Крейсер для орбиты: чем можно вооружить космические корабли

Космическое пространство все чаще рассматривается как полноценный театр военных действий. После объединения Военно-воздушных сил (ВВС) и Войск воздушно-космической обороны в России сформированы Воздушно-космические силы (ВКС). Появился новый вид Вооруженных сил и в США. Однако пока речь идет больше о противоракетной обороне, нанесении ударов из космоса и уничтожении космических аппаратов противника с поверхности или из атмосферы. Но рано или поздно оружие может появиться и на борту орбитальных космических кораблей. Только представьте пилотируемый «Союз» или возрожденный американский «Шаттл», несущий на борту лазеры или пушки. Такие идеи уже давно живут в умах военных и ученых. К тому же научная и не совсем научная фантастика их периодически подогревает. Поищем жизнеспособные отправные точки, с которых может начаться новая гонка космических вооружений.

С пушкой на борту 

И пусть пушки и пулеметы – последнее, о чем мы подумаем, представляя себе боевое столкновение космических кораблей на орбите, вероятно, в этом веке с них все и начнется. На самом деле, пушка на борту космического аппарата – это просто, понятно и относительно дешево, а примеры применения такого оружия в космосе уже есть. 

В начале 70-х в СССР стали всерьез опасаться за сохранность отправляемых в небо аппаратов. И было из-за чего, ведь еще на заре космической эры США начали разрабатывать спутники-инспекторы и спутники-перехватчики. Такие работы ведутся и сейчас – и здесь, и по ту сторону океана. 

Спутники-инспекторы предназначены для осмотра чужих космических аппаратов. Маневрируя на орбите, они сближаются с целью и выполняют свою работу: фотографируют спутник-цель и прослушивают его радиообмен. Далеко за примерами ходить не надо. Запущенный в 2009 году американский аппарат радиоэлектронной разведки PAN, перемещаясь по геостационарной орбите, «подкрадывается» к другим спутникам и подслушивает радиообмен спутника-цели с наземными пунктами управления. Зачастую небольшие размеры таких аппаратов обеспечивают им малозаметность, так что с Земли их зачастую принимают за космический мусор. 

Спутники на орбите

Кроме того, в 70-х в США объявили о начале работ над многоразовым транспортным космическим кораблем Space Shuttle. Челнок имел большой грузовой отсек и мог как доставлять на орбиту, так и возвращать с нее на Землю космические аппараты большой массы. В будущем в грузовых отсеках шаттлов NASA выведет на орбиту телескоп «Хаббл» и несколько модулей Международной космической станции. В 1993 году космический челнок «Индевор» (Endeavour) захватил рукой манипулятором 4,5-тонный научный спутник EURECA, уложил в грузовой отсек и вернул на Землю. Поэтому опасения, что такое может произойти с советскими спутниками или орбитальной станцией «Салют» – а она вполне могла поместиться в «кузов» шаттла, – были ненапрасными.  

Space Shuttle

Отправленная на орбиту 26 июня 1974 года станция «Салют-3» стала первым и пока последним орбитальным пилотируемым аппаратом с вооружением на борту. Под гражданским названием «Салют» скрывалась военная станция «Алмаз-2». Выгодное положение на орбите высотой 270 километров давало хороший обзор и превращало станцию в идеальный наблюдательный пункт. Станция пробыла на орбите 213 суток, 13 из которых проработала с экипажем. 

Тогда мало кто представлял, как будут проходить космические баталии. Примеры искали в чем-то более понятном – в первую очередь в авиации. Она, впрочем, и так служила донором для космических технологий. 

На тот момент никакого лучшего решения, кроме как разместить на борту авиационную пушку, придумать не могли. Ее созданием занялось ОКБ-16 под руководством Александра Нудельмана. Конструкторское бюро отмечено многими прорывными разработками в годы Великой Отечественной войны. 

«Под брюхо» станции установили 23-миллиметровую автоматическую пушку, созданную на основе авиационной скорострельной пушки конструкции Нудельмана – Рихтера Р-23 (НР-23). Ее приняли на вооружение в 1950 году и устанавливали на советские истребители Ла-15, МиГ-17, МиГ-19, штурмовики Ил-10М, военно-транспортные самолеты Ан-12 и другие машины. По лицензии производилась НР-23 и в Китае. 

Пушка конструкции Нудельмана – Рихтера Р-23 (НР-23)

Пушка крепилась жестко параллельно продольной оси станции. Наводить ее в нужную точку на цель можно было только поворачивая всю станцию. Причем делать это можно было как вручную, через прицел, так и дистанционно – с земли. 
Расчет направления и мощности залпа, требуемого для гарантированного разрушения цели, производился Программно-контрольным аппаратом (ПКА), управлявшим стрельбой. Скорострельность орудия составляла до 950 выстрелов в минуту.

Снаряд массой 200 граммов летел со скоростью 690 м/с. Пушка могла эффективно поражать цели на расстоянии до четырех километров. По утверждению свидетелей наземных испытаний орудия, залп из пушки разрывал пополам металлическую бочку из-под бензина, расположенную на дальности более километра. 

При стрельбе в космосе ее отдача была эквивалентна тяге 218,5 кгс. Но она легко компенсировалась двигательной установкой. Станция стабилизировалась двумя маршевыми двигателями тягой по 400 кгс каждый или двигателями жесткой стабилизации тягой по 40 кгс. 

Станция была вооружена исключительно для оборонительных действий. Попытка хищения ее с орбиты или даже осмотра спутником-инспектором могла бы закончиться плачевно для неприятельского аппарата. В то же время использовать 20-тонный «Алмаз-2», напичканный сложнейшей аппаратурой для целенаправленного уничтожения объектов в космосе, было бессмысленно и, по сути, невозможно. 

Станция могла защищаться от нападения, то есть от противника, самостоятельно сблизившегося с ней. Для маневров на орбите, которые позволили бы подходить к целям на расстояние точного выстрела, у «Алмаза» просто не хватило бы топлива. Да и цель его нахождения была другой – фоторазведка. По сути, главным «оружием» станции был гигантский длиннофокусный зеркально-линзовый телескоп-фотоаппарат «Агат-1». 

Агат-1

За время дежурства станции на орбите никаких реальных ее противников еще не было создано. Но все-таки орудие на ее борту было использовано по назначению. Разработчикам нужно было знать, как стрельба из пушки повлияет на динамику и вибрационную устойчивость станции. Но для этого нужно было дождаться, когда станция будет работать в беспилотном режиме. 

Наземные испытания орудия показали, что стрельба из орудия сопровождалась сильным грохотом, поэтому были опасения, что испытания пушки в присутствии космонавтов могут негативно отразиться на их здоровье. 

Стрельбы были проведены 24 января 1975 года посредством дистанционного управления с Земли перед самым сходом станции с орбиты. Экипаж к этому моменту уже покинул станцию.  Стрельба осуществлялась без мишени, снаряды, выпущенные против вектора орбитальной скорости, вошли в атмосферу и сгорели даже раньше самой станции. Станция не разрушилась, но отдача от залпа была существенной, даже несмотря на включенные в этот момент для стабилизации двигатели. Будь в этот момент на станции экипаж, он бы ее почувствовал. 

«Салют-5»

На следующие станции серии – в частности, «Алмаз-3», которая полетела под именем «Салют-5» – собирались установить уже ракетное вооружение: две ракеты класса «космос – космос» с предполагаемой дальностью поражения цели более 100 километров. Потом, правда, от этой идеи отказались. 

Военный «Союз»: пушки и ракеты 

Разработкам по проекту «Алмаз» предшествовали работы по программе «Звезда». В период с 1963 по 1968 год в ОКБ-1 Сергея Королева занимались разработкой многоместного военно-исследовательского пилотируемого космического корабля «7К-ВИ», который был бы военной модификацией «Союза» (7К). Да, того самого пилотируемого космического корабля, который эксплуатируется до сих пор и остается единственным средством доставки экипажей на Международную космическую станцию. 

Пульт космонавта космического корабля «Союз 7К-ВИ» 11К732 / Википедия

Военные «Союзы» предназначались для разных целей, и, соответственно, конструкторы предусмотрели различный набор оборудования на борту, в том числе вооружения. 

«Союз П» (7К-П), к разработке которого приступили в 1964 году, должен был стать первым в истории пилотируемым орбитальным перехватчиком. Однако вооружения на борту не предусматривалось, экипаж корабля, осмотрев вражеский спутник, должен был выйти в открытый космос и вывести спутник противника из строя, так сказать, вручную. Либо при необходимости поместив аппарат в специальный контейнер, отправить его на Землю. 

Проекты военных «Союзов»: 7К-П, 7К-ППК, 7К-Р, 7К-ВИ («Звезда»), «Союз-ВИ» (слева направо, рендер: astronautix.com)

Но от такого решения отказались. Опасаясь подобных действий и со стороны американцев, мы свои космические аппараты оборудовали системой самоподрыва. Вполне возможно, что в США пошли бы этим же путем. Рисковать жизнью космонавтов еще и здесь не захотели.  Проект «Союз-ППК», пришедший на смену «Союзу-П», уже предполагал создание полноценного боевого корабля. Ликвидировать спутники он мог благодаря восьми небольшим ракетам класса «космос – космос», размещенным в носовой части. Экипаж перехватчика состоял из двух космонавтов. Ему теперь не было необходимости покидать корабль. Осмотрев объект визуально или обследовав его с помощью бортовой аппаратуры, экипаж принимал решение о необходимости его уничтожения. Если оно принималось, то корабль удалялся на расстояние километра от цели и расстреливал ее бортовыми ракетами. 

Ракеты для перехватчика должно было делать оружейное КБ Аркадия Шипунова. Они представляли собой модификацию радиоуправляемого противотанкового снаряда, уходящего к цели на мощном маршевом двигателе. Маневрирование в космосе осуществлялось путем зажигания небольших пороховых шашек, которыми была густо усеяна его головная часть. При подлете к цели боевая часть подрывалась — и ее осколки на огромной скорости попадали в цель, уничтожая ее. 

В 1965 году ОКБ-1 поручили создать орбитальный разведчик, получивший название «Союз-ВИ», что означало «Высотный исследователь». Проект также известен под обозначениями 7К-ВИ и «Звезда». «Союз-ВИ» должен был вести визуальное наблюдение, фоторазведку, совершать маневры для сближения, а при необходимости мог бы уничтожить корабль противника. Для этого на спускаемом аппарате корабля устанавливалась уже знакомая нам авиационная пушка НР-23. Видимо, именно с этого проекта она перекочевала затем в проект станции «Алмаз-2». Здесь наводить пушку можно было, только управляя всем кораблем. 

Макет корабля 7К-ВИ. Фотографии сделаны в филиале №3 ОКБ-1 в 1967 году. Фото: ЦСКБ-Прогресс

Однако ни одного запуска военного «Союза» так и не было сделано. В январе 1968 года работы по военно-исследовательскому кораблю 7К-ВИ были прекращены, а недостроенный корабль разобрали. Причина этого – внутренние дрязги и экономия средств. Кроме того, было очевидно, что все задачи такого рода кораблей можно было поручить либо обычным гражданским «Союзам», либо военной орбитальной станции «Алмаз». Но полученный опыт не пропал даром. ОКБ-1 использовал его при разработке новых типов космических аппаратов. 

Платформа одна – вооружение разное 

В 70-х задачи уже ставились шире. Теперь речь шла о создании космических средств, способных уничтожать в полете баллистические ракеты, особо важные воздушные, орбитальные, морские и наземные цели. Работы были поручены НПО «Энергия» под руководством Валентина Глушко. Специальное постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР, которым была оформлена головная роль «Энергии» в этом проекте, так и называлось: «Об исследовании возможности создания оружия для ведения боевых действий в космосе и из космоса». 

За основу была выбрана долговременная орбитальная станция «Салют» (17К). К этому времени уже был большой опыт эксплуатации аппаратов такого класса. Выбрав ее в качестве базовой платформы, конструкторы НПО «Энергия» стали разрабатывать два боевых комплекса: один для применения с лазерным вооружением, другой – с ракетным. 

Первый назывался «Скиф». Динамический макет орбитального лазера – космический аппарат «Скиф-ДМ» – будет запущен в 1987 году. А система с ракетным вооружением получила название «Каскад».  

«Каскад» выгодно отличалась от лазерного «собрата». Она имела меньшую массу, а значит, могла быть заправлена большим запасом топлива, что позволяло ей более «свободно чувствовать себя на орбите» и осуществлять маневры. Хотя для того и другого комплекса предполагалась возможность дозаправки на орбите. Это были беспилотные станции, но предусматривалась и возможность их посещения экипажем из двух человек сроком до одной недели на кораблях «Союз». 

Динамический макет Скиф-ДМ

В целом созвездие лазерных и ракетных орбитальных комплексов, дополненное системами наведения, должно было стать частью советской системы противоракетной обороны – «анти-СОИ». При этом предполагалось четкое «разделение труда». Ракетный «Каскад» должен был работать по целям, расположенным на средневысотных и геостационарных орбитах. «Скиф» – по низкоорбитальным объектам. 

youtube.com

Отдельно стоит рассмотреть сами ракеты-перехватчики, которые предполагалось использовать в составе боевого комплекса «Каскад». Разрабатывались они, опять же, в НПО «Энергия». Такие ракеты не совсем подпадают под привычное понимание ракет. Не стоит забывать, что они на всех этапах использовались за пределами атмосферы, можно было не брать в расчет аэродинамику. Скорее они были похожи на современные разгонные блоки, применяемые для довыведения спутников на расчетные орбиты. 

raigap.livejournal.com

Ракета была очень маленькой, но достаточно энерговооруженной. При стартовой массе всего в несколько десятков килограммов она обладала запасом характеристической скорости, соизмеримой с характеристической скоростью ракет, выводящих на орбиту космические аппараты в качестве полезной нагрузки. В уникальной двигательной установке, примененной в ракете-перехватчике, использовались нетрадиционные, некриогенные виды топлива и сверхпрочные композиционные материалы. 

За рубежом и на грани фантастики 

Планы по созданию военных кораблей были и у США. Так, в декабре 1963 года общественности объявили о программе по созданию пилотируемой орбитальной лаборатории MOL (Manned Orbiting Laboratory). Станция должна была доставляться на орбиту ракетой-носителем Titan IIIC вместе с космическим кораблем «Джемини B», на борту которого должен был находиться экипаж из двух военных астронавтов. Предполагалось, что они проведут на орбите до 40 дней и вернутся на корабле «Джемини». Предназначение станции было аналогично нашим «Алмазам»: она должна была использоваться для фоторазведки. Однако предлагалась и возможность «инспекции» неприятельских спутников. Причем астронавты должны были выходить в открытый космос и приближаться к неприятельским аппаратам с применением так называемого блока маневрирования Astronaut Maneuvering Unit (AMU) – реактивного ранца, разработанного для использования на MOL. Но установка вооружения на станции не предполагалась. В космосе MOL так и не была, однако в ноябре 1966 года был запущен ее макет в паре с космическим кораблем «Джемини». В 1969 году проект закрыли. 

Изображение спускаемого аппарата «Джемини B», отстыковывающегося от MOL / Wikipedia

Были также планы по созданию и военной модификации «Аполлона». Он бы мог бы заниматься инспекцией спутников и – при необходимости – их уничтожением. На этом корабле тоже не предполагалось какого-либо вооружения. Что любопытно, для уничтожения предлагалось использовать руку-манипулятор, а не пушки или ракеты. 

Но, пожалуй, самым фантастическим можно назвать проект ядерно-импульсного корабля «Орион», предложенный компанией «Дженерал Атомикс» в 1958 году. Тут стоит упомянуть, что это было время, когда первый человек еще не полетел в космос, но первый спутник – имел место. Представления о путях освоения космического пространства разнились. Эдвард Теллер, физик-ядерщик, «отец водородной бомбы» и один из создателей атомной, был в числе основателей этой компании. 

Проект космического корабля Orion и его военная модификация Orion Battleship, появившаяся годом позже, представляла собой космический корабль массой почти в 10 тысяч тонн, приводимый в движение ядерно-импульсным двигателем. По мнению авторов проекта, он выгодно отличался от ракет на химическом топливе. Первоначально «Орион» предполагалось даже запускать с Земли – с атомного полигона Джекесс-Флетс в штате Невада. 

Orion Battleship

Проектом заинтересовалось ARPA (DARPA оно станет позднее) – Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США, отвечающее за разработку новых технологий для использования в интересах Вооруженных сил. С июля 1958 года Пентагон выделил на финансирование проекта один миллион долларов. 

Военных интересовал корабль, позволявший доставлять на орбиту и перемещать в космосе грузы массой порядка десятков тысяч тонн, осуществлять разведку, раннее предупреждение и уничтожение межконтинентальных баллистических ракет противника, электронное противодействие, а также нанесение ударов по наземным целям и целям на орбите и других небесных телах.  В июле 1959 года был подготовлен проект нового вида Вооруженных сил США: Deep Space Bombardment Force, что можно перевести как Космические бомбардировочные силы. Он предполагал создание двух постоянно действующих оперативных космических флотов, состоящих из кораблей проекта «Орион». Первый должен был нести дежурство на околоземной орбите, второй – в резерве за лунной орбитой. 

Экипажи кораблей должны были сменяться каждые полгода. Срок эксплуатации самих «Орионов» составлял 25 лет.  Что касается вооружения Orion Battleship, то оно делилось на три вида: основное, наступательное и оборонительное. Основным выступали термоядерные боеголовки W56 эквивалентом в полторы мегатонны и количеством до 200 единиц. Они запускались с помощью твердотопливных ракет, размещенных на корабле. 

Три двуствольные гаубицы «Касаба» были пусковыми установками для ядерных зарядов направленного действия. Снаряды, покинув орудие, при детонации должны были генерировать узкий фронт двигающейся с околосветовой скоростью плазмы, которая была способна поразить космические корабли противника на больших расстояниях. 

Оборонительное вооружение дальнего действия состояло из трех 127-миллиметровых корабельных артиллерийских установок Mark 42, измененных для стрельбы в космосе. Вооружение ближнего действия представляли удлиненные, 20-миллиметровые автоматические авиационные пушки M61 Vulcan. Но в итоге NASA приняло стратегическое решение, что в ближайшем будущем космическая программа станет неядерной. Вскоре и ARPA отказалось от поддержки проекта. 

Лучи смерти 

Кому-то пушки и ракеты на современных космических кораблях могут показаться старомодным вооружением. Но что есть из современного? Конечно, лазеры. Расскажем о них. 

На Земле отдельные образцы лазерного оружия уже приняты на вооружение. Например, лазерный комплекс «Пересвет», который заступил на опытно-боевое дежурство в декабре прошлого. Однако до появления военных лазеров в космосе еще достаточно далеко.  Даже в самых скромных планах военное применение такого рода оружия видится прежде всего в сфере противоракетной обороны, где целями орбитальных группировок боевых лазеров будут стартующие с Земли баллистические ракеты и их боеголовки. 

Хотя в сфере гражданского космоса лазерам открываются большие перспективы: в частности, если их применять в системах лазерной космической связи, в том числе дальней. Лазерные передатчики уже стоят на нескольких космических аппаратах. Но что касается лазерных пушек, скорее всего, первая работа, которую им поручат, будет заключаться в «обороне» Международной космической станции от космического мусора. 

Международная космическая станция

Именно МКС должна стать первым объектом в космосе, который будет вооружен лазерной пушкой. Ведь и правда станция периодически подвергается «нападениям» разного рода космического мусора. Для защиты ее от орбитального мусора необходимы маневры уклонения, которые приходится осуществлять несколько раз в год. 

Относительно других объектов на орбите скорость космического мусора может достигать 10 километров в секунду. Даже крохотный обломок несет в себе колоссальную кинетическую энергию, и его попадание в космический аппарат повлечет серьезные повреждения. Если говорить о пилотируемых кораблях или модулях орбитальных станций, то возможна и разгерметизация. По сути, это все равно что снаряд, выпущенный из пушки. 

Лазером, предназначенным для размещения на МКС, еще в 2015 году занялись ученые из Японского института физико-химических исследований. На тот момент идея заключалась в том, чтобы доработать уже имеющийся на станции телескоп EUSO. Придуманная ими система включала в себя лазерную систему CAN (Coherent Amplifying Network) и телескоп EUSO (Extreme Universe Space Observatory). На телескоп была возложена задача обнаруживать фрагменты мусора, на лазер – убирать их с орбиты. Предполагалось, что всего за 50 месяцев лазер полностью очистит 500-километровую зону вокруг МКС. 

Тестовая версия мощностью в 10 ватт должна была появиться на станции в прошлом году, а уже полноценная – в 2025-м. Однако в мае прошлого года прошла информация о том, что проект по созданию лазерной установки для МКС стал международным и в него вошли российские ученые. Об этом на заседании Совета РАН по космосу рассказал председатель экспертной группы Совета по космическим угрозам, член-корреспондент РАН Борис Шустов. 

Отечественные специалисты привнесут в проект свои разработки. По первоначальному плану лазер должен был концентрировать энергию с 10 тысяч оптико-волоконных каналов. Но российские физики предложили уменьшить число каналов в 100 раз за счет использования вместо оптоволокна так называемых тонких стержней, которые разрабатываются в Институте прикладной физики РАН. Это позволит уменьшить габариты и технологическую сложность орбитального лазера. Лазерная установка будет занимать объем в один-два кубических метра и иметь массу около 500 килограммов. 

Ключевая задача, которую необходимо решить каждому, кто занимается проектированием орбитальных лазеров, да и не только орбитальных, – найти необходимое количество энергии для питания лазерной установки. Чтобы запустить запланированный лазер на полную мощность, необходима вся электроэнергия, вырабатываемая станцией. Однако понятно, что полностью обесточить орбитальную станцию нельзя. Сегодня солнечные батареи МКС – самая большая орбитальная электростанция в космосе. Но они дают лишь 93,9 киловатта мощности. 

Наши ученые также размышляют над тем, как уложиться в пять процентов доступной энергии для выстрела. В этих целях предлагается растянуть время выстрела до 10 секунд. Еще 200 секунд между выстрелами будут уходить на «перезарядку» лазера. 

«Доставать» мусор лазерная установка будет с дистанции до 10 километров. Причем уничтожение фрагментов мусора не будет выглядеть так же, как в «Звездных войнах». Лазерный луч, попадая на поверхность крупного тела, заставляет его вещество испаряться, в результате чего образуется слабый поток плазмы. Затем, вследствие принципа реактивного движения, фрагмент мусора приобретает импульс, а если лазер «бьет в лоб», то осколок будет замедляться и, потеряв скорость, неизбежно войдет в плотные слои атмосферы, где и сгорит.