В запоздалом послании Федеральному собранию от 1 марта 2018 несменяемый президент России уделил много внимания чудо-оружию, которым наша страна под его мудрым руководством якобы овладела на страх супостату. Политическая подоплека этой шапкозакидательской риторики очевидна. Пройдем по выступлению В.В. Путина https://news.mail.ru/politics/32715846/?frommail=1, сосредоточившись на технических вопросах.
1. «Кинжал»
«Важным стало создание высокоточного гиперзвукового авиационно-ракетного комплекса, также не имеющего мировых аналогов, испытания успешно завершены, и более того, с 1 декабря прошлого года комплекс приступил к несению опытно-боевого дежурства на аэродромах Южного военного округа», — сказал Путин.
На видео показан перехватчик МиГ-31, запускающий баллистическую ракету на внешней подвеске. Самолет этот в РФ не производится, все сделаны еще в СССР. Ракета, очевидно, есть ничто иное, как Х-32, разработка которой была начата в 80-х на основе Х-22, а закончена в конце 90-х. Идея комплекса «Кинжал», видимо, состоит в том, чтобы подвесить Х-32 на МиГ-31. Последний способен разогнать ракету до стартовой скорости около 2.5 М и поднять на высоту пуска около 20 км, что позволяет ей достичь заявленных 7 М у цели.
Ничего принципиально нового в такой системе нет. Американцы еще в конце 50-х разработали баллистическую ракету Skybolt, которая запускалась с B-52 и разгонялась до 10 M. Но в серию она не пошла из-за очевидных проблем с наведением, связанных с тем, что точка пуска не имела жесткой географической привязки, а вектор начальной скорости был точно не определен (двигатель включался после сброса с самолета). В наше время можно определить координаты ракеты по GPS, а бортовой компьютер будет корректировать ее полет. Впрочем, способность «Кинжала» точно поражать цели вроде кораблей пока ничем не подтверждается, кроме примитивной анимации. В любом случае «вставшая с колен» Россия к созданию X-32 и МиГ-31 непричастна.
Стоит заметить, что пропаганда носится со словом «гиперзвук», как дурень с писаной торбой, хотя гиперзвуковыми считаются любые ракеты, летающие быстрей 4 М. В этом нет ничего особенного! Боеголовка МБР, например, входит в атмосферу со скоростью около 20 M, которую сбрасывает вдвое, чтобы не сгореть подобно метеору. Американская ракета «воздух-воздух» AMRAAM разгоняется до 4 M, к этому несущий ее истребитель может добавить около 2 M. Вот вам и «гиперзвуковое оружие»! На самом деле данный термин является пропагандистским штампом.
2. Крылатая ракета с ядерной энергетической установкой.
«Мы начали разработку таких новых видов стратегического оружия, которые вообще не используют баллистические траектории полета при движении к цели, а значит и системы ПРО в борьбе с ними бесполезны и просто бессмысленны… Одно из них — создание малогабаритной сверхмощной ядерной энергетической установки, которая размещается в корпусе крылатой ракеты типа нашей новейшей ракеты Х-101 воздушного базирования или американского “Томагавка”, но при этом обеспечивает в десятки раз большую дальность полета, которая является практически неограниченной», — сказал Путин.
Американцы занимались исследованиями такой КР в 50-х, когда еще не было МБР и шел поиск носителя ядерного оружия, способного перелетать через материки и океаны, а также преодолевать систему ПВО. В рамках проекта Pluto предполагалось создать крылатую ракету с ПВРД, в котором поток воздуха, прошедший через диффузор, нагревается ТВЭЛами, расположенными на пути потока (ТВЭЛ — тепловыделяющий элемент, стержень с ураном). При скорости 4 М такой ПВРД мог дать достаточную тягу, чтобы приводить в движение КР.
Совершая крейсерский полет на высоте около 11 км, Pluto должен был снизиться до земли перед прорывом ПВО. Эта идея так и не была доведена до опытного образца, хотя эксперименты с ядерным ПВРД производились (его продували на стенде потоком воздуха из компрессора). Эти и другие опыты, в т.ч. в рамках программы NERVA показали, что ядерные двигатели имеют слишком короткий ресурс — ни один из них не проработал даже получаса.
Другая проблема в разработке КР и самолетов с ядерным двигателем была связана с экологией. В полете они оставляли бы за собой радиоактивный след, а эксплуатация связана с большими трудностями (к нему довольно долго нельзя приближаться после выключения). В конечном счете МБР и БРПЛ обнулили интерес к таким разработками.
И вот самодержец всея РФ заявляет о том, что КР с ядерным двигателем, имеющая габариты «томагавка», находится в стадии разработки (хотя и преподносит это так, будто оружие уже или почти готово).
Реактор на медленных нейтронах трудно сделать достаточно компактным, чтобы запихнуть в крылатую ракету с диаметром 0.5 м, оставив место для ПВРД. Дело в том, что для замедления нейтронов нужен замедлитель (например графит), заполняющий пространство между ТВЭлами. Не ясно, как скомпоновать его в активной зоне, продуваемой набегающим потоком, не повышая аэродинамическое сопротивление до неприемлемых значений (на скорости 4 М или выше, при которой ПВРД работает эффективно). Если использовать гомогенный реактор, то объем ТВЭЛов многократно возрастет, а скорость теплообмена с воздухом значительно уменьшится.
По-видимому, для уменьшения массы и габаритов нужен реактор на быстрых нейтронах, который не нуждается в замедлителе. Но возникает трудность с отражением нейтронов в зону реакции, которая открыта с двух сторон. Такие реакторы намного сложней в управлении, т.к. из-за отсутствия запаздывающих нейтронов темп цепной реакции (т.е. коэффициент размножения) может меняться очень быстро. По сути это — укрощенная ядерная бомба. Двигателей на быстрых нейтронах никогда не делали, поэтому их разработка является сложной технической проблемой.
Но допустим, что ее удалось решить. При скорости 4 М такая КР не способна летать низко над Землей, поскольку она будет подвергаться сильному нагреву. Во всяком случае, такой полет не сможет продолжаться несколько часов. Поднявшись в стратосферу ракета потеряет РЛС — малозаметность. Кроме того, ядерная КР будет «светиться» нейтронами и гамма-квантами, оставляя радиоактивный хвост. Поэтому «спрятать» ее не получится, независимо от высоты полета!
Стоит заметить, что если бы удалось создать КР, питаемую энергией деления, то это решило бы главную проблему гиперзвуковых ПВРД — неустойчивость горения.
Но нельзя ли поставить на ракету типа «томагавк» или «калибр» ТРД (или ТВРД) с ядерным реактором? Ведь именно об этом заявляет Путин! Очевидно, что здесь понадобится мини-реактор на быстрых нейтронах. Но интенсивная бомбардировка турбины и компрессора нейтронами, весьма вероятно, быстро приведет их к разрушению от «размягчения» металла (известный и физически понятный феномен). Поэтому разработка ядерного ТРД является, по-видимому, более сложной задачей, чем ПВРД.
Боевое значение такой КР, если она когда-то будет создана, является весьма сомнительным. Барражировать вблизи территории вероятного противника в мирное время ей не позволят из-за экологии (даже если удастся создать ядерный ТРД, который проработает несколько суток). Время полета из России до США займет много часов, поэтому неясно: в чем смысл таких ударов и как они помогут прорвать ПРО в начальной стадии войны? Если же в состоянии оранжевого уровня угрозы Россия отправит к берегам США ядерные КР, то такое выдвижение на передовой рубеж не пройдет незамеченным и с большой вероятностью вызовет упреждающий удар с одновременной атакой этих ракет.
Никогда прежде не было никакой информации о таких разработках! При этом ссылка на секретность не работает, поскольку путинская пропаганда всегда размахивает новостями, связанными с будущим (или воображаемым) оружием. Интернет забит ура-патриотическими анимашками про вундерваффе, которого в реальности не существует. Информационным поводом для духоподъемных заявлений становится любой, пусть даже символический эксперимент, который как-то связан с обороной. И в данном случае, возможно, был проведен какой-то показушный опыт.
Например, можно было бы отсоединить систему подачи топлива в одну из камер сгорания двигателя «Калибра» и подвести к ней тепловыделяющие трубки, через которые прокачивать жидкий натрий с температурой около 900 градусов (вблизи точки кипения) или, для большего эффекта, жидкий литий с T ~ 1 300 C. При этом двигатель способен какое-то время работать на оставшихся камерах сгорания, будучи установленным на стенде. Нагревать натрий можно в отдельной котельной установке (не в ядерном реакторе). Компрессор ТРД обеспечит подачу сжатого воздуха в отключенную камеру и, соответственно, теплоотвод от трубок. Если при работе двигателя в таком режиме в течении хотя бы одной минуты удалось зафиксировать ничтожный прирост тяги после подачи теплоносителя, то можно рапортовать о том, что схема энергоснабжения КР от реактора на быстрых нейтронах проверена экспериментом. Что-то подобное вполне могло произойти, но до реального ядерного ТРД отсюда также далеко, как до Луны пешком.
Предположения некоторых аналитиков о том, что ядерная энергоустановка для КР могла бы использовать тепло, которое выделяется в процессе излучения урана-232 (без цепной реакции), не выдерживают критики. Дело в том, что интенсивность радиоактивного альфа-распада этого изотопа всего лишь на порядок превосходит аналогичный показатель Радия-266 (примерно 70 лет период полураспада против 1 600 лет при незначительно меньшей энергии в одной реакции ~ 5 МэВ). Поскольку тепловой эффект от радия невелик (он не обжигает руки), очевидно, что уран-232 не способен питать реактивный двигатель энергией спонтанного альфа-распада.
3. Ракета «Авангард»
Это видео https://news.mail.ru/politics/32715846/?frommail=1 Путин прокомментировал фразами вроде: «Не забывайте, с нами никто по существу не хотел разговаривать. Нас никто не слушал. Послушайте сейчас».
Показан обычный пуск ракеты, а затем анимация, на которой дельтавидное тело выписывает сложную траекторию в ближнем космосе. Если такой чудо-аппарат действительно летал, то почему не показать его в реальности хотя бы издали? Ответ простой: он не летал и вообще не существует! Для таких маневров в космосе с помощью реактивной тяги потребуется больше топлива, чем для выхода на баллистическую траекторию. При этом само топливо нужно приводить в движение до того момента, как оно сгорит. А без реактивной тяги в космосе нет никакой физической возможности для маневров. Но что считать ближним космосом?
При изменении высоты с 20 км, где еще летают самолеты, до 50 км давление воздуха падает в 70 раз https://www.digitaldutch.com/atmoscalc/. Здесь самолетам уже делать нечего! Если подняться до 75 км, то давление уменьшится еще почти в 40 раз. Очевидно, что планирующий полет выше 50 — 60 км невозможен. На высоте 40 — 50 км осуществить его на гиперзвуке, вероятно, можно.
Работу в этом направлении давно ведет заокеанская DARPA, но пока супостаты получили лишь два неудачных теста в 2010 и 2011. В обоих случаях легендарная LGM-118 она же MX она же «Миротворец» в конверсионном варианте «Минотавр-4″ отправила в полет с базы Вандерберг в Калифорнии в сторону атолла Кваджелейн изделия HTV-2 (Hypersonic Technology Vechicle). Оба полета закончились потерей связи с аппаратами и нештатным падением в океан через несколько минут после отделения от носителя. В обоих случаях стабильного планирования не получилось, что было вполне ожидаемо. Отношение L/D вертикального снижения к длине горизонтального полета, характеризующее способность планировать, оценивается в 2.6:1. Тот факт, что обе HTV-2 при этом сумели пролететь по 2 — 2.5 тысяч км до падения, имея начальную высоту примерно в 160 км, обусловлен кривизной земной поверхности. Важно отметить, что в обоих случаях наблюдался нагрев обшивки до 2 000 градусов на большой высоте, потеря связи и неконтролируемое вращение. DARPA cобирается еще раз испытать аналогичный аппарат в 2019 https://www.discred.ru/2018/03/02/ssha-v-sleduyushhem-godu-ispytayut-giperzvukovoe-oruzhie/, но пока в таких экспериментах наблюдаются не столько планирующие, сколько баллистические полеты с проблематичным управлением.
Ясно, что маневрировать, как самолет, планирующая высоко в стратосфере «железяка» все равно не сможет. Даже обеспечить ее устойчивость от крена и тангажа крайне сложно, если вообще возможно за счет аэродинамики. По-видимому, для таких полетов все-таки нужна КР с гиперзвуковым ПВРД. Но проблема создания ПВРД, стабильно работающего на ~10 М, пока еще не решена. При меньшей скорости, очевидно, придется опускаться до 20 — 30 км. А это уже другая тема, близкая к ядерной КР типа Pluto.
Можно конечно помечтать о том, что гениальные российские ученые обогнали тупых американцев (хотя в США много неглупых русских). Но индикатором реального состояния нашей науки является разгромленная РАН. При Путине ученых опустили ниже плинтуса и расплодили лжеученых проходимцев. Какие могут быть прорывы в гиперзвук?! Разве лишь если сутенер небезызвестной Рыбки Алекс Лесли (он же директор Центра Интеллектуального Прогнозирования Космических Исследований при фонде «Сколково»!) что-то придумает по возвращении в Россию из тюрьмы в Таиланде.
Совершенно ясно, что в РФ не создавали вундервафлю вроде этой. Сама ее идея в анимации явно украдена в DAPPA. Миф о маневрирующих боеголовках проанализирован в статье http://extremal-mechanics.org/archives/15162.
4. Новая МБР «Сармат»
«У “Воеводы” (тяжелая межконтинентальная баллистическая ракета) дальность полета — 11 000 км, у новой системы ограничений по дальности практически нет», — отметил президент после демонстрации модели полета «Сармата».
Ограничений по дальности нет и у «Воеводы» («Сатаны»). В конверсионном варианте «Днепр» она выводит спутники на орбиту. На большинстве видео показан именно запуск «Днепра» (зеленая окраска носовой части и серый корпус, «Сатана» целиком черная). Некоторые МБР, например «Атлас» и «Титан», даже отправляли астронавтов на орбиту. Путин видимо полагает, что при длине экватора в 40 000 км нужна в 4 раза более мощная ракета. Хотя между полетом на 11 000 км и «вокруг шарика» разница очень мала.
Но был ли испытан «Сармат» в самом деле? На видео показали только выброс чего-то из шахты. Затем идет анимация, информативная ценность которой равна нулю. Очевидно, что если реальные съемки имели отношение к «Сармату», то произошло бросковое испытание, обещанное еще в 2015, а затем сдвинутое на 2016 и 2017 годы.
Бросковые испытания — это проверка системы минометного старта, при которой из шахты выбрасывается макет-болванка, оснащенный твердотопливными ускорителями для увода в сторону от точки выброса. Запуск маршевого двигателя при этом не предполагается. Для проведения такого теста достаточно иметь макет с массоразмерами будущей ракеты. Можно было просто перекрасить «Воеводу» и вышвырнуть ее из шахты. Возможно это и произошло, … если произошло хоть что-то кроме имитации.
Если бы реально была запущена новая, тяжелая МБР (первая новая МБР в России, т.к. все остальные родом из СССР), то такой триумф путинизма несомненно показали бы во всех подробностях. Вместо этого был сфабрикован примитивный мультик с кадрами 2007 года, на которых рой боеголовок направляется к Флориде. На самом деле МБР такого класса не выбрасывают боеголовки кучей, а высаживают последовательно на «остановках» — каждую на траекторию к своей цели. Именно поэтому платформа разведения называется в США автобусом (bus). Безграмотная халтура, показанная в анимации, не оставляет никаких сомнений в том, что В.В. Путин врал. Хотя, возможно, он сам поверил в сказки, придуманные Министерством Правды. В этой статье миф о «Сармате» разбирается подробно http://extremal-mechanics.org/archives/22769 .
5. Беспилотная подлодка.
«Могу сказать, что в России разработаны беспилотные подводные аппараты, способные двигаться на большой глубине, на очень большой глубине и на межконтинентальную дальность со скоростью, кратно превышающую скорость подводных лодок, торпед и всех видов даже самых скоростных надводных кораблей — это просто фантастика», — сказал Путин.
Именно, что фантастика! А точнее сказать — бред. Оставим в стороне вопрос о скорости, хотя … Даже кавитационные торпеды «Шквал», разработанные в конце 70-х, по В.В. Путину кратно остались позади. А у них, между прочим, скорость 300 км/час! Как самолет носится в глубине моря вундервафля? Хотя, что удивительного в этом? В СССР ведь не было таких «эффективных менеджеров», как сынок Рогозина, возглавивший КБ «Илюшин», или другие дети путинских бояр! Поэтому их только на «Шквал» и хватило.
Что касается межконтинентальной дальности, то каким образом найдет дорогу к цели это чудо-юдо? Ведь в морской глубине у него нет радиосвязи, чтобы привязываться к GPS. Или будет периодически всплывать для связи? Всплывать придется очень часто, но допустим, что вундервфля добралась до супостата. Здесь начинается любимая сказка ура-патриотов об искусственном цунами.
Заметим, что цунами не рождается на мелководье. Если взорвать там ядерную бомбу, то получим просто фонтан брызг и, возможно, небольшое наводнение. Вся суть цунами заключается в том, что в волновых колебаниях участвует многокилометровая толща воды до дна океана. При этом радиальная длина волны достигает сотен км, а высота ее невелика, обычно в пределах метра (многократно возрастает при выходе на мелководье). Рассмотрим относительно слабое цунами с длиной волны 50 км, высотой 1 м и глубиной океана 2 км. Радиус фронта волны пусть будет 75 км. Это означает, что вундервафлю придется взорвать за ~100 км от берега, дабы волна смогла сформироваться. Подавляющая часть энергии взрыва в таком случае будет потрачена впустую.
Исходя из потенциальной энергии воды, приподнятой волной, получим оценку энергии цунами 2*10^(17) Дж. Это эквивалентно взрыву в ~50 Мегатонн. Удвоим ее, т.к. далеко не вся энергия трансформируется в колебательное движение воды. Итак, на первый взгляд, бомба в 100 Мт способна породить умеренное цунами. Вот откуда родились эти фантазии, которым верят многие военные специалисты!
Но эту энергию нужно распределить по площади волны и в глубину до дна океана. Ядерный взрыв на это не способен. Сначала в толще воды возникнет полость, заполненная паром, затем пар вырвется в атмосферу и частично конденсируется. Полость заполнится водой, но вертикального смещения всей толщи воды при этом не произойдет. Поэтому вызвать цунами не получится.
Извержение подводного вулкана, вызывающее цунами, сильно отличается от ядерного взрыва. Там энергия выделяется с вертикальным фонтаном лавы и пепла, которые выталкивают воду наверх. Можно также предположить, что разливающаяся на большой площади дна лава создает паровую подушку, которая приподнимает слой воды. При ядерном взрыве почти вся энергия первично выделяется в виде рентгеновского излучения, которое распространяется во все стороны, нагревая воду.
Можно конечно взорвать бомбу рядом с берегом, как показано в духоподъемной анимации. Но взрыв в толще воды лишает ее таких поражающих факторов, как световое излучение и радиация. Небольшое, локальное наводнение — это намного лучше, чем мучительная смерть от ожогов и облучения. Поэтому непонятно: чем Путин пугает в этой связи американцев? Хотя для верноподданных вся эта околесица про беспилотную подлодку будет в самый раз!
6. Лазерный комплекс.
О лазерах ничего не сказано и не показано, кроме того, что они есть (кто бы мог подумать!). Этим вообще-то активно занимались в СССР. Похоже, что и здесь «вставшая с колен» Россия вытащила что-то из чулана. Поэтому оставим лазеры без комментариев.
В целом научно-технический уровень доклада Путина был чрезвычайно низким. Я бы сказал: «рассчитанным на дураков». Фокусы с примитивными анимашками, которым для убедительности предшествуют реальные кадры чего-то «вообще военного», попахивают мошенничеством. Вряд ли вся эта шапкозакидательская чушь напугает вероятного противника. Понятно, что она рассчитана прежде всего на верноподданных. Но та легкость, с который ничем не ограниченный властитель ядерной державы разглагольствует о ядерной войне, оставляет тягостное впечатление.