Ядерное оружие направленного действия (США)
С момента своего появления, ядерное оружие занимало ключевое место в военной стратегии всех обладающих (и значительной части не обладающих) таковым держав. Огромный разрушительный эффект, производимый сравнительно компактными зарядами, без всякого сомнения сыграл огромную роль как в военном деле, так и в мировой политике и даже в социальной сфере. Однако, насколько хорошо ядерное оружие при поражении площадных целей - что делает его замечательным средством устрашения потенциального агрессора угрозой удара возмездия - настолько же оно менее эффективно при поражении точечных малогабаритных целей. Попросту - поражающий эффект ядерного удара представляет собой в идеале - сферу (для близкого к поверхности - полусферу), только очень небольшая часть которой направлена на, собственно, цель. Остальная энергия взрыва при этом растрачивается в общем-то впустую, попутно создавая значительные проблемы всем окружающим - что было одним из главных факторов не-применения ядерного оружия в локальных конфликтах. Если же цель хорошо защищена от поражающих факторов (а для точечных малогабаритных целей, достаточно ценных, чтобы наносить по ним ядерный удар, это как правило верно), то чтобы добиться эффективного поражения цели нам приходится наращивать мощность боеголовки, делая ее более тяжелой, сложной в транспортировке, уязвимой, и дорогой - и к тому же увеличивая еще больше негативный побочный эффект ...
Теоретическая схема направленного ядерного заряда
Особенно актуально этот вопрос встал при разработке систем противоракетной обороны. Идея, что баллистическую ракету (или ее боеголовку) можно сбить, взорвав рядом с ней ядерный заряд, стара практически как само ядерное оружие: первые концепты противоракетной обороны появились в армии США уже в 1946 году.
Проблема в том, что боеголовка - цель точечная, малогабаритная, да еще и очень быстро двигающаяся, и обычно весьма устойчивая к поражающим факторам ядерного взрыва. Тем более, что количество таковых в вакууме Космоса быстро уменьшается. Поначалу, в качестве такового рассматривался нейтронный поток, который, пронизывая делящийся материал боеголовки, должен был спровоцировать цепную реакцию без достижения критической массы, нагрев делящегося материала и его взрывное разрушение без значительного энерговыделения - т.н. "эффект шипучки". Этот метод не был идеален, а с появлением "бустированных" ядерных зарядов - в которых плутониевый или урановый заряд не достигает критической массы, и дополнительный выход нейтронов обеспечивается (при детонации) возбуждением реакции синтеза в капсуле с дейтериево-тритиевой смесью - вообще сошел на нет; бустированные заряды иммуны к "шипучке".
Альтернативой - оптимальной - было использовать в качестве поражающего фактора поток рентгеновского излучения. Т.е. попросту - обрушить на боеголовку такой мощный рентгеновский поток, чтобы верхние слои ее оболочки, испарившись мгновенно, просто взорвались, разодрав боеголовку на куски. Именно по такому принципу работал самый мощный нейтронный (формально) боеприпас - боеголовка W71 для противоракеты "Спринт". Однако... при всей своей мощи (5 мегатонн - рекорд для боеприпасов с усиленным выходом радиации!), радиус поражения даже такой боевой частью составлял не более 40 километров в идеальной ситуации, и 10-20 километров в реалистичной. Проблема была все той же: энергия взрыва распространялась сферически, уменьшаясь в полном соответствии с законом обратных квадратов.
И опять-таки, большая часть энергии при этом расходовалась впустую. Даже в лучшем случае, на поражение боеголовки расходовалась только ничтожная часть - доли процента - энергии взрыва, вся же остальная бессмысленно излучалась в пространство, только создавая помехи радарам и средствам наблюдения.
И тогда - на самом деле, значительно раньше, но все же - встал вопрос: можно ли как-то направить энергию ядерного взрыва, сконцентрировать значительную долю ее в узком пучке, направленном точно в цель?
Проект "Орион"/"Касаба"
Собственно говоря, проект "Касаба" - гаубица "Касаба", как она более известна - родился как производная от проекта ядерно-импульсной ракеты "Орион".
Еще на ранней стадии разработки, создатели "Ориона" пришли к выводу, что использование обычных ядерных зарядов для приведения корабля в действие будет пустой тратой плутония. Проблема была та же - только небольшая часть энергии заряда направлялась бы на плиту-отражатель корабля. Единственным способом увеличить эффективность привода, было бы увеличивать размеры - и массу - плиты, но даже в идеальной ситуации, плита не могла бы воспринять эффективно более половины энергии обычного взрыва.
Основным фактором, приводившим в движение "Орион", было облако раскаленной плазмы, формирующееся в момент взрыва и распространяющееся в пространство со скоростью до сотен километров в секунду. Создатели проекта "Орион" предположили, что можно повлиять на процесс формирования плазменного облака, сконцентрировав большую его часть в виде узкого конуса плазмы. В подобном виде, привод был бы намного более эффективен: узкий конус плазмы направлялся бы точно на отражательную плиту (которая могла теперь иметь совсем небольшие размеры!) и приводил корабль в движение.
Спроектированный ядерный заряд направленного действия имел следующую компоновку:
- Ядерный заряд помещался в оболочку из обогащенного урана
- В этой оболочке было предусмотрено единственное отверстие, заткнутое "пробкой" из бериллия
- Поверх бериллиевой пробки крепилась вольфрамовая плита
При детонации заряда, в первые микросекунды, формирующийся мощный поток рентгеновского излучения отражался от урановых стенок, в конечном итоге находя выход только со стороны бериллиевой "пробки". Бериллий, эффективно поглощая рентгеновское излучение, стремительно разогревался, преобразуя тем самым рентгеновское излучение в инфракрасное. Положенная сверху на "пробку" вольфрамовая плита оказывалась поверх мощнейшего направленного потока тепла: испаряясь, плита преобразовывалась в поток плазмы, устремленный точно в том направлении, куда указывала "пробка".
Концепт был абсолютно реалистичен и работоспособен. И - как и многими подобными работами - им заинтересовались военные.
Идея милитаризовать направленные ядерные заряды была практически очевидна. Удар летящей на скорости в сотни (до 1000) километров в секунду плазмы имел бы совершенно ошеломляющий эффект на любую цель. Условный килограмм ионизированного газа, разогнанный до скорости 500000 м/с, имел бы энергию порядка 12,5 ТерраДжоулей - или в 24 раза больше энергии выстрела в упор орудия линкора "Ямато". Никакая боеголовка, никакая тем более ракета или космический аппарат не могли бы устоять против такого плазменного тарана. Более того: мало какая наземная структура имела бы хотя бы призрачные шансы выдержать это.
Все, что де-факто требовалось для милитаризации исходного концепта - это заменить вольфрамовую плиту материалом, с меньшим атомным весом, и тем самым добиться меньшего коэффициента расхождения плазменного луча.
Но... по мере разработки, встали некоторые проблемы. В первую очередь, плазменный поток все равно расширялся довольно быстро (ввиду его высокой температуры и отталкивания заряженных частиц), и терял плотность.
Второй - и очень важной проблемой - было то, что частицы ионизированного газа на самом деле двигались с разными скоростями. Только ничтожная часть общего потока двигалась с какой-либо определенной скоростью. А это означало, что на мало-мальски значимых дистанциях, по мере того как время полета плазмы увеличится, плазменный пучок начнет растягиваться, превращаясь в плазменный шлейф - фракции плазмы, летящие с более высокой скоростью уйдут вперед, фракции, летящие с меньшей скоростью, растянутся. Общая энергия удара, разумеется, оставалась той же самой: но время удара растягивалось катастрофически, превращая его из всесокрушающего оружия в еле заметный фактор.
Эффективная дальность действия снарядов проекта "Касаба" составляла бы, по рассчетам, от сотен и до тысяч километров. Очень хорошо, просто великолепно в сравнении с обычными зарядами той же мощности - но отнюдь не всепоражающий луч смерти, о котором мечтали военные.
В настоящее время, все материалы проекта "Касаба" засекречены, и очень мало информации о проекте известо вообще. Не сумев добиться желаемого результата - всепоражающего луча смерти - военные США все же не могли отрицать, что кто-то другой (и не обязательно дружественный США) может в итоге решить эту проблему более успешно. Влияние подобного оружия на геополитический баланс было бы несомненным; поэтому США предпочли не поощрять других в подобных разработках.
Неизвестно точно, были ли созданы на практике направленные ядерные заряды. Теоретических препятствий к их созданию нет; существуют предположения, что подобные заряды могут быть разработаны как инженерные, диверсионные (способные направленно поразить цель без существенных сопутствующих разрушений) или как боевые части бомб и ракет для поражения особо важных стратегических объектов.
Проект "Эскалибур"
Не добившись успеха с плазмой, военные США тем не менее вовсе не собирались отказываться от идеи направленного ядерного оружия вообще. На этот раз их внимание привлекли рентгеновские лучи; разработанная в рамках программы ПРО "Сентинел"/"Сэйфгард" боеголовка W71 являлась впечатляюще мощным источником таковых. Эффект ее действия, может быть и не столь впечатляющий как всесокрушающий плазменный молот "Касабы", также производил впечатление: рентгеновские лучи, врезаясь в материал цели, мгновенно испаряли верхний слой, создавая эффект абляционного взрыва и производя мощные ударные волны в материале цели, способные раздробить ее буквально в порошок.
Однако, при всей своей впечатляющей мощи, W71 все так же страдала от закона обратных квадратов: ее излучение, распространяющееся сферически, быстро ослабевало с увеличением расстояния. Большая часть его, к тому же, расходовалась впустую; хотя при удаче детонация могла поразить несколько близко расположенных боеголовок (и к тому же очень эффективно уничтожала ложные цели), это все же было не то, что желали военные.
Актуальным вопросом было - можно ли попробовать как-то сосредоточить энергию рентгеновского излучения, производимого взрывом, создав подобие одноразового лазера - разрушающегося в первые же микросекунды при детонации, но выпускающего смертоносный пучок излучения.
И теоретический ответ был "да".
"Один рентгеновский лазер, размером со стол", писал Теллер, обосновывая концепцию, "потенциально, мог бы обрушить с небес весь советский ракетный арсенал". Эти слова, возможно, были и преувеличением, призванным произвести впечатление на военных и гражданских администраторов, но не столь уж и далеким от истины: успешное развертывание рентгеновских лазеров мгновенно сделало бы весь могучий советский арсенал межконтинентальных баллистических ракет столь же устаревшим, как и медные бомбарды с чугунными ядрами.
Принцип идеи основнывался на следующем:
- Рядом с ядерным зарядом в пространстве располагался направленный на цель стержень
- Стержень должен был быть изготовлен из материала, эффективно излучающего (при экстремальном воздействии) в рентгеновском диапазоне
- Насыщаясь фотонами в момент детонации, материал стержня мгновенно превращался в плазму - однако, сохраняющую конфигурацию и направление стержня в первые микросекунды. Стремительно охлаждаясь, плазменное облако испускало импульс (на практике, два в противоположных направлениях) рентгеновского излучения вдоль оси стержня - точно в цель.
Эффективность подобного оружия представлялась чрезвычайной. В отличие от плазменных систем, импульсный рентгеновский лазер действительно был всесокрушающим лучом смерти, способным поразить цель на экстремальных дистанциях.
Первоначальный вариант проекта предполагал заряд в виде этакого морского ежа; на поверхности боеголовки должно было крепиться до сотни отдельных стержней, каждая - со своей системой наведения. Предполагалось, что при обнаружении массированного залпа советских баллистических ракет, стержни наведутся (каждый на отдельную цель), и при детонации - поразят их все одновременно, смертоносными потоками рентгеновского излучения. Боеголовки, или (еще лучше) блоки разведения, или (совсем хорошо) взлетающие баллистические ракеты были бы в равной степени беззащитны перед "яростью Эскалибура".
В дальнейшем, впрочем, проект был несколько урезан. Было признано, что поражение одним зарядом сотни целей представляет собой ряд дополнительных технических проблем. Военные согласились (более чем с энтузиазмом) на упрощенный дизайн; теперь бомба должна была поражать только одну цель, но - при помощи целого пучка стержней, соединенных в срезаный конус. Условная вершина конуса должна была располагаться на цели, фокусируя энергию множества рентгеновских пучков на одной точке; сдвигая и раздвигая стержни, меняя угол при вершине конуса, можно было смещать точку фокусировки.
Первоначальный проект предусматривал развертывание "Эскалибуров" на спутниках; однако, в связи с подписанием договора о не-размещении в Космосе ядерного оружия, таковое было отвергнуто в пользу ракет наземного - точнее, морского - базирования. Теперь "Эскалибуры" должны были запускаться в верхние слои атмосферы при помощи БРПЛ, размещенных на субмаринах, патрулирующих в Северном Ледовитом Океане - на наиболее вероятном пути полета советских ракет в сторону США. Получив сигнал о массированной ядерной атаке, субмарины должны были дать залп, запустив "Эскалибуры" по суборбитальным траекториям навстречу советской ракетной армаде: получив целеуказание от наземных радаров и спутников, отделившиеся от ракет рентгеновские лазеры самостоятельно брали бы цели на сопровождение - и поражали бы их потоками рентгеновского излучения.
Ядерный арсенал наземного базирования СССР составлял на 1980 год порядка 1400 МБР; соответственно, в идеале для его поражения на разгоне хватило бы 1400 ядерных лазеров. Американский флот был более чем способен запустить столько; в его распоряжении находился 41 подводный ракетоносец, с 16 ракетами "Посейдон" на каждом; при переоборудовании всего десяти субмарин в носители противоракет (каждая - с десятью рентгеновскими лазерами) ВМФ США имел бы возможность запустить до 1600 рентгеновских лазеров против советского ракетного удара. В контексте других мер, предполагаемых системой СОИ, это действительно означало, что межконтинентальные баллистические ракеты как вид вооружений могут уйти в прошлое.
Однако, практика вмешалась в теории. Проведенные в 1980-ых годах подземные ядерные взрывы в рамках программы "Эскалибур" дали двоякий результат; с одной стороны, они продемонстрировали что идея, безусловно, работоспособна - с другой, породили ряд неожиданных вопросов, ответов на которые быстро найти не удавалось. К середине 1980-ых даже самые горячие сторонники "Эскалибура" были вынуждены признать, что хотя идея, безусловно, работоспособна, она находится вне пределов доступной технологии. Проект был понижен до чисто исследовательского; внимание СОИ переключилось на более близкие к реализации проекты миниатюрных спутников-кинетических перехватчиков. В 1992 году, проект был закрыт, а данные по нему - также засекречены.
Проект «Прометей»
В основе проекта «Прометей» было использование энергии ядерного взрыва для запуска материального снаряда, поражающего цель кинетической энергией соударения.
Проект рассматривался как составляющая программы СОИ; в первую очередь, как средство быстрой и эффективной целекции ложных целей. Основой концепции был ядерный заряд направленного действия, аналогичный заряду проекта «Касаба»; отличительным элементом являлась графитовая смазка на вольфрамовой плите, предохраняющая таковую от испарения. При детонации, вольфрамовая плита разрушалась на множество мелких дробинок, запускаемых в пространство на скорости до 100 км/с.
Фактически, детонация заряда «Прометей» приводила к формированию узкого конуса дроби, накрывающего значительный сектор пространства. Так как считалось, что кинетическая энергия мелких дробинок будет недостаточна для эффективного разрушения боеголовки, а формирование крупной картечи в результате ядерного подрыва являлось слишком сложно контролируемым процессом, заряды должны были использоваться для «расчистки» пространства от ложных целей. Легкая фольга и надувные ложные цели эффективно разрушались и отбрасывались дробью, таким образом выделяя на их фоне тяжелые боеголовки.
Проект не был реализован.
Оригинал взят у raigap в Ядерное оружие направленного действия (США)