В финале второго сезона телесериала «Ради всего человечества» (кадр выше именно оттуда) зрители наблюдали интересную сцену, когда на безжизненных просторах Луны морпехи США и советский спецназ открыли oгoнь дрyг по дpyгу из своих космических штурмовых винтовок. Сцены с пробитыми скафандрами в этом сериале выглядят пугающе реалистично, но так ли всё происходит на самом деле?
Задумывались ли вы когда-нибудь, как теоретически выглядела бы реальная перестрелка в космосе, если бы космонавтам приходилось защитать какие-то важные научные космические станции или (условные) базы на Луне или Марсе?
Как поведут себя пули в открытом космосе, на Луне или (условном) Марсе? Что произойдет с отдачей, если вы нажмете на спусковой крючок в невесомости?
Давайте разбираться в механике ведения космических перестрелок, которые теоретически в ближайшем будущем могут перестать быть чистой фантастикой.
Пытались ли вообще стрелять в космосе?Холодная война и реальные эксперименты
Если отойти от кино и фантастики, то окажется, что тема стрельбы в космосе — не выдумка сценаристов, а вполне серьёзный вопрос, которым занимались ещё в эпоху Холодной войны.
Причина проста: первые орбитальные станции и корабли рассматривались не только как научные объекты, но и как потенциальные военные платформы. В условиях противостояния в эпоху Холодной войны СССР и США никто не исключал сценарии прямого контакта на орбите среди космонавтов.
Один хорошо задокументированный случай тестирования оружия в космосе произошел 24 января 1975 года. Когда на советской орбитальной станции «Алмаз» (ОПС-2 / «Салют-3») была установлена автоматическая пушка НР-23. Станции этой серии были военными, и конструкторы опасались атаки со стороны американских спутников-инспекторов или кораблей-перехватчиков.
Пушка была жестко закреплена вдоль корпуса станции. Чтобы прицелиться, нужно было разворачивать всю 18-тонную махину «Алмаза» с помощью маневровых двигателей. Опасаясь мощной отдачи и вибраций, которые могли повредить станцию, испытания провели дистанционно, когда экипаж уже покинул объект и возвращался на Землю. Пушка произвела программную очередь (всего было сделано около 20 выстрелов).
Чтобы компенсировать отдачу от стрельбы, в момент работы пушки одновременно включались двигатели ориентации станции.
И вот что показали такие эксперименты и расчёты:
- стрелять в вакууме можно без проблем;
- испытания признали успешными: пушка не разнесла станцию;
- главная проблема — не сама стрельба, а её последствия. Каждый выстрел создавал импульс, который начинал менять ориентацию станции. В условиях невесомости отдача от пулеметной очереди способна оттолкнуть и изменить ориентацию космического аппарата или придать ему неконтролируемое вращение. Или стрелка, если он производит выстрел.
Почему стрельба в открытом космосе и на Луне — это не то же самое, что и на Земле?
Разница кроется в шести фундаментальных факторах.
- Cкорость: На Земле пуля теряет скорость из-за сопротивления воздуха сразу после вылета из ствола, что и приводит к её торможению через несколько сотен метров. В космосе пуля после выстрела сохраняет свою начальную скорость (около 700–900 м/с для АК или M16) практически бесконечно, пока не столкнется с космической пылью или каким-нибудь астероидом.
- Перегрев: Это критический момент. На Земле ствол оружия обдувается воздухом. В вакууме конвекции нет — тепло может уходить только через прямое излучение (инфракрасный свет), что происходит крайне медленно. При стрельбе очередью ствол автомата раскалится мгновенно и не успеет остыть. В сериале «Ради всего человечества» оружие белое не для красоты — это попытка ученых отражать солнечный свет, чтобы оно не перегревалось еще до начала боя.
- Отдача: В невесомости или при слабой гравитации Луны отдача работает как реактивный двигатель. Если масса космонавта со снаряжением составляет 120 кг, а пуля весит 4 грамма и летит со скоростью 900 м/с, то по закону сохранения импульса каждый выстрел будет толкать стрелка назад. Если приклад упирается в плечо (выше центра масс человека), то отдача не просто толкнет вас назад, а начнет закручивать. Очередь из автомата превратит стрелка в беспорядочно вращающийся объект, который не может прицелиться для второго выстрела. Поэтому в сериале также показали, что режим стрельбы в таком случае был бы одиночным. Стрелять очередью в условиях Луны было бы чрезмерно сложно, а в открытом космосе и вовсе проблематично, поскольку космонавта сразу отбрасывало бы назад на несколько метров и закручивало.
- Траектория: На Земле пуля сразу после выстрела начинает падать под воздействием сильной гравитации и сопротивления воздуха, пролетая несколько сотен метров. В глубоком космосе, вдали от планет, пуля будет лететь строго по прямой, сохраняя свой вектор миллионы лет. Однако на орбите или вблизи Луны в игру вступает орбитальная механика. Хотя скорости пули (около 900 м/с) недостаточно, чтобы она стала полноценным спутником и облетела Луну целиком (для этого нужно 1680 м/с), она всё равно переходит на эллиптическую траекторию.
- Дальность: На Луне из-за отсутствия воздуха и слабой гравитации «привычная» дистанция боя увеличивается в разы. Пуля, которая на Земле упала бы через ~ несколько сотен метров, на Луне легко пролетит 5–10 километров, сохраняя убойную силу. Но если на Луне пулю рано или поздно остановит поверхность (гравитация притянет её к грунту), то во время выстрела в открытом космосе дальности пули становится запредельной. Пуля, выпущенная из автомата в глубоком космосе, будет лететь миллионы километров. Она сохранит скорость 900 м/с и через час, и через год, и через тысячу лет. Убойная сила останется точно такой же, как в метре от ствола. Однако она может замедлиться под воздействием слабой гравитации от ближайших звезд или планет, космической пыли или столкновения с астероидом.
- Звук и вспышка: На земле каждый выстрел из автомата мы не только ощущаем всем телом, но и слышим громкий хлопок. В вакууме же выстрел будет абсолютно бесшумным для окружающих, так как звуковым волнам не в чем распространяться. Сам стрелок почувствует лишь глухой удар в плечо и вибрацию через перчатки скафандра. При этом вспышка дульного пламени в темноте космоса будет казаться ослепительно яркой и четкой, так как воздух не рассеивает свет.
А если Марс? Что случится, если когда-нибудь и там люди начнут перестрелку?
Если на Луне бой происходил бы почти в чистом вакууме, то Марс — это куда более коварная среда. Формально там есть атмосфера, но по факту космонавт оказывается в условиях, которые ближе к гигантской аэродинамической трубе с разреженным газом.
Прежде всего меняется сама логика полёта пули.
Гравитация на Марсе составляет около 38% от земной — это заметно сильнее, чем на Луне, но всё ещё недостаточно, чтобы пуля быстро «падала» вниз. В результате траектория получается вытянутой и пологой: она уже не прямая, как в космосе, но и не крутая дуга, как на Земле.
На практике это означает резкое увеличение дальности.
Атмосфера Марса добавляет ещё один неожиданный фактор. Она примерно в сто раз разреженнее земной и состоит в основном из углекислого газа. С одной стороны, сопротивление воздуха почти отсутствует — пуля практически не теряет скорость и сохраняет энергию на больших дистанциях. С другой — атмосфера всё же есть, а значит появляются эффекты, которых нет на Луне.
Например, ветер. Несмотря на то что марсианские бури выглядят впечатляюще, из-за низкой плотности воздуха они ощущаются слабо. Однако для пули, летящей на километр и дальше, даже такой «лёгкий» поток становится значимым.
Звук на Марсе тоже слышен человеческому уху, но он непривычный и узнать его почти невозможно. Углекислый газ хорошо поглощает высокие частоты, поэтому привычный резкий треск выстрела исчезает. Вместо него остаётся глухой, низкий хлопок, который быстро затухает. Перестрелка перестаёт быть «громкой» и превращается в странную, приглушённую сцену, где звук не даёт привычных ориентиров и понять откуда точно он разносится, будет трудно.
Есть и менее очевидный момент — охлаждение оружия. В отличие от вакуума, на Марсе работает конвекция: газ всё-таки переносит тепло. Но делает это крайне слабо. Ствол остывает быстрее, чем в открытом космосе, но всё равно значительно хуже, чем на Земле. Это означает, что интенсивная стрельба остаётся опасной для самого оружия: перегрев никуда не исчезает, просто развивается чуть медленнее.
И наконец, поверхность. Марс покрыт мелким, сухим реголитом, по сути, пылью с острыми частицами. Во время перестрелки и беготни, пыль поднимется в воздух и из-за слабой гравитации будет оседать гораздо дольше, чем на Земле.
В результате уже после первых выстрелов вокруг стрелка может образоваться плотное облако пыли, которое не пропадёт и через несколько минут. Оно ухудшает видимость, забивает оптику и механизмы, а иногда делает прицеливание практически невозможным.
В конечном счёте космос и другие планеты ломают главное — наше чувство контроля. На Земле человек привык, что оружие подчиняется ему: ты нажал на спуск и дальше всё более-менее предсказуемо. Но за пределами Земли всё наоборот. Каждое нажатие на спуск превращает стрелка в часть физического процесса: он начинает двигаться, вращаться, терять ориентацию, а выпущенная пуля живёт собственной «жизнью», иногда дольше, чем мы могли бы себе представить.