Orbital cruiser: hvad vil udstyre rumskibe

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Det ydre rum ses i stigende grad som et fuldgyldigt teater for militære operationer. Efter foreningen af luftvåbnet (luftvåben) og luft- og rumfartsforsvaret i Rusland blev luft- og rumstyrkerne (VKS) dannet. En ny type væbnede styrker er også dukket op i USA.

Men indtil videre taler vi mere om missilforsvar, angreb fra rummet og ødelæggelse af fjendens rumfartøjer fra overfladen eller fra atmosfæren. Men før eller siden kan våben dukke op ombord på rumskibe i kredsløb. Bare forestil dig den bemandede Soyuz eller den genoplivede American Shuttle, der bærer lasere eller kanoner. Sådanne ideer har længe levet i hovedet på militæret og videnskabsmænd. Derudover varmer science fiction og ikke helt science fiction dem op med jævne mellemrum. Lad os lede efter levedygtige udgangspunkter, hvorfra et nyt rumvåbenkapløb kan begynde.

Med en kanon ombord

Og lad kanoner og maskingeværer - det sidste, vi tænker på, når vi forestiller os en kampkollision af rumskibe i kredsløb, sandsynligvis i dette århundrede vil alt begynde med dem. Faktisk er en kanon om bord på et rumfartøj enkel, forståelig og relativt billig, og der er allerede eksempler på brugen af sådanne våben i rummet.

I begyndelsen af 70'erne begyndte USSR for alvor at frygte for sikkerheden af de køretøjer, der blev sendt til himlen. Og det var på grund af det, som USA trods alt ved rumalderens begyndelse begyndte at udvikle undersøgelsessatellitter og interceptorsatellitter. Sådan et arbejde udføres nu - både her og på den anden side af havet.

Inspektørsatellitter er designet til at inspicere andres rumfartøjer. Mens de manøvrerer i kredsløb, nærmer de sig målet og gør deres arbejde: de fotograferer målsatellitten og lytter til dens radiotrafik. Du behøver ikke gå langt for eksempler. Det amerikanske PAN elektroniske rekognosceringsapparat, der blev lanceret i 2009, bevæger sig i geostationær kredsløb, "sniger sig op" på andre satellitter og aflytter målsatellittens radiotrafik med kontrolpunkter på jorden. Ofte giver den lille størrelse af sådanne enheder dem stealth, så de fra Jorden ofte forveksles med rumaffald.

Derudover annoncerede USA i 70'erne starten på arbejdet med rumfærgens genanvendelige transportrumfartøj. Rumfærgen havde et stort lastrum og kunne både levere i kredsløb og vende tilbage fra det til Jordens rumfartøj med stor masse. I fremtiden vil NASA opsende Hubble-teleskopet og adskillige moduler fra den internationale rumstation i kredsløb i rumfærgernes lastrum. I 1993 greb rumfærgen Endeavour en 4,5 tons EURECA videnskabelig satellit med sin manipulatorarm, satte den i lastrummet og returnerede den til Jorden. Derfor var frygten for, at det kunne ske med de sovjetiske satellitter eller Salyut-banestationen – og den godt kunne passe ind i rumfærgens”krop” – ikke forgæves.

Salyut-3-stationen, som blev sendt i kredsløb den 26. juni 1974, blev det første og indtil videre sidste bemandede kredsløbskøretøj med våben om bord. Militærstationen Almaz-2 gemte sig under det civile navn "Salyut". Den gunstige placering i et kredsløb med en højde på 270 kilometer gav et godt udsyn og gjorde stationen til et ideelt observationspunkt. Stationen forblev i kredsløb i 213 dage, hvoraf 13 arbejdede med besætningen.

Så var der få mennesker, der forestillede sig, hvordan rumkampe ville finde sted. De ledte efter eksempler på noget mere forståeligt - primært inden for luftfart. Hun tjente dog og så som donor for rumteknologi.

På det tidspunkt kunne de ikke finde på nogen bedre løsning, bortset fra at placere en flykanon om bord. Dens oprettelse blev taget op af OKB-16 under ledelse af Alexander Nudelman. Designbureauet var præget af mange banebrydende udviklinger under den store patriotiske krig.

"Under maven" på stationen blev der installeret en 23 mm automatisk kanon, skabt på basis af en flyvekanon med hurtig ild designet af Nudelman - Richter R-23 (NR-23). Det blev vedtaget i 1950 og installeret på sovjetiske La-15, MiG-17, MiG-19 jagerfly, Il-10M angrebsfly, An-12 militære transportfly og andre køretøjer. HP-23 blev også produceret på licens i Kina.

Kanonen blev fastgjort stift parallelt med stationens længdeakse. Det var kun muligt at rette den mod det ønskede punkt på målet ved at dreje hele stationen. Desuden kunne dette gøres både manuelt, gennem sigtet og eksternt - fra jorden.

Beregningen af retningen og kraften af den salve, der kræves for garanteret ødelæggelse af målet, blev udført af Program Control Device (PCA), som styrede affyringen. Våbenets skudhastighed var op til 950 skud i minuttet.

Et projektil, der vejede 200 gram, fløj med en hastighed på 690 m/s. Kanonen kunne effektivt ramme mål i en afstand på op til fire kilometer. Ifølge vidner fra pistolens jordprøver rev en salve fra kanonen i en halv metaltønde benzin placeret i en afstand på mere end en kilometer.

Når den blev affyret i rummet, svarede dens rekyl til et fremstød på 218,5 kgf. Men det blev let kompenseret af fremdriftssystemet. Stationen blev stabiliseret af to fremdrivningsmotorer med en trækkraft på 400 kgf hver eller stive stabiliseringsmotorer med en trækkraft på 40 kgf.

Stationen var udelukkende bevæbnet til defensiv handling. Et forsøg på at stjæle det fra kredsløb eller endda inspicere det af en inspektørsatellit kan ende i katastrofe for fjendens køretøj. Samtidig var det meningsløst og faktisk umuligt at bruge den 20 tons tunge Almaz-2, proppet med sofistikeret udstyr til målrettet ødelæggelse af genstande i rummet.

Stationen kunne forsvare sig mod et angreb, det vil sige fra en fjende, der uafhængigt nærmede sig den. Til manøvrer i kredsløb, som ville gøre det muligt at nærme sig mål på en nøjagtig skudafstand, ville Almaz simpelthen ikke have nok brændstof. Og formålet med at finde ham var et andet – fotografisk rekognoscering. Faktisk var stationens vigtigste "våben" det gigantiske langfokus spejl-linse teleskop-kamera "Agat-1".

Under stationens vagt i kredsløb er der endnu ikke skabt nogen rigtige modstandere. Alligevel blev pistolen om bord brugt til dets tilsigtede formål. Udviklerne havde brug for at vide, hvordan affyring af en kanon ville påvirke stationens dynamik og vibrationsstabilitet. Men for dette var det nødvendigt at vente på, at stationen fungerede i ubemandet tilstand.

Jordprøver af pistolen viste, at affyring fra pistolen var ledsaget af et stærkt brøl, så der var bekymring for, at test af pistolen i nærværelse af astronauter kunne påvirke deres helbred negativt.

Affyringen blev udført den 24. januar 1975 med fjernbetjening fra Jorden lige før stationen blev de-kredset. Besætningen havde allerede forladt stationen på dette tidspunkt. Affyringen blev udført uden et mål, granater affyret mod kredsløbshastighedsvektoren kom ind i atmosfæren og brændte op allerede før selve stationen. Stationen kollapsede ikke, men rekylen fra salven var betydelig, selvom motorerne i det øjeblik blev tændt for at stabilisere sig. Hvis besætningen var på stationen i det øjeblik, ville han have følt det.

På de næste stationer i serien - især "Almaz-3", som fløj under navnet "Salyut-5" - skulle de installere raketbevæbning: to missiler af klassen "rum-til-rum" med en estimeret rækkevidde på mere end 100 kilometer. Så blev denne idé imidlertid opgivet.

Militær "Union": kanoner og missiler

Udviklingen af Almaz-projektet blev forudgået af Zvezda-programmet. I perioden fra 1963 til 1968 var Sergey Korolevs OKB-1 engageret i udviklingen af det flersædede militære forskningsbemandede rumfartøj 7K-VI, som ville være en militær modifikation af Soyuz (7K). Ja, det samme bemandede rumfartøj, der stadig er i drift og er det eneste middel til at levere besætninger til den internationale rumstation.

Militære "Soyuz" var beregnet til forskellige formål, og derfor sørgede designerne for et andet sæt udstyr om bord, inklusive våben.

"Soyuz P" (7K-P), som begyndte at udvikle sig i 1964, skulle blive den første bemandede orbitale interceptor i historien. Der var dog ingen våben forudset om bord, besætningen på skibet, efter at have undersøgt fjendens satellit, måtte gå ud i åbent rum og deaktivere fjendens satellit så at sige manuelt. Eller, hvis det er nødvendigt, ved at placere enheden i en speciel beholder, send den til Jorden.

Men denne beslutning blev opgivet. Af frygt for lignende handlinger fra amerikanernes side udstyrede vi vores rumfartøj med et selvdetonationssystem. Det er meget muligt, at USA ville have fulgt samme vej. Selv her ønskede de ikke at risikere astronauternes liv. Soyuz-PPK-projektet, som erstattede Soyuz-P, antog allerede oprettelsen af et fuldgyldigt kampskib. Det kunne eliminere satellitter takket være otte små rum-til-rum-missiler placeret i stævnen. Interceptor-besætningen bestod af to kosmonauter. Det var ikke nødvendigt for ham at forlade skibet nu. Efter at have undersøgt objektet visuelt eller ved at undersøge det ved hjælp af udstyr om bord, besluttede besætningen behovet for at ødelægge det. Hvis det blev accepteret, ville skibet bevæge sig en kilometer væk fra målet og skyde det med indbyggede missiler.

Missilerne til interceptoren skulle være lavet af Arkady Shipunovs våbendesignbureau. De var en modifikation af et radiostyret anti-tank projektil, der gik til målet på en kraftig sustainer-motor. Manøvrering i rummet blev udført ved at antænde små krudtbomber, som var tæt prikket med sprænghovedet. Da man nærmede sig målet, blev sprænghovedet undermineret - og dets fragmenter ramte i høj fart målet og ødelagde det.

I 1965 fik OKB-1 besked på at skabe et orbital rekognosceringsfly kaldet Soyuz-VI, hvilket betød High Altitude Explorer. Projektet er også kendt under betegnelserne 7K-VI og Zvezda. "Soyuz-VI" skulle udføre visuel observation, fotografisk rekognoscering, lave manøvrer for tilnærmelse og om nødvendigt kunne ødelægge et fjendtligt skib. For at gøre dette blev den allerede velkendte HP-23 flykanon installeret på skibets nedstigningskøretøj. Tilsyneladende var det fra dette projekt, hun derefter migrerede til projektet med Almaz-2-stationen. Her var det kun muligt at dirigere kanonen ved at kontrollere hele skibet.

Der blev dog aldrig foretaget en eneste lancering af den militære "Union". I januar 1968 blev arbejdet på det militære forskningsskib 7K-VI indstillet, og det ufærdige skib blev demonteret. Årsagen til dette er interne skænderier og omkostningsbesparelser. Derudover var det indlysende, at alle opgaver af denne slags skibe kunne overlades enten til almindelige civile Soyuz eller til Almaz militære orbital station. Men erfaringerne var ikke forgæves. OKB-1 brugte det til at udvikle nye typer rumfartøjer.

Én platform - forskellige våben

Allerede i 70'erne blev opgaverne sat bredere. Nu handlede det om skabelsen af rumfartøjer, der er i stand til at ødelægge ballistiske missiler under flyvning, især vigtige luft-, orbital-, hav- og jordmål. Arbejdet blev overdraget til NPO Energia under ledelse af Valentin Glushko. Et særligt dekret fra CPSU's centralkomité og USSR's ministerråd, som formaliserede "Energias" ledende rolle i dette projekt, blev kaldt: "Om undersøgelsen af muligheden for at skabe våben til krigsførelse i rummet og fra rummet."

Den langsigtede orbitalstation Salyut (17K) blev valgt som grundlag. På dette tidspunkt var der allerede meget erfaring med at betjene enheder af denne klasse. Efter at have valgt det som basisplatform, begyndte designere af NPO Energia at udvikle to kampsystemer: et til brug med laservåben, det andet med missilvåben.

Den første hed "Skif". En dynamisk model af en laser i kredsløb - Skif-DM-rumfartøjet - vil blive opsendt i 1987. Og systemet med missilvåben fik navnet "Cascade".

"Cascade" adskilte sig positivt fra laseren "bror". Hun havde en mindre masse, hvilket betyder, at den kunne fyldes med en stor forsyning af brændstof, som gjorde, at hun kunne "føle sig mere fri i kredsløb" og udføre manøvrer. Selvom for det og det andet kompleks, blev det antaget muligheden for at tanke brændstof i kredsløb. Det var ubemandede stationer, men muligheden for, at en to-mands besætning kunne besøge dem i op til en uge på Soyuz-rumfartøjet var også forudset.

Generelt skulle konstellationen af laser- og missilorbitale komplekser, suppleret med styresystemer, blive en del af det sovjetiske anti-missilforsvarssystem - "anti-SDI". Samtidig blev der forudsat en klar "arbejdsdeling". Raketten "Cascade" skulle arbejde på mål placeret i mellemhøjde og geostationære baner. "Skif" - til objekter i lav kredsløb.

Separat er det værd at overveje selve interceptormissilerne, som skulle bruges som en del af Kaskad-kampkomplekset. De blev igen udviklet hos NPO Energia. Sådanne missiler passer ikke helt til den sædvanlige forståelse af missiler. Glem ikke, at de blev brugt uden for atmosfæren på alle stadier; aerodynamik kunne ikke tages i betragtning. Snarere lignede de de moderne øvre stadier, der blev brugt til at bringe satellitter ind i de beregnede baner.

Raketten var meget lille, men den havde nok kraft. Med en affyringsmasse på kun et par titusvis af kilogram havde den en karakteristisk hastighedsmargin, der kunne sammenlignes med den karakteristiske hastighed for raketter, der satte rumfartøjer i kredsløb som nyttelast. Det unikke fremdriftssystem, der blev brugt i interceptormissilet, brugte ukonventionelle, ikke-kryogene brændstoffer og kraftige kompositmaterialer.

I udlandet og på grænsen til fantasi

USA havde også planer om at bygge krigsskibe. Så i december 1963 annoncerede offentligheden et program for at skabe et bemandet kredsløbslaboratorium MOL (Manned Orbiting Laboratory). Stationen skulle leveres i kredsløb af en Titan IIIC løfteraket sammen med rumfartøjet Gemini B, som skulle transportere en besætning på to militærastronauter. De skulle bruge op til 40 dage i kredsløb og vende tilbage på Gemini-rumfartøjet. Stationens formål lignede vores "Almazy": den skulle bruges til fotografisk rekognoscering. Men muligheden for "inspektion" af fjendens satellitter blev også tilbudt. Desuden skulle astronauter ud i rummet og nærme sig fjendens køretøjer ved hjælp af den såkaldte Astronaut Maneuvering Unit (AMU), en jetpack designet til brug på MOL. Men installationen af våben på stationen var ikke tiltænkt. MOL var aldrig i rummet, men i november 1966 blev dens mock-up opsendt sammen med Gemini rumfartøjet. I 1969 blev projektet lukket.

Der var også planer om oprettelse og militær modifikation af Apollo. Han kunne være involveret i inspektion af satellitter og - om nødvendigt - deres ødelæggelse. Dette skib skulle heller ikke have nogen våben. Mærkeligt nok blev det foreslået at bruge en manipulatorarm til ødelæggelse og ikke kanoner eller missiler.

Men måske kan det mest fantastiske kaldes projektet af atomimpulsskibet "Orion", foreslået af firmaet "General Atomics" i 1958. Det er værd at nævne her, at dette var en tid, hvor det første menneske endnu ikke var fløjet ud i rummet, men den første satellit fandt sted. Idéerne om måderne at erobre det ydre rum på var forskellige. Edward Teller, en atomfysiker, "brintbombens far" og en af grundlæggerne af atombomben, var en af grundlæggerne af dette firma.

Orion-rumfartøjsprojektet og dets militære modifikation Orion Battleship, som dukkede op et år senere, var et rumfartøj, der vejede næsten 10 tusinde tons, drevet af en nuklear pulsmotor. Ifølge forfatterne af projektet kan det sammenlignes positivt med raketter med kemisk brændstof. I første omgang skulle Orion endda opsendes fra Jorden - fra Jackess Flats atomprøveanlæg i Nevada.

ARPA blev interesseret i projektet (DARPA bliver det senere) - Agenturet for avancerede forskningsprojekter i det amerikanske forsvarsministerium, ansvarlig for udviklingen af nye teknologier til brug i de væbnede styrkers interesse. Siden juli 1958 har Pentagon bevilget en million dollars til at finansiere projektet.

Militæret var interesseret i skibet, som gjorde det muligt at levere i kredsløb og flytte laster, der vejer omkring titusindvis af tons i rummet, udføre rekognoscering, tidlig varsling og ødelæggelse af fjendtlige ICBM'er, elektroniske modforanstaltninger samt angreb mod jorden mål og mål i kredsløb og andre himmellegemer. I juli 1959 blev der udarbejdet et udkast til en ny type amerikanske væbnede styrker: Deep Space Bombardment Force, som kan oversættes til Space Bomber Force. Det forudså oprettelsen af to permanente operationelle rumflåder, bestående af rumfartøjer fra Orion-projektet. Den første skulle være på vagt i lavt kredsløb om jorden, den anden - i reserve bag månens kredsløb.

Skibenes besætninger skulle udskiftes hvert halve år. Levetiden for selve Orionerne var 25 år. Hvad angår Orion-slagskibets våben, var de opdelt i tre typer: hoved, offensiv og defensiv. De vigtigste var W56 termonukleare sprænghoveder svarende til halvanden megaton og op til 200 enheder. De blev opsendt ved hjælp af raketter med fast drivmiddel placeret på skibet.

De tre Kasaba dobbeltløbede haubitser var retningsbestemte atomsprænghoveder. De granater, der forlod pistolen, efter detonation, skulle generere en smal front af plasma, der bevægede sig med næsten lys hastighed, som var i stand til at ramme fjendtlige rumskibe på lange afstande.

Den langtrækkende defensive bevæbning bestod af tre 127 mm Mark 42 flådeartilleriophæng modificeret til skydning i rummet. Kortrækkende våben var de aflange, 20 mm M61 Vulcan automatiske flykanoner. Men i sidste ende tog NASA en strategisk beslutning om, at rumprogrammet i den nærmeste fremtid vil blive ikke-nukleart. Snart nægtede ARPA at støtte projektet.

Dødsstråler

For nogle kan våben og raketter på moderne rumskibe virke som gammeldags våben. Men hvad er moderne? Lasere, selvfølgelig. Lad os tale om dem.

På Jorden er nogle prøver af laservåben allerede blevet taget i brug. For eksempel Peresvet-laserkomplekset, der tiltrådte eksperimentel kamptjeneste i december sidste år. Der er dog stadig lang vej til fremkomsten af militære lasere i rummet. Selv i de mest beskedne planer ses den militære brug af sådanne våben primært inden for missilforsvar, hvor målene for orbitale grupperinger af kamplasere vil være ballistiske missiler og deres sprænghoveder affyret fra Jorden.

Selvom lasere inden for det civile rum åbner store perspektiver: især hvis de bruges i laserrumkommunikationssystemer, herunder langdistancesystemer. Flere rumfartøjer har allerede lasersendere. Men hvad angår laserkanoner, vil det første job, de vil blive tildelt, sandsynligvis være at "forsvare" den internationale rumstation fra rumaffald.

Det er ISS, der skulle blive det første objekt i rummet, der er bevæbnet med en laserkanon. Faktisk er stationen periodisk udsat for "angreb" af forskellige slags rumaffald. For at beskytte det mod kredsløbsrester kræves undvigemanøvrer, som skal udføres flere gange om året.

Sammenlignet med andre objekter i kredsløb kan hastigheden af rumaffald nå 10 kilometer i sekundet. Selv et lille stykke affald bærer enorm kinetisk energi, og hvis det kommer ind i et rumfartøj, vil det forårsage alvorlig skade. Hvis vi taler om bemandede rumfartøjer eller moduler af orbitale stationer, så er trykaflastning også mulig. Faktisk er det som et projektil affyret fra en kanon.

Tilbage i 2015 tog forskere fra Japan Institute for Physical and Chemical Research laseren, designet til at blive placeret på ISS. På det tidspunkt var tanken at modificere det EUSO-teleskop, der allerede var tilgængeligt på stationen. Systemet, de opfandt, omfattede et CAN (Coherent Amplifying Network) lasersystem og et Extreme Universe Space Observatory (EUSO) teleskop. Teleskopet havde til opgave at detektere affaldsfragmenter, og laseren havde til opgave at fjerne dem fra kredsløb. Det blev antaget, at laseren på kun 50 måneder ville rydde fuldstændig 500-kilometer-zonen omkring ISS.

En testversion med en kapacitet på 10 watt skulle dukke op på stationen sidste år, og allerede en fuldgyldig en i 2025. Men i maj sidste år blev det rapporteret, at projektet med at skabe en laserinstallation til ISS var blevet internationalt, og russiske videnskabsmænd var inkluderet i det. Boris Shustov, formand for ekspertgruppen i Council on Space Threats, korresponderende medlem af det russiske videnskabsakademi, talte om dette på et møde i RAS Council on Space.

Indenlandske specialister vil bringe deres udvikling til projektet. Ifølge den oprindelige plan skulle laseren koncentrere energi fra 10 tusind fiberoptiske kanaler. Men russiske fysikere har foreslået at reducere antallet af kanaler med en faktor 100 ved at bruge såkaldte tynde stænger i stedet for fibre, som er ved at blive udviklet på Institute of Applied Physics ved det russiske videnskabsakademi. Dette vil reducere størrelsen og den teknologiske kompleksitet af orbitallaseren. Laserinstallationen vil optage et volumen på en eller to kubikmeter og have en masse på omkring 500 kg.

Nøgleopgaven, der skal løses af alle, der beskæftiger sig med design af orbitallasere, og ikke kun orbitallasere, er at finde den nødvendige mængde energi til at drive laserinstallationen. For at affyre den planlagte laser med fuld effekt er al den elektricitet, der genereres af stationen, nødvendig. Det er dog klart, at det er umuligt helt at deaktivere orbitalstationen. I dag er ISS solpaneler det største orbitale kraftværk i rummet. Men de giver kun 93,9 kilowatt strøm.

Vores videnskabsmænd overvejer også, hvordan man holder sig inden for fem procent af den tilgængelige energi til et skud. Til disse formål foreslås det at strække skudtiden til 10 sekunder. Yderligere 200 sekunder mellem skud vil tage at "genoplade" laseren.

Laserinstallationen vil "tage ud" affaldet fra en afstand på op til 10 kilometer. Desuden vil ødelæggelsen af affaldsfragmenter ikke se det samme ud som i "Star Wars". En laserstråle, der rammer overfladen af et stort legeme, får dets stof til at fordampe, hvilket resulterer i en svag plasmastrøm. Derefter, på grund af princippet om jetfremdrivning, får affaldsfragmentet en impuls, og hvis laseren rammer panden, vil fragmentet bremse og, ved at miste hastighed, vil det uundgåeligt komme ind i de tætte lag af atmosfæren, hvor det vil brænde.