Виталий Каберник, Игорь Галабурда
За тех, кто в море
В предыдущей части мы кратко упомянули, что попытки разместить перспективную возимую РЛС Х-диапазона AN/TPY-2 везде, где только возможно, наткнулись на стену непонимания тех государств, которые должны были с радостью нарисовать на себе мишень для первого удара, то есть стать передовым фронтом обороны демократии, то есть… А впрочем, можно пофантазировать, и представить себе серию почти идентичных диалогов, которые проводили сотрудники Госдепа в различных государствах – в переводе с дипломатического на русский:
– Pozdravy, глубокоуважаемые союзники по НАТО, nabídka (что ж за язык такой, давайте уже на английском!) – предлагаем вам защиту от иранских МБР на вашей территории разместить! Вам это почти ничего не будет стоить!
– Který таких МБР?
– Иранских, очень страшных, мы вас защитим, не бойтесь!
– У Ирана есть МБР?
– Есть-есть, не сомневайтесь, наша разведка доложила точно.
– Ukaž mi prosimo.
– Какой еще указ? Данные секретные, мы показывать их не имеем права, вы только нам площадку предоставьте. Вы же нам верите?
– Тут, понимаете, русские звонили…
– Вы нам верите, или русским?
– Верим-верим, конечно, но они сказали, что долбанут…
– Это не против русских! Иранские МБР, помните?
– Так они ж разбираться не будут…
– Русских берем на себя. От них тоже защитим.
– Так и что вам надо?
– Да просто площадку для размещения РЛС. Вам это ничего не будет стоить!
– То есть вы не заплатите?
– Мы с вас не возьмем ни доллара! Только обеспечьте энергоснабжение… впрочем, мы можем даже без энергоснабжения обойтись! Выгодная сделка!
– Ну так привозите свою РЛС, обучите специалистов у нас…
– Никак не можем! РЛС секретная. И она еще не построена. По рукам?
– А нам какая выгода?
– А вы рядом бордель откройте – экономику региона поднимете. Наши специалисты это дело любят.
– Да мы бы не прочь, но русские…
– Забудьте про русских – Экономика региона! Бордель! Солидарность! И эти, как их, иранские МБР! Страшные!!!
– Понимаете, у русских совершенно нет чувства юмора в этих вопросах. Мы им что, за бордель рассказывать будем? А тут еще немцы рядом за экологию борются, тоже говорили, что нет никаких иранских МБР.
– Вы немцам верите, или нам? Иранские МБР – это угроза всей Европе!
– Promiňte, русские ближе, и они точно существуют. Можете даже не показывать ваши секретные данные – мы эти их МБР видим регулярно. Немцев, может, попросите? Бордель им предложите. А мы как-нибудь в сторонке, ладно?
– Nevděčná zvířata, (что ж за язык!) как с вами разговаривать?! Не очень-то и хотелось! Мы вас все равно защитим – у нас есть флот!
И таки да, с точки зрения политиков эпохи администрации Обамы, идея размещения РЛС ПРО в различных точках мира, которая натолкнулась на систематический отказ «союзников», быстро превратилась в идею создания элементов глобальной ПРО морского базирования, благо, море принадлежит всем, и боевые платформы могут бороздить его без нудных ограничений и договоренностей о размещении стационарных объектов ПРО на территориях партнеров по НАТО. Особенно когда Россия так нервно на эти попытки реагирует (см статью: ЕвроПРО или потенциал обезоруживающего удара?).
Политикам можно – тонкости противоракетной обороны они понимать не обязаны. Тем более, что флот США с радостью согласился на дополнительное финансирование по программе Aegis BMDS (не путать с БДСМ, хотя… позже будет понятно, что сходство имеется), то есть «Система противоракетной обороны Иджис». По одной версии Aegis – это была волшебная накидка из шкуры козы Амалтеи, которая выкормила Зевса, по другой щит из той же шкуры и меди, который Зевсу изготовил Гефест. (см. статью «Что такое Иджис»).
Тут присутствует известная путаница. Иджис всё же – БИУС – боевая информационная система корабля, так что нужно бы говорить - система ПРО на базе БИУС Aegis.
Но флот совершенно никого не захотел пускать в эту программу, и мало что хотел менять. И они были по-своему правы, здесь мы поясним, почему.
К середине 1990-х программа стратегической ПРО США существовала преимущественно на бумаге. У агентства по противоракетной обороне были проекты противоракет, кинетического перехватчика EKV, были за спиной РЛС СПРН США, планы по модернизации спутниковой группировки и концепции эшелонированной системы перехвата. У флота не было ничего, и это было обидно. Ведь флот США всегда являлся передовым эшелоном проекции силы и должен был стать первым эшелоном перехвата ракет по той простой причине, что мог оказаться ближе к рубежу пуска, чем все иные средства.
Но флот США всегда придерживался очень высокой степени независимости в разработках, а также отличался известным уровнем консервативности. Можно было бы допустить строительство специальных «противоракетных барж» – носителей перехватчиков, подобных береговым. Можно было бы строить специализированные РЛС морского базирования. Но не проще было обойтись малой кровью? Ведь у флота было более полусотни ракетных кораблей первого ранга – надо только сделать для них ракету-перехватчик с возможностями ПРО. И вот тут начались проблемы. И здесь требуется небольшое отступление в особенности морских РЛС и историю РЛС AN/SPY-1, которая является основным средством оповещения боевых кораблей первого ранга ВМС США.
Море – особый случай радиолокации. Очевидным его отличием является то, что чаще всего вокруг до горизонта простирается вода. Казалось бы, это идеальные условия – нет никакого рельефа, помех на местности. Но есть погодные условия, локальные гидрометеоры, повышенная влажность, соленость и волны.
Отражения от волн на экране РЛС при отключенной системе селекции движущихся целей.
В классических комплексах ПВО используются РЛС с разной частотой излучаемого-принимаемого сигнала. Для дальнего обнаружения и обзора пространства в дежурном режиме – сравнительно длинноволновые, с невысоким разрешением. Для точного сопровождения, селекции целей, подсвета целей и обеспечения обстрела – короткие волны с высоким разрешением, работающие в Х-диапазоне. Наземный компонент ПРО США в целом придерживался того же принципа. Но на море давно и прочно доминировала единая многофункциональная РЛС AN/SPY-1 из состава БИУС Aegis, родом из 1973 г. Этот и так перегруженный задачами радар в системе, которая отвечает практически за всё на корабле – навигацию, все виды связи, противолодочную и противовоздушную оборону, артиллерийскую стрельбу, радиоэлектронную борьбу, решили нагрузить ещё и ПРО. Вот структурная схема Иджис. Как видите, собственно радар и элементы, отвечающие за ПВО (красные прямоугольники – только малая часть системы, так что она не является системой ПВО или ПРО, а тем более ЗРК, как об этом многие обозреватели и комментаторы говорят. Это БИУС – боевая информационная система.
Структурная схема БИУС Иджис
Размещение элементов радиоэлектронного оборудования и оружия, управляемого БИУС Иджис, на эсминце класса Арли Бёрк
Радар AN/SPY-1 в процессе изготовления и монтажа на корабль.
Идея единой РЛС всегда подразумевает компромиссы. Для морских условий применения, приняв разумные ограничения по энергетике, вводной для проектирования является выбор частотного диапазона. От морской РЛС требуется минимальное рассеивание сигнала в тумане, в зоне сплошного дождя – это нужно для обеспечения максимальной дальности обнаружения целей. При этом ее частоту желательно подобрать такой, чтобы она обеспечила достаточную точность сопровождения целей для их обстрела. Здесь начинается поиск компромисса между высокоточной локацией Х-диапазона и параметрами затухания сигнала вблизи насыщенной водяными парами поверхности. РЛС с длиной волны порядка единиц сантиметров используются на море для ближней навигации, но излучаемый ими сигнал затухает на 0.1 дБ на каждый километр даже в сухой пустыне.
Затухание радиоволн в атмосфере при нормальных погодных условиях
В море, в условиях нормального уровня водяных паров (даже если пренебречь их соленостью) у поверхности затухание сигнала РЛС Х-диапазона возрастает до 10 раз, достигая децибела на километр. Но это затухание быстро стремится к нулю с увеличением длины волны. При длине волны порядка 10 см дальше увеличивать дину волны уже не имеет особого смысла – зависимость становится близкой к линейной функции от мощности сигнала. При разработке многофункциональной РЛС AN/SPY-1 американцы остановились на длине волны около 7.5 см как на разумном компромиссе между точностью и потребной мощностью для морских условий. Это так называемый S-диапазон, в котором работают микроволновые печи, ваш домашний Wi-Fi и множество других устройств связи.
Особенностью S-диапазона, которая делает его привлекательным для использования на море, является способность радиоволн таких частот отражаться от водной поверхности. Это означает, что при малых углах падения луча РЛС на рябь и волны моря он отразится и продолжит свое движение куда-то в бесконечность, не порождая паразитных отражений. Таким образом, морская МРЛС AN/SPY-1 даже без использования систем селекции движущихся целей способна не замечать помех от волн, что является очень ценным свойством. Побочным эффектом, правда, является неспособность обнаруживать цели, летящие на высоте менее 5 метров, но, во-первых, противокорабельные ракеты во времена разработки – 1970-е – так низко летать не могли, а во-вторых, система позиционирования луча все равно не может его «положить» в горизонт.
А вот с разрешающей способностью у такой компромиссной РЛС дела обстоят не лучшим образом. Платой за универсальность является фактическая неспособность к точному наведения ракет. И система флотской ПВО, опирающаяся на возможности AN/SPY-1, в качестве основной ракеты использует платформу RIM-66 Standard 1967 г. родом. Конечно, многократно модернизированную, но от этого не легче. В базе это была ЗУР с полуактивным наведением, для чего по бортам носителей были размещены станции подсвета целей, и несмотря на возможности РЛС сопровождать до 200 целей на одно полотно, обстреливать получалось не более четырех одновременно. Позже, уже в 2000-х, после модернизации ракет до уровня SM-6, их оснастили активной ГСН, что резко повысило возможности по одновременному обстрелу. Но основная РЛС флота не очень-то менялась с прогрессом – в основе своей она осталась вполне обычной для своего времени РЛС с пассивной ФАР. И на нее попытались взгромоздить задачи ПРО.
Сейчас сложно сказать, чем руководствовались разработчики, которые полагали, что можно сделать действенную систему ПРО из среднего уровня универсальной морской РЛС. Вероятно, как и в случае с наземным компонентом, полагали, что разрешающая способность РЛС не так уж важна, раз уж у нас есть кинетический перехватчик, способный распознавать цели своей матричной ГСН. Главное – забросить его на встречный курс, а там пусть сам разбирается, что поражать. Ну мы там подскажем немного, может быть. Только выяснилось, что штатный кинетический перехватчик EKV не влезает в морские пусковые.
Корабельная пусковая установка Mk. 41. Загрузка контейнера с ракетой
Штатная ячейка вертикальной пусковой установки Mk.41 имеет габаритные ограничения по калибру ракеты до 26 дюймов и по массе пакета полезной нагрузки до 1.8 тонн. Но пакет нагрузки – это не только ракета, а еще и ее пусковой стакан, обычно изготавливаемый из стали. С помощью разных ухищрений – изготовления пускового стакана намоткой из композитов, уменьшения габарита разгонной ступени, отказа от аэродинамических плоскостей управления, либо предельного сокращения их площади и др. – правдами и неправдами можно было впихнуть в ячейку противоракету стартовой массой до 1600 кг. Но диаметр кинетического перехватчика EKV, составлявший 24 дюйма, уменьшить было никак нельзя, не говоря уже о длине. Вместе с обтекателем он не влезал в габарит, и в итоге пришлось разработать другой вариант полезной нагрузки, LEAP.
Сравнительные размеры кинетических перехватчиков EKV (наземный компонент ПРО) и LEAP (морское базирование). Значительную часть объема перехватчика EKV занимают баллоны с рабочим телом для маневрирования, а у LEAP их размещать негде.
Родословная его, кстати, восходит к экспериментам по использованию рельсотронов в интересах ПРО времен СОИ – использован тот же самый кинетический поражающий элемент, но уже на ракетной тяге. И разрабатывали его тоже аж с 1985 г. Ну не пропадать же добру.
А чтобы «снизить риски» носитель для этой боевой части сделали на основе той же самой старой доброй Standard Missile SM-2ER, штатной ракеты ПВО, размещаемой на носителях системы Иджис. На нее просто поставили вместо штатной БЧ третью разгонную ступень. А систему ориентации и выхода на цель перехватчика LEAP назвали 4-й ступенью TDCAS – а ракету в целом назвали SM-3 BMD.
Сравнение ракет SM-2 и SM-3
Вообще говоря, было бы любопытно отследить, кто именно в администрации Обамы так лоббировал это недоразумение в качестве основного магистрального направления развития стратегической ПРО. Одновременно в версии Aegis Ashore ее начали продвигать партнерам в качестве новой системы защиты от несуществующих иранских МБР, и румыны купились, а поляки, видимо, даже приплатили. Но для решения своей основной задачи стратегической ПРО эта система, прямо скажем, совершенно непригодна.
Проблемы начинаются с РЛС AN/SPY-1: ее невысокого разрешения, проистекающего из использования S-диапазона, а также отнюдь не рекордного энергетического потенциала. Специализированные РЛС ПРО, которые являлись ровесниками AN/SPY-1, пакуют в одну решетку огромной апертуры от 6-8 тысяч активных излучающих элементов, каждый с независимым управлением и могут держать на луче 2.5-6 МВт. В своем классе AN/SPY-1 с ее 4096 проходными фазовращателями выглядит неплохо, но мощность ее явно уступает – в луч выдается около мегаватта.
Сравнение антенн РЛС ПРО
Сырая мощность, откровенно говоря, не связана напрямую с эффективностью работы – хорошие схемы обработки сигнала могут все радикально менять. Но это не про AN/SPY-1: даже во времена продвижения нового и гибкого решения стратегической ПРО самые смелые заявления приписывали ей способность обнаружить шарик для гольфа (любят американцы все шариками мерить, но мы для простоты скажем, что это цель с ЭПР порядка 0.05 кв.м.) на расстоянии целых… 160 км. И предполагаемую иранскую ракету в сборе на расстоянии аж в 320 км. Для стратегической ПРО показатели явно неубедительные.
Эту проблему можно было бы как-то заболтать, но уже сами американские эксперты обратили внимание на то, что веселые картинки с успешных испытаний похожи друг на друга, как две капли воды. По сути дела, перспективная морская ПРО Aegis BMD не менее шести раз испытывалась по одной и той же мишени ARAV-B, которая даже отдаленно не похожа на БЧ МБР. При этом в трети испытаний фиксировались промахи.
Серии материалов видеофиксации выхода на цель кинетических перехватчиков LEAP в ходе испытаний. Во всех тестах использована мишень, имеющая габариты и форму ступени ракеты в целом – ни разу не зафиксировано поражение отделяемой БЧ. Во всех случаях цель имеет значительную ЭПР за счет аэродинамических плоскостей достаточной для уверенного сопровождения площади.
В таких случаях в ход обычно идут заявления о том, что «концепция изменилась». Так и произошло. В новом поколении веселых картинок, демонстрирующих эшелонированную стратегическую ПРО США, морским носителем отведена роль средств поражения на активном участке траектории, первого эшелона обороны.
В первой части цикла мы уже приводили эту картинку, но есть необходимость повторить. Яндекс любезно предложил перевести её. Получилось неплохо.
Только и с этой задачей они не способны справиться, о чем мы уже писали и даже иллюстрировали анимацией в статье про ЕвроПРО. То есть чисто технически могли бы, если целью была бы медленно разгоняющаяся БРСД, а носитель был бы заранее размещен в радиусе 40-50 км от точки запуска. Но в реальности никто не собирается подгонять пусковую на берег высокий, чтобы облегчить задачи по перехвату.
Итак, подводя итоги по анализу возможностей ВМФ США в части стратегической ПРО, приходится признать их очень слабыми.
1. Многофункциональная РЛС AN/SPY-1, на которую делается основная ставка, ни в какое сравнение не идет с РЛС СПРН по дальности обнаружения целей с низкой ЭПР. По дальности они отличаются на порядок: Кобра Дейн берет на устойчивое сопровождение боевую ступень МБР с расстояния 3200 км, а корабельная AN/SPY-1 надежно сопровождает ракету целиком только с 320 км.
2. AN/SPY-1 даже при использовании самых изощренных алгоритмов обработки сигнала не способна выполнять селекцию малоразмерных целей в группе ложных – трюк, ради которого развивают и совершенствуют РЛС ПРО Х-диапазона. На сегодняшний день она уже порядком устарела: это РЛС с ПФАР не лучших энергетических характеристик, а использование S-диапазона излучения чисто физически не позволяет увеличивать разрешающую способность.
3. Используемые перехватчики обладают слабым потенциалом по энергетике, поскольку изготовлены на базе ракеты ПВО флота, а не на специализированной платформе. Сама же боевая ступень, отличаясь крайней степенью компактности, не может нести на борту достаточный запас рабочего тела для маневров в ближнем космосе. Как результат, основной траекторией пуска является высокая навесная, а досягаемость по высоте для работы по БЧ МБР заведомо недостаточна. Приемлемая дальность поражения достигается только на встречном курсе, а окно возможностей пуска при перехвате на курсовых углах исчисляется секундами.
На этом можно было бы, горестно вздохнув, закончить рассмотрение морской компоненты ПРО США со словами «вот и все у вас так». Но будем справедливы: этот элемент ПРО не является совсем уж бесполезным. Просто не стоит его называть стратегическим.
Несмотря на низкие возможности по селекции целей, РЛС морских носителей после модернизации программного обеспечения все же получили возможности по завязке траекторий баллистических ракет, а также включены в общую систему обмена информацией о запусках. То есть становятся полезным компонентом передовой разведки и выдачи первичного целеуказания для более серьезных средств поражения и сопровождения. В этой роли, при предварительном размещении в районах пуска, они прекрасно заменяют спутниковый компонент слежения SBIRS Low, который пока остается прожектом.
Несмотря на малую дальность и досягаемость по высоте малогабаритных ракет-перехватчиков морского базирования, они вполне пригодны для работы по ОТР и БРСД на большей части траектории. В этой роли, будучи размещенными в Средиземном или Красном морях, они способны кое-как обеспечивать прикрытие сухопутных баз и мест дислокации от ограниченных ракетных ударов. Особенно если целью является не отделяемая малогабаритная БЧ, а ступень устаревшей БРСД длиной метра три.
Несмотря на откровенно слабые, единственный раз на полигоне показанные возможности по перехвату БЧ МБР на среднем участке, размещение морского носителя близ побережья позволяет включить его в схему обороны отдельных объектов в качестве усиления систем терминального перехвата THAAD и Patriot PAC-3. В этой роли корабль с пачкой SM-3 на борту, пожалуй, даже сравнительно убедителен, если не жалеть ракет и закладывать по 3-4 пуска на цель. Лишних пусковых не бывает – вдруг, что-то получится?..
Видео испытаний GBI
Ну и наконец, неудачный опыт тоже был учтен. Следующее поколение морских РЛС AN/SPY-6, запланированных к использованию начиная с кораблей текущего года постройки, уже разработано с использованием АФАР, в модульной концепции. Технически, из небольших модулей можно будет набирать антенные решетки любой площади, увеличивая разрешающую способность и дальность обнаружения. Использование многочастотной АФАР, которая способна работать как в X, так и в S-диапазонах волн с мгновенной перестройкой частоты, позволит выполнять первичную селекцию целей. Правда, габаритные и энергетические ограничения в любом случае не позволят достичь дальности и разрешающей способности стационарных или возимых РЛС ПРО, но хотя бы на дальности около 500 км перехват уже можно будет осуществлять.
В ходе последних испытаний 16 ноября 2020 г. эсминец Джон Финн смог запустить ракету SM-3 Block IIA, в которую впихнули-таки «сухопутный» кинетический перехватчик EKV. И сразу же получилось поразить мишень, которая имитировала БЧ МБР, а не какую-то условную ракету. Ходят, правда, неприятные слухи, что впихнуть такой перехватчик удалось только вместо третьей разгонной ступени, а массогабарит экспериментальной ракеты потребовал переработки пусковой установки. В общем, достижение сомнительное, но для галочки надо упомянуть. Скорее всего, это было испытание, близкое к бросковому: пуск почти по вертикали без достижения проектной скорости в 4.5 км/с в рассчитанную упрежденную точку.
Чудес ведь не бывает: 22-тонный наземный перехватчик GBI, основной носитель EKV, в 10 раз тяжелее, и потенциал его при работе по МБР с 2-тонной экспериментальной легкой противоракетой как-то неловко даже сравнивать.
А к тому же новая администрация противоракетного агентства США нанесла всем этим перспективным играм в перехват добивающий удар. 29 апреля сего года принято решение прекратить разработку и совершенствование перехватчиков EKV в связи с «неспособностью критических элементов системы удовлетворить требования ТТЗ». Таким вот образом на 33-м году жизни в США поняли бесперспективность разработки концепции Brilliant Pebbles, хотя и не собираются отказываться от производства этих игрушек, пока не появится перехватчик нового поколения NGI. А тем временем до 2027 г. «не удовлетворяющие требованиям ТТЗ» перехватчики будут приниматься на вооружение, производиться и размещаться. Не спрашивайте, зачем – так надо.
А в следующей части мы как раз постараемся подробнее рассказать о «кулаках ПРО», которые и должны сбивать вражеские ракеты, несмотря на несоответствие ТТЗ. Будет интересно.
Ссылки на предыдущие части статьи
Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4 Часть 5 Продолжение Часть 7