Большие корабли и великие амбиции: каким мог быть космический флот США
Большие корабли и великие амбиции: каким мог быть космический флот США
Данный материал выкладывается на сайт из блога коллег The same Fonzeppelin и youROKer-а на сайте warhead.su.
Содержание:
Человечеству далеко до покорения космоса даже сейчас, а в середине двадцатого века делались лишь первые шаги. Но это не мешало американским инженерам уже тогда задуматься, каким может быть настоящий космический флот. Небольшими космическими истребителями и бомбардировщиками дело не ограничилось, и на чертежах появились настоящие космические линкоры и крейсера.
Космический линкор «Орион»
«Беззвучно полыхая огнями маневровых двигателей, огромный атомно-импульсный дредноут USS „Кёртис Лемэй“ неумолимо надвигался на советскую лунную базу. С оборонительных батарей базы непрерывно стартовали противокосмические ракеты — и почти тут же вспыхивали, взрывались под невидимыми лучами лазеров трёх американских крейсеров, сопровождавших дредноут. Эскадрилье советских космических истребителей 7К-ВИ „Звезда“, проскочивших на низкой орбите удалось выйти в атаку на „Лемэй“ (…) но дредноут встретил их барражем направленных ядерных зарядов, и молоты сфокусированной плазмы превратили хрупкие советские машины в облака осколков».
Фантастика? Да, но она вполне могла стать реальностью.
Уже на самой заре космической эры, в начале 50-х, инженеры активно искали замену обычным химическим ракетам. Их недостатки и ограничения были очевидны даже тогда. Одним из возможных альтернативных вариантов был атомно-импульсный двигатель, идея которого была впервые предложена в 1955 году в США.
Схема работы подобного двигателя, на первый взгляд, проста: с космического аппарата сбрасывается небольшая атомная бомба направленного действия, подрывается на расстоянии 100-200 метров. Амортизированная плита на корме принимает на себя импульс от взрыва и передаёт его кораблю.
Взрыволёт «Орион» — вариант с амортизированной плитой 26 метров в диаметре
Идея, названная «проект Орион», закономерно вызвала интерес и у NASA, и у американских атомщиков из General Atomics.
Сочетая высокую тягу с высоким удельным импульсом, атомно-импульсный двигатель прекрасно подходил как для вывода на орбиту буквально тысяч тонн полезной нагрузки, так и для межпланетных (а в туманном будущем — и межзвёздных!) перелётов. Военные, разумеется, тоже не остались в стороне. Космос виделся им Ultimate high ground — абсолютной стратегической высотой — и атомно-импульсные ракеты могли гарантировать ВВС США господство в нём.
Взрыволёт можно запускать с Земли и своим ходом, но это будет очень грязный запуск. Проще поднять его обычной ракетой — например «Сатурном-5»
И гражданские, и военные были в первую очередь заинтересованы в достаточно компактной версии «Ориона» — с отражающей плитой диаметром 8-12 метров. Это было логично: большой «взрыволёт» легче просчитать, но вот построить его оказалось бы настоящим геморроем. В перспективе военные не отрицали, что им может пригодиться и версия побольше — с плитой 20 метров в диаметре и весом в 4000 тонн. Помимо предварительного проектирования этого «монстрика» инженеры решили также прикинуть: а какие военные задачи могла бы выполнять подобная машина? Так и родился «боевой корабль „Орион“».
Грузовой взрыволёт для ВВС с амортизированной плитой десять метров в диаметре. Идея была простая — напихать в 4000 тонн столько вооружения, сколько влезет. И подошли к этому делу с размахом
Основное вооружение космического линкора составляли 500 термоядерных зарядов по 20 мегатонн каждый, с собственными ретроракетами для сброса с орбиты в атмосферу.
Достаточно, чтобы уничтожить СССР, и ещё на парочку стран поменьше останется.
Оборонительное вооружение — несколько 127-мм орудийных установок и 20-мм автопушек. И наконец, направленные ядерные заряды Casaba Howitzer (секретные и по сей день) — действующие по тому же принципу, что и двигательные заряды самого линкора, но более сфокусированные, способные метнуть за сотни километров молот летящей на 1000 км/с плазмы. Всем этим арсеналом управлял бы экипаж примерно в 120 человек. Ротация осуществлялась бы с помощью крылатых «посадочных шаттлов» — ведь взлетев с Земли, атомно-импульсный корабль уже не смог бы приземлиться.
«Орион» battleship — реконструкция от Scott Lowther
Будь такой корабль запущен, он стал бы настоящим королём космоса. Единственным вариантом противостоять ему для СССР было бы лишь создание аналогичного «космического линкора».
Особой проработкой проект «Орион» не отличался, ибо был не более чем игрой разума, вариацией «что в принципе можно построить?» Военные всерьёз его не рассматривали.
Ещё более безумной идеей стал «Орион Судного дня» — гигантская атомно-импульсная ракета, оснащённая единственной исполинской боеголовкой мощностью в восемь тысяч пятьсот мегатонн. Один удар Doomsday Orion мог уничтожить средних размеров страну — или мгновенно опустошить всю европейскую часть СССР.
Ходят слухи, что и battleship «Орион», и Doomsday «Орион» были представлены президенту Джону Кеннеди и так его напугали, что он приложил все силы для того, чтобы свернуть разработки. Правда ли это или красивая байка — пока не ясно. Тем не менее, пока эти два проекта — воистину вершина военного безумия в космосе.
Масштабная модель реконструкции «Орион» battleship, выпущенная фирмой Fantastic Plastic Models (фото: FPM)
«Орион» для ядерного сдерживания
На этом история военного применения «Ориона» не закончилась. В 1965 году вся программа находилась на грани закрытия. Финансирование уходило на покорение Луны, а сам «Орион» казался чрезмерно дорогой и амбициозной идеей. Да и не было уверенности, что всё сработает как надо. Тогда в General Atomics предприняли последнюю попытку спасти программу, в том числе снова предложив её военным.
Strategic Weapon Delivery на орбите Земли
От взлёта на атомно-импульсном двигателе благоразумно отказались: теперь «Орион» поднимался за пределы атмосферы на связке гигантских твердотопливных бустеров, а уже в вакууме набирал орбитальную скорость. В новом варианте он должен был стать основой сил ядерного сдерживания США.
Выделялось три возможных варианта применения, которые можно было комбинировать, — или реализовать лишь некоторые.
Адаптированный под выполнение военных задач «Орион» с химической первой ступенью
Первый и самый интересный — бомбардировочная платформа Strategic Weapon Delivery на базе корабля «Орион» с плитой 12 метров в диаметре. Каждый такой «бомбардировщик» должен был нести примерно 70 килотонных боеголовок индивидуального разведения. «Скромный» по сравнению с предыдущим проектом арсенал объяснялся меньшими размерами корабля, необходимостью оснащать боеголовки ракетными бустерами (для запусков с большего удаления от Земли) и, наконец, просто более реалистичной проработкой проекта.
Strategic Weapon Delivery наносит удар
Предполагалось построить флот из 20 таких «орионов». Пятнадцать из них должны были постоянно дежурить (по шесть месяцев) на орбите высотой 410 000–190 000 км. Разумеется, с такой дистанции запущенным боеголовкам требовалось немало времени, чтобы достигнуть Земли. Но, поскольку «Орион» виделся средством сдерживания и гарантированного возмездия — можно было и подождать. На крайний случай был разработан и альтернативный сценарий: получив приказ, «Орион» использовал свой могучий атомно-импульсный двигатель, чтобы разогнаться к Земле и сбросить боеголовки на баллистической траектории.
Главным достоинством проекта называлась неуязвимость для превентивного удара. «Орион-бомбардировщик» на высокой орбите нельзя было внезапно атаковать ракетами с Земли, околоземной орбиты или даже Луны. Советским противокосмическим ракетам потребовались бы дни, чтобы до него добраться. За это время «Орион» успел бы нанести удар.
Второй вариант применения — экстренный командный пост для системы NORAD. Основной командный центр воздушно-космической обороны под горой Шайенн был хорошо защищён, но всё-таки мог быть уничтожен. В этом случае из замаскированной шахты запускался «Орион», на котором бы размещался запасной штаб NORAD. Этот командный пост должен был руководить обороной американского континента последующие 30 дней. Кроме того, он с помощью своих телескопов мог определять, что у русских уже разрушено, а что ещё нет, и наводить удары третьей волны.
Конечно, такой орбитальный штаб тоже не был совершенно неуязвимым. Но предполагалось, что к моменту запуска всё, что способно его достать, уже будет или применено, или уничтожено.
Запуск орбитального командного пункта NORAD
Третий вариант — постоянное базирование командования ядерными силами на геостационарной орбите. Три корабля с отражающей плитой в десять метров диаметром несли бы непрерывное дежурство с заменяемым раз в несколько месяцев экипажем и снабжением с помощью меньших «взрыволётов». Такой командный пункт был защищён от атаки не только высотой орбиты, но и возможностью активно маневрировать на высоком ускорении. В случае ядерной войны «орионы» в реальном времени нацеливали бы ответные удары, занимались разведкой и координировали оборону США. Для отражения атак противника имелось у них и вооружение — противоракеты и ложные цели.
Размещение пунктов командования ядерными силами на геостационарной орбите
Ни один из трёх вариантов особого интереса у военных не вызвал. С одной стороны, боевые «орионы» и правда отлично подходили для «ударов возмездия». И были, пожалуй, даже «безопаснее» атомных субмарин: противник постоянно видел бы, чем занимаются «орионы», и не опасался внезапной атаки с их стороны. С другой же — сама попытка создать систему или даже некоторые её компоненты могла дестабилизировать ситуацию и вынудить русских атаковать. Кроме того, стоило всё это «счастье» слишком дорого. Так в 1965 году идея «взрыволётов» ушла на покой.
Космический крейсер BMD
В 1983-м свой проект пилотируемого космического крейсера (Manned Space Battle Cruiser) предложила компания «Брэддок, Данн и МакДональд», сокращенно BDM.
В отличие от «орионов», это было чисто теоретическое исследование на предмет «какие технологии нам понадобятся, если мы захотим свой космофлот». Проводилось оно по заказу DARPA.
Космический крейсер BDM был длинным и тонким, треугольным в сечении. Он собирался на орбите из деталей, доставляемых «шаттлами» (включая довыведенные топливные баки самих челноков). Основу конструкции составляли связки трёх баков от «Шаттла», наполненных водородом.
Вся конструкция облицовывалась лёгкими композитными панелями и рассчитывалась на ускорение до 10 g.
Проекции космического крейсера BDM
Силовой установкой крейсера служили три атомных реактора, работающих на шариках оксида урана, спрессовываемых в единую массу вращением.
Такой необычный проект позволял при необходимости «форсировать» каждый реактор с 75 МВт тепловой мощности до ошеломляющих 2500 МВт! Когда крейсер ускорялся, реакторы работали как тепловые ядерные двигатели: разогревали водород и выбрасывали его через сопла. Когда же корабль открывал огонь, разогретый водород подавался в МГД-генераторы и вместо тяги давал электричество.
Устройство космического крейсера BDM
На «форсаже», система охлаждения работала в открытом цикле (просто сбрасывая кипящий хладагент за борт). В обычном же режиме тепло отводилось в три огромных капельных радиатора — по одному на каждый реактор. Раскалённый хладагент выбрасывался из форсунок в виде микроскопических капель (так как масса уменьшается кубически, а объём поверхности — квадратично, то чем меньше капля, тем быстрее она излучает тепло), за время полёта за бортом охлаждался, и затем подхватывался воронкой приёмника. Два меньших радиатора впереди отводили тепло от жилого модуля.
В носовой части крейсера — подальше от реакторов — располагался 50-метровый жилой модуль обтекаемой формы (видимо, рассчитанный служить заодно и «спасательной шлюпкой» для экипажа). Внутри модуля имелись защищённый мостик, отсеки для экипажа и жизнеобеспечения и даже 20-метровая центрифуга, обеспечивающая искусственную силу тяжести.
Крейсер был бы буквально набит системами вооружений. Основным был лазер на свободных электронах (FEL-лазер), установленный между баками по оси корабля. Питаемый всеми 7,5 ГВт мощности форсированных реакторов, лазер состоял из линейного ускорителя электронов, магнитного ондулятора посередине корпуса (устройства, преобразующего энергию электронов в пучок когерентных фотонов) и десятиметрового фокусирующего зеркала в поворотной турели. В походном положении зеркало складывалось поверх центрифуги жилого модуля, а в боевом — выдвигалось.
Параллельно лазеру стоял линейный ускоритель нейтральных частиц. Эта пушка стреляла назад, в корму корабля. Так решили из соображений безопасности: сбой в работе магнитов мог привести к тому, что разгоняющийся пучок частиц выстрелит в произвольном направлении… и лучше бы не в сторону экипажа. На худший случай (если ускоритель выстрелит «сам в себя»), мостик корабля был и радиационным убежищем, где экипаж мог бы укрыться во время стрельбы.
Под килем крейсера располагался рельсотрон, запускающий снаряды со скоростью до 10 км/с. Также упоминается возможное «микроволновое оружие», но без деталей. Бронирование предусматривалось только в виде противолазерного абляционного покрытия.
Проект BMD с самого начала был чисто теоретическим исследованием и остался на бумаге.
Орбитальный рельсотрон Have Sting
Хотя большинство систем, разрабатываемых в рамках СОИ (Стратегическая оборонная инициатива, она же «звёздные войны»), были сравнительно компактными (та же лазерная станция весила менее 40 тонн), были и исключения. Одно из них — орбитальный рельсотрон HAVE Sting (англ. «жало»).
Спроектированный командованием системных исследований ВВС США (префикс HAVE означал принадлежность к ним) рельсотрон предназначался для прицельного отстрела советских боеголовок за пределами атмосферы. Вся конструкция должна была собираться на орбите с помощью «шаттлов» и перспективных ракет‑носителей.
Основу рельсотрона составляла 80-метровая ферменная балка, внутри которой проходили направляющие рельсы для снаряда. Снаружи на ней последовательно размещались (от дула — к казённой части) три огромные фазированные радарные антенны для обнаружения и сопровождения целей, кольцевой радиатор, отводивший избыточное тепло, охлаждаемые баки с жидким кислородом и водородом, «бублик» силового модуля. Последний включал маневровые двигатели, турбогенераторы и конденсаторы. В самой корме находились система перезарядки и небольшой атомный реактор.
Во время дежурства на орбите рельсотрон получал энергию от 100-киловаттного атомного реактора SP-100, размещённого за радиационным щитом у казённой части орудия. Этого было достаточно для питания систем управления, сенсоров и бортовой электроники, но явно не хватало для самого орудия. Поэтому для стрельбы «Стинг» использовал турбогенератор на криогенном химическом топливе. Хранившиеся в сферических баках жидкий кислород и водород использовались для вращения турбины, вырабатывая до 90 МВт электрической мощности. Чтобы криогенные компоненты не выкипели за время дежурства, имелась активная система циркуляционного охлаждения, питаемая от реактора.
Проекции орбитального рельсотрона. Автор Scott Lowther
Рассматривались и альтернативные решения. Например, питание системы от огромных маховиков, вращающихся в противоположных направлениях. В мирное время маховики постепенно раскручивались электромоторами от реактора. В военное же взаимно тормозились, преобразуя накопленную кинетическую энергию в мегаватты электричества.
Точные характеристики «Жала» неизвестны, но предполагалось, что его снаряды будут развивать скорость до 16 км/с. Весьма немало — килограммовый снаряд на такой скорости нёс столько же энергии, сколько и 30 кг тротила.
Любая советская боеголовка, «словившая» такое попадание, тихо разнеслась бы на сотни километров блестящим облачком осколков.
Разумеется, чтобы добиться такого попадания, «Жало» должно было быть весьма точно нацелено, а вся огромная балка рельсотрона — буквально утыкана маневровыми двигателями, способными быстро развернуть её в нужном направлении. Кроме того, снаряды, разумеется, должны были иметь собственные маневровые двигатели и системы наведения.
Орбитальный рельсотрон с ядерным ракетным двигателем NERVA
В отличие от рассматривавшихся выше кораблей, орбитальный рельсотрон предполагался «неподвижным» сооружением, способным лишь незначительно корректировать свою орбиту. Однако не составляло бы особого труда добавить к нему (со стороны дула, так как с казённой части мешал реактор) маршевую двигательную секцию и превратить в полноценный «космический миноносец». Также, вероятно, будь HAVE Sting на самом деле построен, он получил бы наружную противолазерную «облицовку».
Насколько близок к реальности был HAVE Sting — сказать сложно, но детальная проработанность проекта и его (до сих пор!) засекреченность указывают на то, что военные интересовались им всерьёз. Не только как теоретическим исследованием.
