Помните кадры операции «Буря в пустыне» 1991 года? Мир тогда замер у экранов телевизоров. По улицам Багдада, лавируя между минаретами и панельными многоэтажками, летела стальная сигара. Без пилота. На высоте фонарного столба. А потом филигранно ныряла в вентиляционную шахту бункера.
Это был дебют крылатой ракеты BGM-109 «Томагавк» (Tomahawk). Икона американской военной машины. Оружие, изменившее правила игры.
Многие до сих пор чешут затылок: как кусок железа без человеческих глаз умудряется пролететь до 2500 километров, стелиться над самыми верхушками сосен и в итоге попасть в форточку? Причем задумывалась эта машинерия в семидесятые годы. В эпоху, когда смартфонов не было даже в проекте, а компьютеры занимали целые залы. Навигаторов с GPS тогда тоже, представьте себе, не существовало.
Давайте сбросим завесу тайны. Никакой магии. Только изощренная физика и дьявольская смекалка инженеров.
Анатомия стального индейца
Начнем с матчасти. Что вообще летит?
Летит полуторатонный цилиндр длиной чуть больше шести метров (с учетом стартового ускорителя). Чтобы преодолеть исполинские расстояния, ракете нужен предельно экономичный мотор. Никакого прожорливого гиперзвука. В хвосте спрятан турбовентиляторный двигатель Williams F107. Этот малыш весит всего 65 килограммов. Чуть больше мешка картошки! Но он толкает ракету вперед со скоростью около 880 километров в час. Это примерно 0,74 маха. Дозвук. Крейсерский режим обычного пассажирского «Боинга».
В носовом отсеке — «подарок» для супостата. Либо полтонны обычной взрывчатки, либо ядерная боеголовка W80. Именно с ядерным (более легким) зарядом ракета способна выдать свою максимальную дальнобойность в 2500 километров. Это, на минуточку, расстояние от Москвы до Лондона. Обычные осколочно-фугасные версии бьют ближе — на 1200–1600 километров.
Но скорость и дальность — не главное. Главное — скрытность.
«Томагавк» — это апологет концепции «умный в гору не пойдет». Радары противовоздушной обороны (ПВО) светят прямо. Земля круглая. Если лететь высоко, тебя засекут за сотни верст. Поэтому ракета жмется к земле. Она идет на высотах от 30 до 50 метров. Использует складки местности. Прячется в ущельях. Выныривает из-за холмов. Радары просто не видят ее в радиолокационной тени.
А теперь главный вопрос. Как этот слепой снаряд понимает, где именно нужно повернуть за холм?
Мозг первый: Гироскопический фаталист
Первый рубеж навигации — инерциальная система (ИНС).
Звучит мудрено, но принцип прост. Внутри стоят прецизионные гироскопы и акселерометры. Они чувствуют любое, даже микроскопическое изменение скорости и направления. При старте в память ракеты закладывают точные координаты цели. Дальше ИНС просто вычисляет: «Я пролетела столько-то секунд прямо, потом повернула на пять градусов вправо».
Метод надежный, как кувалда. Его невозможно заглушить никакими средствами радиоэлектронной борьбы (РЭБ). Ракета ничего не излучает и ничего не принимает. Она нема и глуха.
Но есть нюанс. Любой гироскоп со временем накапливает ошибку. Это называется «дрейф». Через тысячу километров полета погрешность составит несколько километров. Для ядерного удара по мегаполису, может, и сойдет. А вот чтобы уничтожить конкретный мост — нет.
Нужна коррекция. И тут вступает в дело хитроумная система TERCOM.
Мозг второй: Ощупывая планету
TERCOM (Terrain Contour Matching) — это система отслеживания рельефа местности. Именно она позволяет «Томагавку» прижиматься к земле.
Работает это так. На этапе подготовки полета спутники-шпионы скрупулезно картографируют маршрут. Карту режут на квадраты (матрицы) и зашивают в бортовой компьютер ракеты в виде трехмерного профиля высот.
Во время полета ракета включает радиовысотомер. Он постоянно посылает импульсы вниз, измеряя расстояние до земли. Одновременно барометрический высотомер измеряет высоту относительно уровня моря. Вычитаем одно из другого — получаем точный профиль рельефа под брюхом ракеты в данную секунду.
Схема гениальная. Ракета подлетает к так называемому «району коррекции». Допустим, это характерная гряда холмов. Бортовой компьютер начинает сличать то, что он «щупает» радаром в реальности, с тем эталоном, что хранится в его памяти.
Как только пазл сходится, ракета понимает: «Ага! Я нахожусь точно в координатах X и Y!». Ошибка инерциальной системы обнуляется. Курс корректируется. И машина летит к следующему чекпойнту.
Гладко было на бумаге, да забыли про овраги. Система TERCOM бесполезна над морем, в голой степи или над ровной, как бильярдный стол, тундрой. Ей нужны перепады высот. Поэтому маршрут всегда прокладывают зигзагами, цепляясь за холмы и горы.
Глаза снайпера: Система DSMAC
И вот, наша стальная птица преодолела две тысячи километров. Рельеф отработан. Осталось несколько миль до цели. Скорость 800 км/ч. Высота 30 метров. Начинается терминальный (конечный) участок.
Здесь ошибка даже в десять метров означает провал миссии. Нужно бить белке в глаз. TERCOM тут уже не помощник, он слишком груб.
Пробуждается третья, самая изощренная система — DSMAC (Digital Scene-Matching Area Correlation). Это электронный глаз. Оптико-электронный коррелятор.
В носу ракеты открывается объектив камеры. В памяти компьютера уже лежат высококонтрастные черно-белые фотографии района цели. Ракета начинает лихорадочно щелкать местность под собой. Компьютер переводит снимки в матрицу из пикселей — нулей и единиц (светлое и темное). Заасфальтированная дорога темная, бетонный бункер светлый, река черная.
Происходит мгновенное наложение реального кадра на эталонный снимок. Как только картинки совпадают, ракета вычисляет свое положение с точностью до пары метров.
А если ночь? Если кромешная темень? Не беда. В арсенале «Томагавка» есть импульсная стробоскопическая подсветка. Эдакая мощнейшая фотовспышка папарацци. Она невидима для глаза (бьет в специальном диапазоне), но отлично освещает цель для камеры ракеты.
Сверкают невидимые вспышки. Процессор сводит картинки. Рули направления делают последнюю микроскопическую поправку. Хлопок. Взрыв. Конец связи.
Эволюция и современность
Вы спросите: а как же хваленый GPS?
Спутниковую навигацию встроили в «Томагавки» гораздо позже, начиная с модификации Block III (в 1993 году). GPS сильно упростил жизнь планировщикам. Больше не нужно часами высчитывать маршруты по холмам. Время подготовки к пуску сократилось с 80 часов до нескольких минут.
Но! Военные инженеры — люди параноидальные. Они прекрасно понимают, что сигнал GPS можно заглушить, подменить или просто сбить навигационные спутники. Поэтому старые добрые автономные системы ИНС, TERCOM и DSMAC никуда не делись. Они остались на борту в качестве фундаментального, несгибаемого костяка. Откажет электроника связи — ракета долетит по гироскопам и картам рельефа.
Современные версии (Block IV и V) стали еще коварнее. Теперь это не просто снаряд, а барражирующий боеприпас. Они обзавелись спутниковыми антеннами двусторонней связи.
Представьте картину. Выстрелили ракетой по штабу. А разведка докладывает: генерал уехал на другой объект. Офицер на корабле просто кликает мышкой по экрану. Легкий радиосигнал уходит в космос, оттуда — на летящую ракету. И «Томагавк», уже находясь за тысячу километров от точки старта, закладывает вираж и уходит на запасную цель. Он может кружить над полем боя часами, поджидая свою добычу, а заодно передавать видео с бортовой камеры оператору. Эдакий дрон-камикадзе стоимостью два миллиона долларов.
Резюме
Недооценивать чужое оружие — прерогатива глупцов. Крылатая ракета «Томагавк» — это шедевр технической мысли эпохи Холодной войны, который постоянно мутирует и адаптируется к новым реалиям.
Сплетение механики, радиофизики и математики позволяет этой машине находить иголку в стогу сена на другом конце континента. Прижимаясь к земле. В радиомолчании. Вслепую.
Но нет абсолютного оружия. Защита от них есть, и она постоянно совершенствуется. Современные зенитно-ракетные комплексы, загоризонтные радары и системы РЭБ научились щелкать эти стальные сигары. Впрочем, противостояние меча и щита — это тема для совершенно другой статьи.
А пока — честь и хвала инженерному гению, по обе стороны океана. Ведь законы аэродинамики едины для всех.
На этом закругляюсь, товарищи. Если вы служили в войсках ПВО или просто интересуетесь военной техникой — добро пожаловать в комментарии. Будет чертовски интересно почитать ваши мысли и армейские байки про крылатые железки. Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые разборы. До связи!