов), в деталях которых не до конца разобрались еще и сами физики. Провозглашение СОИ не помешало США подписать с СССР в 1987 г. договор о ликвидации ракет среднего и меньшего радиусов действия (ДРСМД) – обе стороны по ряду причин опасались таких ракет не менее, чем МБР.

СОИ Рональда Рейгана практических результатов при президентстве Рейгана не дала и в начале 90-х гг. прошлого века де-факто прекратила свое существование. В немалой степени из-за ухода в 1991 г. с мировой сцены Советского Союза, а значит, и холодной войны между США и СССР. Однако работы по отдельным компонентам СОИ были в США продолжены (без лишнего политологического шума).

С принципом взаимного гарантированного уничтожения публично не согласился президент США Джорж Буш – младший, заявив: «Мы должны стремиться к безопасности, основанной на чем-то большем, нежели мрачная посылка «взаимного гарантированного уничтожения». Именно при Буше-младшем в 2001 г. США односторонне вышли из договора об ограничении ПРО.

Ну а теперь, кинув и Брежнева, и Горбачева, США выходят и из ДРСМД. Оправдание простое: ракетами среднего и меньшего радиусов действия обзавелись уже многие государства. А НАТО весьма агрессивно приблизило такие ракеты к российской территории, в то время как население США от этого приближения свою безопасность отнюдь не увеличили. Ну, а интернет вовсю цитирует покойного русофоба Збигнева Бжезинского, бывшего при президенте Джимми Картере советником по нацбезопасности: «Мы уничтожили Советский Союз, уничтожим и Россию… Православие – главный враг Америки… Россия после распада СССР – не партнер США, а клиент… Россия может иметь любые ракеты, но новые русские миллиардеры размещают свои деньги не в России… а в Лондоне, на Кипре, на Каймановых островах». Читай: в банках, контролируемых США.

Тем самым по части ПРО в настоящее время американские руки развязаны полностью – никаких договоров плюс агрессивная риторика. А свои доллары США продолжают печатать. Что позволяет Дональду Трампу заявлять, что денег у него больше, чем у любого потенциального конкурента США. Так что и договориваться с кем-либо у США нет никакого резона.

Рельсотронное обострение

Исследование элементов ПРО, согласно техническим идеям, что были сформулированы в американской СОИ, продолжилось и в XXI веке. Весной 2016 г. то ли потому, что кому-то захотелось приобрести международную известность накануне президентских выборов в США, то ли денег, отпускаемых правительством США на подобные разработки, кому-то показалось недостаточно, американский канал Fox News сообщил о разработке в США очередного рельсотрона, представленного как новое сверхмощное оружие. Что породило в России волну газетно-журнальных публикаций и теледебатов, в которых, казалось, участвовали все, кроме тех, кто этими рельсотронами в СССР (России) действительно занимался. Сайт www.mk.ru, например, сенсационно воскликнул: «Электромагнитное оружие не за горами!» Осталось неизвестным, откуда модераторы сайта узнали, что рельсотрон – это электромагнитное оружие.

Но вот какая штука: Fox News сообщил о разработке и испытании не космического, а корабельного рельсотрона, то есть поведал публике о снарядах, летящих с космической скоростью в обычной (плотной) атмосфере. В то время как любой человек, знакомый с аэродинамикой, может легко прикинуть, как уменьшается скорость снаряда, движущегося в атмосфере с космической скоростью (скажем, 8 км/с). Снаряд настолько быстро теряет свою скорость, что очень скоро становится обычным артиллерийским, а никаким не рельсотронным. Кому нужны такие снаряды и такие рельсотроны? И возникает подозрение: не был ли информационный вброс канала Fox News обычным для современных западных СМИ фейком – попыткой проверить образовательный уровень наших нынешних журналистов и политологов, а заодно и лиц, принимающих решения?

А где были наши академики? 

Рельсотрон – устройство простое: два длинных параллельных электрода (рельса), между которыми помещается замыкающая рельсы токопроводящая (металлическая) перемычка. И если подключить рельсы к источнику сильного тока, то под действием силы Ампера, известной уже школьникам, перемычка придет в ускоренное движение вдоль рельсов. Такие рельсотроны известны с 30-х гг. прошлого века, и обычно они работали при атмосферном давлении, но давали скорость снарядов не выше артиллерийских.

1957 год вошел в историю науки не только как год запуска первого ИСЗ, но и как год публикации в главном советском физическом журнале (ЖЭТФ) статьи академика Арцимовича с соавторами «Электродинамическое ускорение сгустков плазмы». В выполненных авторами экспериментах использовался рельсотрон, помещенный в глубокий вакуум, а роль перемычки играла тонкая металлическая проволочка, превращаемая в плазму электрическим взрывом. Научный авторитет Льва Арцимовича был столь высок, что в ускорении плазмы силой Ампера (магнитным давлением) никто и не усомнился, хотя отождествлять плазменный рельсотрон с обычным с точки зрения чистой физики было крайне некорректно (совершенно разные физические процессы). В 1961 г. указанная работа вошла в известную монографию академика под названием «Управляемые термоядерные реакции». А в последующие годы предложенная им модель выплеснулась на страницы учебников, справочников и энциклопедических изданий, сочиненных уже не Арцимовичем (он ушел из жизни в 1973 г.), в результате чего и превратилась в СССР в общепризнанную (электромагнитную) парадигму.

Однако рельсотронами в СССР занимался не только академик Арцимович. В конце 70-х гг. прошлого века мною (с коллегами по Истринскому филиалу ВНИИЭМ) посредством специальных экспериментов было показано, что применение модели Арцимовича к импульсным плазменным ускорителям эрозионного типа (а они практически все были такого типа – взрывом проволочек для получения плазмы после Арцимовича не занимался никто) несовместимо с фундаментальным для физики законом сохранения импульса. Эта работа была опубликована в журнале АН СССР «Теплофизика высоких температур» в 1980 г. (№5) под вызывающим (для академиков) заголовком «Экспериментальное доказательство неэлектродинамического характера ускорения эрозионной плазмы в импульсных плазменных ускорителях» (авторы Осадин Б.А., Аватинян Г.А., Иванов Г.В., Стечкин В.И.).
По сути же, в указанной работе была открыта ранее неизвестная сила: во-первых, действующая на диэлектрическую (а не на металлическую) плазмообразующую перемычку (вставляемую между рельсами) в антиамперовом направлении; во-вторых, многократно превышающая силу Ампера при том же разрядном токе; в третьих, способная ускорять не металлические, а диэлектрические снаряды или металлические снаряды в диэлектрической оболочке.

Надо отдать должное американским физикам: на советские (истринские) эксперименты они отреагировали незамедлительно, причем вполне по-американски, то есть без ссылки на названную выше более раннюю публикацию. В 1982 г. группа исследователей из Лос-Аламоса и Ливермора (Hawke R.S., Brooks A.L., Fowler C.M., Peterson D.R.) в журнале AIAA Journal сообщила о разгоне небольшого танталового диска в поликарбонатной обойме до второй космической скорости, то есть до 11 км/c. Ну а в следующем году мир узнал об американской СОИ, в которой рельсотронам было отведено особое место.

Следом в СССР началась горбочевская перестройка, и советские исследования сильноточной импульсной плазмы, коими в 60–70-х гг. прошлого века занимались многие советские НИИ и вузы, были фактически остановлены. Не интересовалась ими и постсоветская Россия (за исключением разве что Шатурского филиала Института высоких температур РАН, где в свою очередь не интересовались диагностикой импульсной плазмы и поклонялись все той же модели Арцимовича).

В 2015 г., открыв свежий том 26 новой Большой Российской Энциклопедии (стр. 331), издававшейся в постсоветской России под руководством бывшего президента РАН Юрия Осипова, любой читатель мог запросто ознакомиться с моделью Арцимовича как с истиной в последней инстанции. Что и доказывает, что научное время в 80-х гг. прошлого века в России остановилось. Ничего тут не изменилось ни при президенте РАН В.Е. Фортове, ни при президенте РАН А.С. Сергееве. После Мстислава Келдыша нашей академической науке на президентов не везет.

И потому читателей, заинтересовавшихся плазменными рельсотронами, я вынужден отослать к своим последним статьям, опубликованным в журнале «Актуальные проблемы современной науки» (№2, 2016 г., стр. 213–226; №6, 2016 г., стр. 163–176 и №3, 2018 г., стр. 57–71). Без знакомства с этими статьями, то есть пользуясь лишь источниками советских времен и изданиями РАН, невозможно понять, каким образом американские рельсотроны ускоряют до космических скоростей не металлические, а диэлектрические снаряды. И почему эти рельсотроны были включены в американскую программу СОИ.

Три идеи возможной ПРО

Радиус земного шара более 6000 км, в то время как толщина земной атмосферы всего лишь около 100 км. На высоте 120 км давление атмосферы составляет 2,10–5 мм рт. ст. – практически глубокий вакуум. И к Москве, и к Нью-Йорку космос гораздо ближе, чем Нью-Йорк к Москве или Москва к Нью-Йорку. Что же касается облаков, то выше 9 км над поверхностью Земли их не бывает. И потому первая идея СОИ заключалась в том, чтобы поднять и устройства наблюдения за взлетающими ракетами противника, и устройства поражения этих ракет с поверхности Земли в ближний космос. Ну да, одного спутника тут маловато, но запустить в ближний космос лишний ИСЗ давно не проблема. Задумавшись о размещении элементов ПРО в космосе, США уже не могли не выйти из договора по ПРО.

Вторую идею можно сформулировать так: любая ракета, пока она не израсходовала свое рабочее тело, – это не что иное, как бочка, наполненная ВВ (взрывчатым веществом). Тут не все однозначно: в разных ракетах используется ракетное топливо разного состава. Жидкое ракетное топливо (окислитель и горючее) может запасаться в разных баках. Но современные боевые ракеты используют по большей части монотопливо (твердое или жидкое), в котором окислитель и восстановитель – одно и то же вещество. «Сочинением» такого (смешанного) топлива занимаются химики.

Третья идея – это известная и химикам, и физикам детонация ВВ, сопровождающаяся быстрым выделением теплоты и распространяющаяся в объеме ВВ с постоянной скоростью, превышающей скорость звука в данном ВВ. Детонация представляет собой комплекс мощной ударной волны и следующей за ее фронтом зоны химического превращения вещества (в данном случае монотоплива ракеты). Скорость детонационной волны постоянна для каждого ВВ и достигает 1–3 км/c в газовых смесях и 8–9 км/c в конденсированных ВВ. Для возбуждения детонации и понадобился американцам рельсотрон, стреляющий снарядами с космическими скоростями.

Ну а далее: следим за верхним слоем атмосферы Земли с низкоорбитального ИСЗ. И как только «ненужная» ракета выныривает из атмосферы, засекаем ее, ведем и наводим на нее свой космический рельсотрон. Убедились в правильности наведения – стреляем. Небольшой, но высокоскоростной снаряд (космическая пуля) без труда пробивает обшивку ракеты и оказывается в объеме ракетного топлива (ВВ). Детонационная волна разносит и ракету, и все ее содержимое, включая боевые блоки. Подобный мощный взрыв в космосе земляне не услышат, поскольку в вакууме звука нет.

Примерно так в 80-х гг. прошлого века представляли себе творцы СОИ функционирование одного из своих творений.

Решит эксперимент 

Занятна позиция, с которой наши политологи критикуют ныне «большую» космическую игру США: вышли, мол, без объяснений из двух ракетных договоров, да еще односторонне – ай-яй-яй как нехорошо! А вы чего ожидали, господа хорошие?

Сначала вам рассказали о возможности быстрого разгона небольших диэлектрических снарядов до космических скоростей. Но вам это было непонятно, поскольку в вашем школьном сознании это не укладывалось. Затем набросали контуры будущей ПРО, а вы заявили, что такая ПРО невозможна. Вот если 4–5 ракет против одного боевого блока, тогда мы понимаем. А тут не поймешь что. Наконец вас (нас) «проверили» информационным вбросом Fox News об американском корабельном рельсотроне. А вы (мы) чем ответили «проверяющим»? Новой Большой Российской Энциклопедией, списанной с Большой Советской?

Ну, и с вами (нами) стало неинтересно разговаривать. А заключенные ранее ракетные договора для США стали помехой на пути американского движения к новой ПРО – и США договора отбросили, как старый хлам. А заодно предложили России новую гонку в одной из областей вооружений. Это действительно нехорошо. Но такова жизнь.

Означает ли это, что американцам гарантирован в рассматриваемом направлении желанный и быстрый успех? А вот это едва ли.

Шарик массой всего в один грамм, летящий со скоростью 10 км/с, обладает энергией в 50 кДж. Если КПД преобразования электрической энергии в механическую (в рельсотроне) равен 50%, для генерации такой пули потребуется 100 кДж. Все известные плазменные рельсотроны питались от батарей электрических конденсаторов, способных запасать электрическую энергию не более 0,6 кДж на килограмм массы. Если допустить, что на ИСЗ, включенном в систему ПРО, возможна конденсаторная батарея массой 10 т, она при полной зарядке будет иметь 6 Мдж, а питаемый ею плазменный рельсотрон будет способен генерировать пулю с указанной выше скоростью массой 60 г. Такая пуля и предназначена для поражения ракет посредством детонации ракетного топлива. Но надо предварительно еще и стенку ракеты прошить. А еще раньше надо в ракету попасть.

Ну да, пулю массой 60 г можно представить себе как 60 шариков по одному грамму каждый (шрапнель). Так проще и в «нежелательную» ракету попадать (хотя бы одним шариком).

Но никто в настоящее время не скажет, достаточно ли у такой пули массы и скорости, чтобы возбудить детонацию в ракетном топливе той или иной ракеты. Это и есть главный вопрос обсуждаемой ПРО, на который может ответить только широкий и тщательный эксперимент. И не обязательно космический.

Нельзя при этом не отдавать себе отчет в том, что выстрелить по ракете космический плазменный рельсотрон сможет один-единственный раз. При мощности зарядного устройства в 1 кВт батарея накопительных конденсаторов будет готова к следующему выстрелу только через 2 часа.

США обещают начать эксперименты со своей ПРО в космосе в 2021–2022 гг.? Пусть начинают – гораздо интереснее другой вопрос: когда и чем эти эксперименты закончатся?

Трамп разместит новые станции перехвата ракет на Аляске? Пусть размещает – ракеты прилетят с другой стороны.

И не лучше ли было бы, если бы уважаемый президент США занимался не космической ПРО, а достроил забор на границе США с Мексикой?

Это много проще.

Борис ОСАДИН

профессор

Подписывайтесь на нашего Telegram-бота, если хотите помогать в агитации за КПРФ и получать актуальную информацию. Для этого достаточно иметь Telegram на любом устройстве, пройти по ссылке @mskkprfBot и нажать кнопку Start. Подробная инструкция.