Предлагаю начать с простого. Почему кратеры на небесных телах всегда круглые? Ведь астероид или метеорит может врезаться в небесное тело под разными углами. Следовательно, ряд кратеров мог бы быть вытянутой формы. Но мы этого не наблюдаем. Посмотрите хотя бы на Луну. Все изученные нами кратеры в космосе круглые. Почему так? Всё дело в том, что при столкновении на высокой скорости обычного тела с другим происходит взрыв. Такой взрыв не требует порохового или тротилового заряда. Он проистекает из самой природы взаимодействия вещей, подобно тому, как упавшая в бассейн гиря провоцирует всплеск воды. Небесные тела соударяются с такой силой и скоростью, что огромная энергия взаимодействия порождает взрыв. К примеру, пластиковый мячик весом 14 грамм, разогнанный до скорости 6,6 км/с имеет вот такое разрушительное воздействие на монолитную алюминиевую плиту:
Также стоит упомянуть МКС, где даже частицы орбитального мусора представляют реальную опасность для космонавтов, вынуждая МКС постоянно маневрировать. Микроскопические частицы оставляют вполне видимые сколы на иллюминаторах, размером в 1-2 сантиметра. К примеру, это реальная фотография попадания частицы пыли в иллюминатор МКС:
Мелкие частицы космического мусора, менее одной десятой миллиметра, могут вызвать эрозию оптических поверхностей наблюдательных приборов. Это можно сравнить с обработкой пескоструйным аппаратом. Такое воздействие способно разрушить зеркала телескопов, а также снизить эффективность солнечных батарей.
Такие частицы, как кусочки краски, размером менее 1 мм, могут вызвать небольшие повреждения обшивки и иллюминаторов. Почти 100 лобовых стекол космических челноков (Информация о американских челноках на момент 2008 года) пришлось заменить из-за воздействия подобных ударов.
Объект размером до 1 см может вывести из строя научный прибор или систему контроля ориентации на спутнике. Все, что больше 1 см, может пробить защиту модулей станции и навредить экипажу, делая сквозные дыры в оборудовании станции. Все, что больше 10 см, может разделить на составляющие части спутник или космический корабль типа "Союз" (Длина -- 7,9 м) или Crew Dragon (Длина -- 8,1 м). Проще говоря, уничтожить.
Энергия подобных взаимодействий может составлять более 40 Джоулей на грамм. Это очень условно можно сравнить с энергией пули 9×19 мм Парабеллум при выстреле. Вот настолько обычная материя, разогнанная до сверхвысоких скоростей, может быть опасна. А теперь проведём мысленный эксперимент. Допустим, что с такой скоростью летит не гайка, а десятитонный вольфрамовый столб.
Проект 1950-х годов
Проект "Тор", кинетическая бомбардировка, кинетический орбитальный удар -- всё это название одного и того же проекта, который прорабатывался Boeing в 1950-х годах. Суть его заключается в следующем: берётся вольфрамовый стержень, размером с придорожный столб. Вольфрам выбирался из-за его высокой плотности. К примеру, плотность стали составляет 7,8 тонн на кубический метр, в то же время плотность вольфрама составляет 19,3 тонны на кубический метр. Этими стержнями должен был снаряжаться спутник, который оборудован механизмом их запуска. По команде спутник извлекает стержень и запускает его по вычисленной заранее траектории. Снаряд проходит сквозь атмосферу и ликвидирует цель даже на глубине в 20 метров под землёй. Форма снаряда обусловлена его сопротивляемостью атмосфере, такой стержень успешно сможет преодолеть атмосферу, не потеряв большого количества кинетической энергии (Сравнение именно с другими формами снаряда, общая потеря энергии из-за атмосферы значительна, в любом случае). Проект активно обсуждался, но работа по его реализации так не производилась.
Проекты 2003 года
Уже в 2003 году ВВС США проработали проект более серьёзно. Систему назвали Hypervelocity Rod Bundles (Связка высокоскоростных стержней). Концепция была та же: вольфрамовые стержни, длиной в 6,1 метр, диаметром в 30 сантиметров и скоростью в 10 махов (3 402 м/с или 12 250 км/ч). Другими словами, этот столб должен был лететь с орбитальной скоростью, выше скорости звука в 8,6 раз. При этом, само собой, из-за сопротивления атмосферы у стержня была бы разная скорость на орбите и в момент подлёта к цели. На орбите она оценивается в 24 маха, или 8 166 м/с (29 401 км/ч), тогда как перед самым попаданием в цель скорость становится заметно меньше, но также ужасающей -- 8,8 Маха, или 2 994 м/с (10 780 км/ч). При вхождении в атмосферу Земли стержень потеряет большую часть скорости, но оставшаяся энергия нанесет значительный ущерб. Мощность подобного удара у некоторых из предложенных версий проекта может быть сравнима с ударом тактического ядерного оружия.
Такие системы всерьёз рассматривались как бункеробойное вооружение, потому как более-менее мобильную цель такому снаряду поразить трудно. Спутник движется по геостационарной орбите, он не может застыть на одном месте, либо сильно ускориться и просто сбросить снаряд под прямым углом, поэтому для применения против мобильных целей такая система потребовала бы значительной группировки спутников на орбите. При наличии 6-8 спутников на заданной орбите цель может быть поражена в течение 12-15 минут, что составляет меньше половины того времени, которое нужно для удара межконтинентальной ракетой (25 -- 30 мин). При этом, подобная система обладает достаточной мощью, чтобы гарантированно уничтожить бункер, который смог бы выдержать удар традиционного вооружения с ядерным зарядом.
Система также могла бы быть оснащена датчиками для обнаружения приближающихся угроз и системами ликвидации этих угроз, типа противозенитных ракет или лазеров мегаваттного класса. Время между сходом с орбиты и ударом могло бы составить всего несколько минут, а в зависимости от орбит и положения на орбитах, система могла бы быть применена в любой точке планеты. Не было бы необходимости в развертывании ракет, самолетов или других транспортных средств.
В случае системы, упомянутой выше, в докладе ВВС США 2003 года, вольфрамовый цилиндр размером 6,1 на 0,3 метра, падающий со скоростью 10 Махов (3 402 м/с), имеет кинетическую энергию, эквивалентную примерно 11,5 тоннам тротила (48 ГДж). А это сопоставимо с мощностью тактического ядерного оружия.
Масса такого цилиндра сама по себе составляет 8,2 т, поэтому практическое применение системы ограничено теми ситуациями, когда другие ее характеристики дают явное и решающее преимущество. Обычная бомба/боеголовка аналогичного веса, что и вольфрамовый стержень, доставляемая традиционными средствами, обеспечивает аналогичный разрушительный потенциал и является гораздо более практичной и экономически эффективной.
Сильно вытянутая форма и большая масса снарядов предназначены для минимизации потери кинетической энергии из-за трения воздуха и максимального проникновения в твердые или заглубленные цели. Ожидается, что более крупный стержень был бы весьма эффективен для пробития заглубленных бункеров и других командно-контрольных объектов.
Против такого оружия очень трудно защититься. Оно имеет очень высокую скорость и низкую радиолокационную заметность. Запуск трудно обнаружить, а любая инфракрасная сигнатура запуска происходит на орбите, без возможности определить точное положение. Кроме того, сигнатура запуска имеет гораздо меньшую величину по сравнению с запуском баллистической ракеты.
Причины разработки проекта Hypervelocity Rod Bundles
Почему же США так заинтересованы в этом проекте? Два раза возвращались к обсуждению на высшем уровне, тратили человеко-часы высококлассных специалистов и средства на предварительное проектирование.
Этому есть 2 причины:
Во-первых, оружие, при всех своих недостатках, обладает весомыми преимуществами, которых нет у других образцов вооружения.
Во-вторых, существует договор о ограничении ядерного вооружения в космосе, по условиям которого ни одна держава не имеет право использовать космическое пространство для базирования баллистических ракет. Баллистических ракет. Про запуск вольфрамовых стержней со спутника в договоре нет ни слова.