Найти авианосец: космические средства разведки

Не так давно Александр Тимохин в своих замечательных статьях Морская война для начинающих. Выводим авианосец «на удар» и Морская война для начинающих. Проблема целеуказания подробно рассмотрел проблему поиска авианосных и корабельных ударных групп (АУГ и КУГ), а также наведения на них ракетного вооружения.
Если говорить о временах СССР и о текущих разведывательных возможностях военно-морского флота (ВМФ) РФ, то ситуация действительно достаточно печальная, и применение ракетного оружия с большой дальностью стрельбы может быть крайне затруднено. Впрочем, это можно сказать не только про ВМФ, но и про разведывательные возможности вооружённых сил РФ в целом. Нехватка самолётов дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО), самолётов радиолокационной, радиотехнической и оптико-электронной разведки (аналогов американского Boeing E-8 JSTARS), полное отсутствие тяжёлых высотных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), недостаточное количество и качество разведывательных спутников и спутников связи, усугубившееся после введения санкций из-за отсутствия отечественной элементной базы.
Тем не менее, разведка и связь являются краеугольным камнем современных вооружённых сил, и без них ни о каком противостоянии современному высокотехнологичному противнику не может быть и речи. Исходя из этого тезиса рассмотрим, какие космические системы могут эффективно применяться для обнаружения и отслеживания АУГ и КУГ.

Разведывательные спутники

Созданная в СССР система глобальной спутниковой морской космической разведки и целеуказания (МКРЦ) «Легенда» включала в себя спутники пассивной радиотехнической разведки УС-П и активной радиолокационной разведки УС-А.

Изображения спутников УС-А (вверху) и УС-П (внизу) из состава МКРЦ «Легенда»

В своей статье Александр Тимохин говорит о достаточно низкой эффективности МКРЦ «Легенда», и объяснить это достаточно просто. По данным, взятым с сайта navy-korabel.livejournal.com, в разные временные периоды эксплуатации МКРЦ «Легенда» (с 1975 по 2008) на орбите находилось от 0 (!) до 6 рабочих спутников:
«Наибольшее количество космических аппаратов «Легенды» (шесть) можно было наблюдать на орбите лишь единожды в течение 20 суток на третьем этапе (в период 04.12.1990 − 24.12.1990), что составляет 0,2% от общего времени функционирования системы МКРЦ. Группировка в составе пяти КА отработала 5 «смен» общей продолжительностью 175 сут. (1,5%). Далее (в направлении уменьшения числа КА) идёт по нарастающей: четыре КА − 15 эпизодов, 1201 сут. (10%); три − 30 «смен», 1447 сут. (12%); два − 38 «смен», 2485 сут. (21%); один − 32 эпизода, 4821 сут. (40%). Наконец, ни одного − 12 временных интервалов, 1858 сут. (15% общего и 24% второго периода).
Кроме того, «Легенда» никогда не функционировала в штатной комплектации (четыре УС-А и три УС-П), а число УС-А на орбите ни разу не превышало двух. Конечно, три и более УС-П были в состоянии обеспечить ежесуточный беспропускной обзор Мирового океана, но без УС-А полученные от них данные проигрывали в достоверности».

Понятно, что в таком виде система МКРЦ «Легенда» физически не смогла бы обеспечить ВМФ СССР/РФ достоверными разведданными об АУГ и КУГ противника. Основная причина здесь в крайне малом сроке жизни спутников на орбите – в среднем 67 дней для УС-А и 418 дней для УС-П. Выводить по спутнику с ядерной энергоустановкой каждые два месяца не сможет даже Илон Маск...
Взамен МКРЦ «Легенда» вводится в эксплуатацию система космической разведки «Лиана», включающая в себя спутники типа «Лотос-С» (14Ф145) и «Пион-НКС» (14Ф139).  

Спутники «Лотос-С» предназначены для пассивной радиотехнической разведки, а «Пион-НКС» для активной радиолокационной разведки. Разрешение «Пион-НКС» составляет порядка трёх метров, что позволяет обнаруживать корабли, выполненные с использование технологий снижения заметности.

Изображение и макет спутника «Пион-НКС» активной радиолокационной разведки, входящего в систему «Лиана»

Учитывая задержки со вводом в строй спутников системы «Лиана», а также сохраняющиеся у российских спутников проблемы со сроком активного существования, можно предположить, что эффективность системы «Лиана» будет далека от желаемой. Кроме того, орбита спутников системы «Лиана» находится на высоте порядка 500-1000 км. Соответственно, они могут быть уничтожены ракетами SM-3 Block IIA, с зоной поражения, составляющей по высоте до 1500 км. Ракеты SM-3 и носители для их запуска имеются в США в значительном количестве, а стоимость ракеты SM-3 скорее всего ниже, чем спутников «Лотос-С» или «Пион-НКС» в сочетании со стоимостью их вывода на орбиту.
Следует ли из этого, что спутниковые системы разведки неэффективны для поиска АУГ и КУГ? Ни в коем случае. Из этого лишь следует, что одним из наиболее приоритетных направлений развития промышленности России должна стать разработка электронных компонент вообще, и «космической» электроники в отдельности. Определённые работы в этом направлении ведутся. В частности, компания НТЦ «Модуль» получила 400 млн рублей на создание и запуск производства чипов, предназначенных для использования в космических аппаратах нового поколения. Интересующимся этой темой можно порекомендовать прочитать историю развития космических микропроцессоров в двух частях: Часть 1 и Часть 2.
Так какие же космические аппараты (КА) могут наиболее эффективно осуществлять поиск АУГ и КУГ? Существует несколько возможных вариантов.

Консервативное решение

Наиболее консервативный путь развития – продолжение совершенствования разведывательных ИСЗ линейки МКРЦ «Легенда» – «Лиана». То есть создание достаточно крупных спутников, располагаемых на орбитах порядка 500-1000 км. Такая система будет эффективной при выполнении нескольких условий:
- создания искусственных спутников Земли (ИСЗ) со сроком активного существования не менее 10-15 лет;
- вывод достаточного их количества на орбиту Земли (требуемая численность зависит от характеристик разведывательного оборудования, установленного на ИСЗ);
- оснащение разведывательных ИСЗ активными системами защиты от противоспутникового оружия, в первую очередь класса «земля-космос».
Первый пункт подразумевает создание надёжной элементной базы, способной функционировать в вакууме (в негерметичных отсеках). Реализация второго пункта во многом зависит не только от стоимости самих спутников, но и от снижения стоимости их вывода на орбиту, что подразумевает необходимость разработки многоразовых ракет-носителей (РН).
Третий пункт (оснащение разведывательных ИСЗ активными системами защиты от противоспутникового оружия) может включать что-то типа танкового комплекса активной защиты (КАЗ), обеспечивающего поражение подлетающих боевых блоков противоракет кинетическими элементами, ослепление оптоэлектронных головок самонаведения (ГСН) лазерным излучением, выброс дымовых и аэрозольных завес, инфракрасных и радиолокационных ловушек. Возможно применение надувных ложных целей с простейшим блоком поддержания ориентации и имитации работоспособности.
Если кинетическое поражение боевых блоков противоракет обеспечить достаточно сложно (поскольку потребуются соответствующие системы наведения), то средства выброса ложных целей и защитных завес вполне могут быть реализованы.

Созвездие ИСЗ

Альтернативный вариант – размещение на низкой опорной орбите (НОО) большого числа малоразмерных спутников с многоспектральными датчиками на борту, образующих распределённую сенсорную сеть. Вряд ли мы здесь будем первыми. Получив опыт развёртывания огромных кластеров спутников связи системы Starlink компании SpaceX, США с высокой вероятностью применят полученный задел для создания крупных сетей низкоорбитальных разведывательных спутников, «побеждающих числом, а не умением».

На 24 октября 2020 года на орбиту выведено 893 спутника Starlink, сведено с орбиты 45 спутников, всего планируется запустить от 12 000 до 42 000 спутников

Что даст огромное количество низкоорбитальных разведывательных спутников? Глобальный обзор территории планеты – у «классического» надводного флота и передвижных грунтовых ракетных комплексов (ПГРК) стратегических ядерных сил (СЯС) практически не будет шансов избежать обнаружения. Кроме того, такую разведывательную спутниковую сеть практически невозможно одномоментно вывести из строя. Компактные ИСЗ сложнее уничтожить, и противоракеты будут дороже поражаемых ими спутников.
В случае выхода части спутников из строя, один носитель может вывести на орбиту сразу несколько десятков малогабаритных ИСЗ, чтобы восполнить потери. Более того, если «большие» РН могут быть запущены только с космодромов (являющихся в случае войны достаточно уязвимыми целями), то малогабаритные спутники весом 100-200 килограмм могут быть выведены на орбиту сверхлёгкими РН. Они могут размещаться на подвижных стартовых платформах или на стационарных, но без необходимости развёртывания сложной и громоздкой инфраструктуры – что-то типа «космодромов подскока». Такие ракеты могут при необходимости оперативно вывести разведывательный спутник в кратчайшие сроки после поступления запроса.

Проект сверхлёгкой метановой РН «Анива» российской компании Лин Индастриал

Поскольку противник не обладает информацией о времени запуска и орбите, на которую будет выведен ИСЗ, то «внезапный» вывод разведывательного спутника на орбиту будет создавать эффект неопределённости, затрудняющий маскировку АУГ и КУГ путём уклонения от встречи с полем зрения разведывательного ИСЗ.
Кстати, малый срок службы ИСЗ МКРЦ «Легенда», обуславливающий их недостаточное количество на орбите, привёл к принятию решения о заблаговременном изготовлении разведывательных спутников УС-А, УС-П и РН «Циклон-2», и их складированию. С целью обеспечения возможности оперативного вывода на орбиту в течении 24 часов с момента принятия решения об их запуске.
«Возможность оперативного развертывания ИСЗ системы МКРЦ «Легенда» была подтверждена в ходе парного запуска 15 и 17 мая 1974 года и проверена в ходе Фолклендской войны, к началу которой (02.04.1982 - 14.06.1982) спутники системы на орбите отсутствовали, однако 29.04.1982 − 01.06.1982 было запущено два УС-А и один УС-П».

У России пока нет компетенций по созданию и выводу на орбиту ИСЗ, количество которых исчисляется сотнями и тысячами. Да и ни у кого их нет, кроме SpaceX. Что вовсе не повод почивать на лаврах (учитывая наше общее отставание в элементной базе и создании многоразовых РН).
При этом, планы Америки по созданию огромной сети малогабаритных спутников уже открыто озвучиваются. В частности, США и Япония планируют совместно создать группировку низкоорбитальных спутников обнаружения для системы противоракетной обороны (ПРО). В рамках данной программы американцы планируют запустить около тысячи ИСЗ на орбиту высотой от 300 до 1000 километров. Первые 30 экспериментальных спутников планируется ввести в эксплуатацию в 2022 году.
Управление перспективных исследовательских проектов DARPA работает над проектом Blackjack, который предусматривает одновременный запуск 20 малых спутников, функционирующих в составе единой группировки. Каждый спутник будет выполнять определённую функцию – от предупреждения о ракетном нападении, до обеспечения связи. ИСЗ проекта Blackjack весом 1500 кг планируется запускать группами каждые шесть дней с помощью РН с возвращаемыми ступенями.

Группировки перспективных малоразмерных спутников должны функционировать в команде, совместно решая задачи разведки, навигации и связи

Агентство космического развития США (Space Development Agency – SDA), также участвующая в проекте Blackjack, разрабатывает проект «Новая космическая архитектура». В рамках чего планируется вывод на орбиту спутниковой группировки, обеспечивающей решение информационных задач в интересах противоракетной обороны и включающей серийно выпускаемые спутники массой от 50 до 500 кг.
Напрямую указанные программы не относятся к средствам обнаружения АУГ и КУГ, но могут использоваться в качестве основы для создания таких систем. Или даже получат такой функционал в процессе развития.

Маневрирующие КА

Ещё одним способом обнаружения и отслеживания АУГ и КУГ могут стать маневрирующие космические аппараты. В свою очередь, маневрирующие КА могут быть двух типов:
– ИСЗ, оснащённые двигателями для коррекции орбиты, и
– многоразовые маневрирующие КА, запускаемые с Земли и периодически осуществляющие посадку для обслуживания и заправки двигателей.
У России есть компетенции как в части создания ионных двигателей, так и в части создания маневрирующих спутников, некоторым из которых (так называемым «спутникам-инспекторам») приписываются функции ударных космических аппаратов, способных уничтожать КА противника путём управляемого столкновения.

Российский ионный двигатель ИД-200 КР

Теоретически это позволяет оснастить двигательными установками ИСЗ системы МКРЦ «Лиана». Возможность оперативного изменения орбиты ИСЗ существенно усложнит АУГ и КУГ задачу по уклонению от пересечения с полем обзора пролетающих спутников. Понятие «мёртвых» зон также станет достаточно размытым. Кроме того, возможность активно маневрировать, вкупе с наличием систем активной защиты, позволит ИСЗ избежать поражения противоспутниковым оружием.

Способность разведывательных ИСЗ маневрировать и менять орбиту не позволит АУГ и КУГ избегать обнаружения за счёт планируемого уклонения от встречи с зоной обзора пролетающих спутников и использовать «мёртвые зоны» их обзора

Недостатком маневрирующих ИСЗ является ограниченный запас топлива на борту. В случае, если мы планируем жизненный цикл ИСЗ порядка 10-15 лет, то корректировку он сможет осуществлять крайне редко. Выходом из этой ситуации может стать создание специализированных КА-заправщиков. Учитывая опыт РФ по созданию маневрирующих ИСЗ и по автоматической стыковке КА, эта задача вполне решаема.
Что касается второго варианта (маневрирующих многоразовых КА), то, к сожалению, наши компетенции по их созданию во многом могут быть утеряны. После автоматического полёта «Бурана» прошло слишком много времени, а все проекты многоразовых ракет-носителей и космических аппаратов находятся в начальной стадии развития.

Космолёт «Буран» впервые в мире осуществил полностью автоматическую горизонтальную посадку на аэродром – создавать космические корабли типа «Буран» Россия уже не может
Проект полностью многоразовой РН «Корона» ГРЦ «Макеева», как и другие проекты российских многоразовых космических кораблей, находится в стадии картинок и макетов

В тоже время в США сейчас имеется как минимум один космический аппарат, на базе которого может быть создан орбитальный разведывательный аппарат. Это беспилотный космический корабль Boeing X-37B, концепция которого аналогична концепции космических челноков «Space Shuttle» и «Буран». 

Boeing X-37B

Boeing X-37B способен выводить на орбиту и мягко спускать на Землю 900 кг полезной нагрузки. Максимальный срок его нахождения на орбите составляет 780 суток. Также он обладает возможностью интенсивно маневрировать и менять орбиту в пределах от 200 до 750 километров. Возможность вывода Boeing X-37B на орбиту РН Falcon 9 с многоразовой первой ступенью позволяет в перспективе существенно снизить стоимость его запуска на орбиту.

Проекции Boeing X-37B

В настоящий момент США заявляют, что X-37B используется только для проведения экспериментов и исследований. Однако, Россия и Китай подозревают, что X-37B может быть использован в военных целях (в том числе в качестве космического перехватчика). В случае размещения на Boeing X-37B разведывательного оборудования, он может эффективно вести разведку в интересах всех видов вооружённых сил США. Дополняя существующие разведывательные ИСЗ на угрожаемых направлениях или подменяя их, в случае выхода из строя.
Подразделением Sierra Nevada Corporation частной компании SpaceDev создаётся многоразовый космический корабль Dream Chaser (Бегущий за мечтой), разрабатываемый на базе советского проекта экспериментального многоразового космического корабля «БОР-4». Общая концепция запуска и посадки космического корабля Dream Chaser сравнима с таковой у беспилотного космоплана X-37B. Планируются как пилотируемая, так и грузовая версии.

Прототип пилотируемой версии многоразового космического корабля Dream Chaser

Грузовая версия Dream Chaser Cargo System (DCCS) должна быть способна выводить на орбиту 5 тонн полезной нагрузки и возвращать на Землю 1750 кг. Таким образом, если предположить, что масса разведывательного оборудования и дополнительных топливных баков составит 1,7 тонны, то ещё 4,3 тонны придётся на топливо, что позволит разведывательной версии Dream Chaser Cargo System длительное время осуществлять интенсивное маневрирование и корректировку орбиты. Первый запуск Dream Chaser Cargo System планируется в 2021 году.

Изображение грузовой версии многоразового космического корабля Dream Chaser

И Boeing X-37B и Dream Chaser имеют мягкий профиль возврата и посадки. Это позволит значительно снизить величину перегрузки, которую испытывает возвращаемый со станции груз (по сравнению с КА с вертикальной посадкой). Что критически важно для сложного разведывательного оборудования. В частности, для космических кораблей Dream Chaser заявлена посадочная перегрузка не выше 1,5G.
С дополнительным сгораемым модулем Shooting Star (падающая звезда) полезная нагрузка Dream Chaser Cargo System может быть увеличена до 7 тонн. Он сможет работать на орбитах, вплоть да высокоэллиптических или геосинхронных.

Dream Chaser Cargo System с модулем Shooting Star

Учитывая потенциальные возможности Dream Chaser Cargo System с модулем Shooting Star, компания Sierra Nevada Corporation предложила министерству обороны США использование модулей Shooting Star в качестве «орбитальных форпостов» для обеспечения разведки, навигации, управления и связи, а также для проведения экспериментов и иных миссий. Пока окончательно неясно, рассматривается ли функционирование модуля отдельно от многоразового космического корабля Dream Chaser Cargo System или они будут использоваться совместно.
Какова ниша многоразовых беспилотных космических кораблей в части ведения разведки АУГ и КУГ?
Многоразовые разведывательные КА не заменят разведывательные ИСЗ, но могут их дополнить таким образом, что задача сокрытия передвижения АУГ и КУГ усложнится на порядок.

Выводы

Возникает вопрос, насколько реально и экономически оправдано развёртывания крупных спутниковых группировок для обнаружения АУГ и КУГ, а также наведения на них ракетного вооружения? Ведь неоднократно говорилось об огромной стоимости системы МКРЦ «Легенда» вкупе с её достаточно низкой эффективностью?
Что касается МКРЦ «Легенда», то вопросы её высокой стоимости и низкой эффективности неразрывно связаны с малым временем активного существования разведывательных ИСЗ из её состава (о чём уже говорилось выше). И перспективные космические системы должны быть лишены этого недостатка.
Если в РФ не будут решены проблемы создания надёжных и современных КА и ИСЗ, перспективных многоразовых РН, пилотируемых и беспилотных космических кораблей, то ни танки, ни авианосцы, ни истребители пятого поколения, нас не спасут. Ибо военное превосходство в обозримом будущем будет основано на возможностях, предоставляемых космическими системами различного назначения.
Тем не менее, любой военный бюджет не резиновый, даже у США. И наилучшим вариантом может быть создание единой разведывательной космической группировки, действующей в интересах всех видов вооружённых сил (ВС).
Такая группировка может включать как ИСЗ, так и многоразовые орбитальные маневрирующие КА. Во многом такое объединение не будет иметь противоречий и конкуренции за ресурсы, поскольку «рабочие зоны» различных видов ВС почти не будут пересекаться. А если и будут, то это означает, что ВС будут действовать в рамках решения единой задачи. Например, в рамках совместного нанесения удара по АУГ противника военно-воздушными силами (ВВС) и ВМФ.
Вопрос межвидового взаимодействия является одним из наиболее важных. В частности, те же США уделяют ему повышенное внимание. И свои результаты это обязательно принесёт. К примеру, новейшие противокорабельные ракеты AGM-158C LRASM должны применяться в том числе с бомбардировщиков B-1B американских ВВС, что подразумевает необходимость тесного взаимодействия ВВС и ВМС США.
Безусловно, космическая разведывательная группировка в одиночку пока не способна обеспечить стопроцентную вероятность обнаружения АУГ и КУГ, а также наведения на них противокорабельных ракет. Но это важнейший и критичный элемент боеспособности вооружённых сил в целом, и ВМФ в частности.

                                                                                         Автор:  Андрей Митрофанов