Artyleria kosmiczna. Artyleria na orbicie: orbitalne stacje bojowe
Przedmiot zakazu: umieszczanie na orbicie okołoziemskiej jakichkolwiek obiektów wyposażonych w broń nuklearną lub jakikolwiek inny rodzaj broni masowego rażenia, instalując taką broń na ciałach niebieskich i umieszczając ją w przestrzeni kosmicznej w jakikolwiek inny sposób.
Główny dokument zakazujący: Traktat o zasadach działalności państw w zakresie badania i użytkowania przestrzeni kosmicznej, w tym Księżyca i innych ciała niebieskie(Zgromadzenie Ogólne ONZ)
Ratyfikowane przez państwa (stan na styczeń 2012): 101
Na niskiej orbicie okołoziemskiej lata wiele wojskowych statków kosmicznych - amerykański GPS (NAVSTAR) i rosyjski GLONASS, a także liczne satelity obserwacyjne, rozpoznawcze i komunikacyjne. Ale na orbicie nie ma jeszcze broni, chociaż wielokrotnie podejmowano próby wystrzelenia jej w przestrzeń kosmiczną. Rezultatem było zrozumienie faktu, że broń konwencjonalna w kosmosie możesz walczyć tylko z hipotetycznymi najeźdźcami z kosmosu. Rezolucja zakazała także stosowania broni nuklearnej, podobnie jak każdej innej broni masowego rażenia Walne Zgromadzenie ONZ. Jednak pomimo tego zakazu opracowywano projekty umieszczenia zarówno broni konwencjonalnej, jak i nuklearnej na niskiej orbicie okołoziemskiej.
Na początku lat 60. wojsko już się tym zajmowało przestrzeń kosmiczna, ale zupełnie nie miał pojęcia, jak będą wyglądać operacje wojskowe w kosmosie. Przez analogię z wojna powietrzna wyglądało to jak kosmiczne fortece z bombami atomowymi, armatami i karabinami maszynowymi.
Artyleria orbitalna
Na początku lat sześćdziesiątych nikt nie wiedział, jak będzie wyglądać wojna w kosmosie. Wojsko wyobrażało sobie „kosmiczne fortece” uzbrojone w bomby (w tym atomowe), rakiety, armaty i karabiny maszynowe, otoczone rojem myśliwców i zbiegające się w bitwie na orbicie (pamiętajcie, że George Lucas kręcił swoje „Gwiezdne wojny” dopiero w 1977 r. ). Dlatego zarówno w ZSRR, jak iw USA został on zaprojektowany dość poważnie broń kosmiczna- z rakiety kierowane„przestrzeń-przestrzeń” do artyleria kosmiczna. ZSRR opracował okręty wojenne - samolot rozpoznawczy Sojuz R i uzbrojony w rakiety przechwytujący Sojuz P (1962-1965), Zvezda 7K-VI wyposażony w karabin maszynowy (1965-1967), a nawet załogową stację orbitalną (OPS) Almaz „z zamontowaną na nim armatą. To prawda, że rakiety kosmos i kosmiczny karabin maszynowy nigdy nie „wąchały przestrzeni”, ale armata miała więcej szczęścia.
Szybkostrzelne działo samolotu Nudelman-Richter NR-23 zainstalowane na Almazie (modyfikacja tylnego działa bombowca odrzutowego Tu-22) było przeznaczone do ochrony przed satelitami inspektorskimi wroga i przechwytywaczami na dystansie ponad 3000 m. Działo wystrzeliło 950 pocisków o wadze 200 g każdy z prędkością 690 m/s i wytworzyło odrzut 218,5 kgf, który kompensowały dwa silniki główne o ciągu 400 kgf lub sztywne silniki stabilizacyjne o ciągu 40 kgf.
Eksplozja na orbicie
Co się stanie, jeśli broń nuklearna zostanie zdetonowana w górnych warstwach atmosfery (30–100 km i więcej)? Nie ma tam fali uderzeniowej i głównej czynnik szkodliwy w tym przypadku pojawi się promieniowanie gamma i impuls elektromagnetyczny (EMP). Silny przepływ promieni gamma spowoduje jonizację leżących pod spodem gazów atmosferycznych, tworząc masę szybkich elektronów i stosunkowo wolnych jonów. Elektrony oddziałują z ziemskim polem magnetycznym, tworząc się na krótki czas najpotężniejsze prądy. Pomiędzy warstwą zjonizowaną a powierzchnią Ziemi przez kilka minut będzie powstawać gigantyczna różnica potencjałów (natężenie pola rzędu kilkudziesięciu kV/m). Wszystko to doprowadzi do powstania potężnego Puls elektromagnetyczny(EMP), który indukuje wszystkie przewodniki w zasięgu działania Wysokie napięcie i wyłączy niemal każdy sprzęt elektroniczny, który nie jest specjalnie chroniony, linie telekomunikacyjne, linie elektroenergetyczne i podstacje transformatorowe, a także długi czas(wiele godzin) zakłóci komunikację radiową. Promień zniszczenia broni EMP jest ogromny - z wybuch jądrowy na wysokości 500 km szacuje się, że jest to ponad 2000 km! Wadą broni EMP jest jej „masowość”: jest ona równie skuteczna w niszczeniu elektroniki zarówno własnej, jak i cudzej.
W kwietniu 1973 roku w przestrzeń kosmiczną wystrzelono Almaz-1, znany również jako Salut-2, a rok później odbył się pierwszy załogowy lot Almaz-2 (Salut-3). Chociaż na orbicie nie było żadnych orbitalnych przechwytywaczy wroga, stacja ta i tak wystrzeliła pierwszą (i ostatnią) salwę z armaty kosmicznej. Kiedy okres użytkowania stacji dobiegł końca, 24 stycznia 1975 roku przed opuszczeniem orbity wystrzelono z armaty serię pocisków (spalonych w atmosferze) w kierunku wektora prędkości orbitalnej, aby dowiedzieć się, jak strzelanie wpłynęło na dynamikę OPS . Testy wypadły pomyślnie, ale oznaczało to koniec ery artylerii orbitalnej.
Miecz Orbitalny
Pod koniec lat 70. Stany Zjednoczone postawiły sobie ambitny cel stworzenia niezawodnego systemu obrony przeciwrakietowej, który byłby w stanie przechwytywać szybkie głowice bojowe pociski balistyczne. Lasery uznawano za idealny środek pozwalający przechwycić cel z prędkością światła i umieścić go na orbicie. Aby radykalnie zmniejszyć rozbieżność wiązki i zwiększyć moc, w ramach projektu Excalibur w USA podjęto próbę stworzenia orbitalnego lasera rentgenowskiego. Jako płyn roboczy zastosował w pełni zjonizowaną plazmę, w którą podczas eksplozji ładunku jądrowego o mocy 30-kt zamieniły się cienkie (0,1-0,5 mm) (10 m) pręty miedziane lub cynkowe.
W ciągu 50 lat rozwoju wojskowa doktryna kosmiczna uległa znaczącym zmianom. Orbitalne fortece bojowe pozostały fikcją, ale rakiety antysatelitarne stały się rzeczywistością. Pociski SM-3 (na zdjęciu) Systemy Aegis, instalowane na krążownikach rakietowych klasy Arleigh Burke i Ticonderoga, umożliwiają zestrzeliwanie satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiej.
Plazma zaczęła się rozszerzać z prędkością około 50 km/s, ale pompowanie i emitowanie krótkiego (poniżej 1 ns) impulsu lasera wymagało około 30 ns, więc średnica plazmy ledwo zdążyła przekroczyć 1–2 mm. Każdy ładunek odparował i zjonizował około stu prętów, które miały być indywidualnie nakierowane, zapewniając przesłanie impulsu 1 ns o energii 5−6 kJ na odległość do 100 km. Ładunki takie albo umieszczano z wyprzedzeniem na orbicie, albo w przypadku wykrycia wystrzelenia sowieckich rakiet, wystrzeliwano je z łodzi podwodnych.
Na papierze wyglądało to pięknie, ale w rzeczywistości... 26 marca 1983 roku w podziemnej kopalni na poligonie w Nevadzie, w ramach programu Cabra, nastąpiła pierwsza i jedyna eksplozja lasera rentgenowskiego napędzanego energią jądrową o mocy 30 kt. Wszystkie pręty były wycelowane w jeden cel, energia impulsu wynosiła 130 kJ, ale dużej rozbieżności nie udało się pokonać – wielkość plamki w odległości 100 km obliczono na prawie dziesięć metrów.
Marzenie Juliusza Verne’a o wyprawie z armaty na Księżyc przez wielu uważane jest za absurdalne, ale przez dziesięciolecia inżynierowie i naukowcy wielokrotnie do niego wracali. Choć wystrzelenie ludzi w kosmos w ten sposób się nie powiedzie, maleńkie satelity z łatwością wytrzymają przeciążenia wystrzału. Jest więc zbyt wcześnie, aby powiedzieć, kto będzie „dobrze się śmiał”.
Broń kosmiczna, której różne wersje pojawiały się niejednokrotnie w fantazjach wynalazców, obiecuje obniżyć koszty dostarczania ładunku na niską orbitę okołoziemską o około rząd wielkości. Oczywiście nie każdy przedmiot będzie nadawał się na tak egzotyczną premierę, ale jego szacunkowa cena wynosząca 550 dolarów za kilogram jest na tyle kusząca, aby spróbować wcielić w życie wieloletni pomysł.
Taka jest opinia Johna Huntera, amerykańskiego naukowca i inżyniera, prezesa i jednego z założycieli firmy Quicklaunch, która postawiła sobie za cel zorganizowanie wystrzelenia w kosmos małych urządzeń za pomocą armaty o długości… 1,1 kilometra.
Główną atrakcją nowego systemu jest działanie morskie, co niesie ze sobą wiele korzyści (ilustracja: John Hunter/Quicklaunch/Google Tech Talks).
Jak widać lufa wraz z urządzeniami pomocniczymi musi unosić się w głębinach morskich pod pewnym kątem do horyzontu. Dolna krawędź całej konstrukcji przypuszczalnie znajduje się na głębokości około 490 m, a wcięcie pnia znajduje się kilka metrów nad poziomem wody.
Technika ta w elegancki sposób rozwiązuje problem monstrualnej lufy uginającej się pod własnym ciężarem (pomyśl o inżynierach budujących podobne działo na lądzie). Jednocześnie ułatwia skierowanie instalacji w azymut (co jest niezbędne do zmiany nachylenia orbit). Ponadto działo będzie łatwe do holowania w dowolne miejsce na równiku (optymalne do wystrzelenia statku kosmicznego).
Jedną z możliwości wykorzystania broni kosmicznej mogłoby być dostarczenie paliwa rakietowego na niską orbitę okołoziemską. Być może uda się zabrać ze sobą trochę na każdy start, ale niski koszt jednego strzału pozwoli na wysłanie w górę całej flotylli pocisków, które „zaparkują” na stacji tankowania.
Statki międzyplanetarne udające się na Księżyc lub Marsa mogą już pozyskiwać z niego paliwo. To z kolei zmniejszy masę ładunku, który należy podnieść w górę w przypadku takich projektów (ilustracja: John Hunter/Quicklaunch/Google Tech Talks).
Ale oto, czego Jules Verne prawdopodobnie nie wiedział: nie da się osiągnąć przyzwoitych prędkości za pomocą ładunku prochowego, niezależnie od tego, ile wepchniesz go do pistoletu. Pocisk nie poleci szybciej, niż są w stanie rozprężyć się gorące gazy o danym składzie, a parametr ten zależy od prędkości dźwięku w cieczy roboczej. Dlatego też wynaleziono kiedyś lekkie pistolety na gaz: znajdujący się w nich pocisk jest wypychany przez rozprężający się hel (lub wodór). Kluczem do sukcesu jest ich niska masa cząsteczkowa. Należy do tej rodziny pistolet kosmiczny z Quicklauncha.
Tutaj trzeba powiedzieć, że Hunter zjadł psa z lekkich karabinów gazowych. W Lawrence Livermore National Laboratory kierował projektem największej na świecie lekkiej armaty gazowej SHARP (Super High Altitude Research Project), która działała z powodzeniem w latach 1992–1995.
W pierwszym odcinku (kaliber 36 cm i długość 82 m) tej instalacji w kształcie litery L spalano metan, którego produkty spalania przepychały jednotonowy stalowy tłok, który sprężał znajdujący się po jego drugiej stronie wodór. Kiedy ciśnienie osiągnęło 4 tysiące atmosfer, specjalny zapalnik został zniszczony, do drugiej lufy (10 cm na 47 m) przedostał się wodór, przyspieszając znajdujący się w niej 5 kilogramów pocisk do 3 kilometrów na sekundę.
Po 1995 roku do testów sporadycznie używano pistoletu SHARP miniaturowe modele pojazdy hipersoniczne(zdjęcia: daviddarling.info, astronautix.com, John Hunter/Quicklaunch/Google Tech Talks).
W przyszłości planowano zmodyfikować to działo, nauczyć go strzelania w górę (właściwie leżało poziomo) i jednocześnie zwiększyć prędkość pocisków do 7 km/s, co pozwoliłoby mówić o startach kosmicznych. Jednak planów tych nie udało się zrealizować, głównie ze względów finansowych.
Warto zaznaczyć, że lekkie działa gazowe o znacznie mniejszych rozmiarach i pociskach o znacznie mniejszej masie osiągały duże prędkości – do 11 km/s. Ale tutaj mówimy o praktycznym zastosowaniu starty kosmiczne i nie ma co rozmawiać, chyba że nagle trzeba wystrzelić na orbitę stalową część ważącą kilka gramów.
Te działa jednak nigdy nie marzyły o kosmosie. Badanie opływu ciał w hiperdźwiękach, zachowanie materiałów pod ogromnymi ciśnieniami i temperaturami (opracowywane w momencie trafienia w cel szybkiego pocisku), modelowanie erozji statku kosmicznego pod wpływem mikrometeorytów i podobne eksperymenty naukowe – to jest to działanie obecnie istniejących lekkich dział gazowych. Aby przekształcić je w armaty kosmiczne, konieczne było znaczne zmodyfikowanie ich konstrukcji.
Schemat nowy pistolet Hunter: 1 – pocisk, 2 – zawór, 3 – komora spalania (czyli wymiennik ciepła), 4 – wodór (ilustracja Popular Science).
W Quicklaunch Hunter pozbył się tłoka. W nowym systemie gazu ziemnego spala się wewnątrz specjalnej komory wymiennika ciepła, która jest otoczona drugą komorą – z wodorem. Ciepło przenika przez ścianki, powodując wzrost temperatury wodoru do 1430 stopni Celsjusza.
Gdy tylko ciśnienie osiągnie wymaganą wartość, otwiera się specjalny zawór suwakowy i gorący wodór zaczyna przyspieszać pocisk wzdłuż lufy.
Po wystartowaniu aparatu membrana na końcu lufy natychmiast się zamyka, minimalizując utratę wodoru – zostanie on następnie schłodzony i ponownie skompresowany w celu wykorzystania w następne uruchomienie.
Zawór przesuwny jest pokazany w kolorze jasnoczerwonym (ilustracja: John Hunter/Quicklaunch/Google Tech Talks).
Według obliczeń Johna i jego współpracowników pistolet Quicklaunch powinien „rzucać” 450-kilogramowe urządzenia z prędkością sześciu kilometrów na sekundę. I chociaż przeciążenie podczas strzału osiągnie 5000 g, całkiem możliwe jest już stworzenie maleńkich satelitów, których elektronika przetrwa taki start.
Ponadto jednym z ładunków w wystrzeleniu armaty mogą być najprostsze i najdelikatniejsze materiały zasilające stacje kosmiczne ( woda pitna, w szczególności).
Trajektoria wznoszenia będzie dość płaska, ale pociski superdziału nie będą miały czasu na znaczne nagrzanie w wyniku tarcia z powietrzem, ponieważ opuszczą atmosferę w mniej niż 100 sekund. Dodatkowo Hunter rozważa możliwość zabezpieczenia poprzez nałożenie palnej powłoki na zewnętrzną powierzchnię urządzeń.
Urządzenia te powinny na górze rozpędzić się do pierwszej kosmicznej prędkości. Na wysokości 100 km taki pocisk zrzuci owiewki i uruchomi własny miniaturowy silnik rakietowy.
Schemat lotu pocisku kosmicznego podkalibrowego wystrzelonego z armaty Quicklaunch. W tej wersji urządzenie jest chronione w atmosferze przez wyrzuconą obudowę (ilustracje: John Hunter/Quicklaunch/Google Tech Talks).
Fakt, że pocisk o dużej prędkości początkowej z łatwością pokonuje pierwszy odcinek trasy z gęstą atmosferą, a nawet leci w kosmos, udowodniono już w 1966 roku. Następnie amerykańsko-kanadyjski supergun badawczy z projektu
25 czerwca 1974 roku stacja kosmiczna Salut-3 poleciała w kosmos z załogą składającą się z dwóch kosmonautów. Na pierwszy rzut oka wyglądało to jak kolejny zwykły lot kosmiczny. Saluty były sowieckim odpowiednikiem amerykańskiego cywilnego statku kosmicznego Skylab, do którego zadań należało przeprowadzanie eksperymentów – m.in. Ludzkie ciało podczas długiego lotu. Co więcej, w epoce zimna wojna miał na celu zdobycie punktów propagandowych.
Ale nazwa „Salut-3” była tylko przykrywką. W rzeczywistości Salut 3 była wojskową stacją kosmiczną Almaz 2.
Misją stacji Almaz była obserwacja powierzchni Ziemi, podobnie jak załogowe laboratorium orbitalne Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych, które działało na orbicie w latach 60. XX wieku. Pomysł był taki, że dawałoby to korzystne położenie na wysokości 270 kilometrów dobra recenzja i zamienił stację w idealny punkt obserwacyjny. Ameryka porzuciła załogowe laboratorium orbitalne, ale w latach 1973–1976 Sowieci wystrzelili trzy statki kosmiczne Almaz.
Ale Salut-3/Almaz-2 różnił się jedną zasadniczą różnicą: nie była to tylko wojskowa stacja kosmiczna. Był uzbrojony. Almaz-2 został wyposażony w małą armatę w celu przeprowadzenia eksperymentu mającego sprawdzić, czy Sowieci będą w stanie obronić statki kosmiczne. przeciwko amerykańskiej broni przeciwsatelitarnej.
Niewiele szczegółów jest znanych, ale z biegiem czasu zaczęły pojawiać się pewne informacje. Jak pisze prezenter Zachodni ekspert według radzieckiego programu kosmicznego Jamesa Oberga „według opublikowanych danych, które potwierdził dowódca statku Paweł Popowicz, na stacji zainstalowano zmodyfikowane radzieckie działo lotnicze do przechwytywania samolotów. Było to działo Nudelman-Richter, podobne do tych modeli, które były wyposażone w MiG-19, MiG-21 i Su-7.
Niektóre źródła podają, że było to działo kal. 23 mm, inne zaś – kalibru 30 mm. „Lufa działa była skierowana równolegle do osi wzdłużnej stacji, a broń nakierowywana była na cel poprzez zmianę orientacji statku kosmicznego za pomocą celownika na stanowisku kontrolnym” – pisze Oberg. Wikipedia podaje, że ładunek amunicji do pistoletu wynosił 32 naboje.
Najwyraźniej strzelanie próbne przeprowadzono zdalnie z Ziemi w czasie, gdy na pokładzie stacji nie było astronautów. Oznacza to, że Almaz strzelał ze swojej broni, choć nie w warunkach bojowych. „24 stycznia 1975 roku odbyły się testy specjalny system na pokładzie Salut-3, który dał pozytywne wyniki na dystansach od trzech tysięcy do 500 metrów, czytamy w artykule Encyclopedia Astronautica. - Nie ma wątpliwości, że były to testy pokładowego kalibru 23 mm pistolet lotniczy Nudelman (inne źródła podają, że było to 30-milimetrowe działo Nudelman NR-30). Kosmonauci potwierdzili, że podczas testów cel satelity został zniszczony.”
Broń na stacji Almaz z pewnością nie była bronią ofensywną, taką jak eksplodujący planetę promień Gwiazdy Śmierci bomby wodorowe, którego bardzo obawiali się Amerykanie, którzy w latach pięćdziesiątych XX wieku wpadli w panikę z powodu lotów radzieckich satelitów. Myśleli, że te bomby zaraz spadną na ich głowy. Ale eksperci różne zdania co do skuteczności tej broni w walce kosmicznej.
Oberg pisze: „Na dystansie mniejszym niż kilometr mógłby być niezwykle skuteczny, gdyby nie został wystrzelony w poprzek ruchu orbitalnego stacji, gdyż w tym przypadku, zgodnie z zasadami mechaniki orbitalnej, kule musiały wrócić na stację!"
Tony Williams, który tworzy historię armat i karabinów maszynowych, powiedział The Narodowy interes: „Zdecydowanie problemem były wibracje. Została odkryta, gdy działa zainstalowane na stacji zaczęły strzelać w kierunku ziemi. Oznacza to, że strzelanie próbne w kosmosie odbywało się wyłącznie podczas lotów bezzałogowych. Odrzut musiał być kompensowany przez układ napędowy i układ kierowniczy. Brak powietrza w przestrzeni nie powinien stanowić problemu, ale podejrzewam, że zrobiły to ekstremalne temperatury.
Ekspert ds. działań wojennych w przestrzeni kosmicznej Paul Szymański powiedział, że możliwe byłoby wystrzelenie armaty w kosmos, ale wiązałoby się to z pewnymi wyzwaniami, szczególnie pod względem kontroli ognia. „Trajektoria wystrzelonego pocisku będzie zakrzywiona pod wpływem grawitacji (podobnie jak na ziemi), dlatego należy to uwzględnić w mechanizmie celowniczym. Musimy także wziąć pod uwagę ogromną prędkość, z jaką latają Almaz i cel” – powiedział specjalista The National Interest. Ponadto, niszcząc szybki cel kosmiczny z bliskiej odległości, Almaz może ucierpieć z powodu szybko latających odłamków.
Radzieckie działo kosmiczne było bronią defensywną – ale przed kim miało bronić? Od fikcyjnych kosmicznych marines w tej słynnej i dziwnej scenie z filmu o Jamesie Bondzie Moonraker? Istnieje broń antysatelitarna – według dostępnych informacji Chiny ją opracowują; aw 2006 roku Amerykanie użyli rakiety przeciwrakietowej, aby zniszczyć jeden ze swoich wadliwych satelitów. Jednak technika ta nie została jeszcze w pełni przetestowana.
Tak czy inaczej, szkoda będzie biednego astronauty, który próbuje zestrzelić rakietę lecącą z prędkością ośmiu kilometrów na sekundę.
Pomimo tego, że z punktu widzenia Dzisiaj Projekt ten przypomina science fiction, w pierwszej połowie XX wieku Niemcy poważnie przygotowywali się do jego realizacji. Opracowaniem armaty słonecznej zajęli się naukowcy zlokalizowani w ośrodkach badawczych małej wioski Hillersleben. Ponad 150 fizyków, projektantów i utalentowanych inżynierów dzień i noc pracowało nad najbardziej fantastycznymi projektami, które w przyszłości mogły zapewnić Niemcom absolutną przewagę militarną na polu bitwy. Kiedy wiosną 1945 roku wojska alianckie wkroczyły do Hillersleben, wśród dokumentacji technicznej znalazły się dokumenty dotyczące opracowania „działa słonecznego”. Warto zauważyć, że autor tego projektu Był znany niemiecki naukowiec, jeden z twórców technologii rakietowej, Hermann Oberth. Najciekawsze jest to, że już w 1929 roku naukowiec w swojej książce „Ścieżka do lotu kosmicznego” zaproponował utworzenie załogowej stacji orbitalnej na orbicie okołoziemskiej. W swoim głównym dziele Orbert proroczo błyskotliwie opisał zasady, według których współczesne stacje orbitalne składają się z oddzielnych bloków. Jednocześnie początkowe plany naukowca nie przewidywały wojskowego komponentu stacji. Orbert właśnie planował umieścić na orbicie planety zwierciadło wklęsłe o średnicy 100 m w celu transmisji na Ziemię energia słoneczna do podgrzewania wody i turbin obrotowych elektrowni. Jednak wojsko, po zapoznaniu się z jego projektem, zdecydowało inaczej. Naukowiec otrzymał zadanie opracowania gigantycznego lustra umieszczonego w kosmosie, które mogłoby zostać wykorzystane jako śmiercionośna broń.
Muszle „kosmiczne” autorstwa Geralda Bulla
Jak wiadomo, wszystko nowe jest dobrze zapomniane. Korzystając z przykładu materiału z poprzedniego rozdziału, byliśmy przekonani, że rozwój technologii w dużej mierze opiera się na tym dobrze znanym rozważaniu.
Raz po raz myśl projektowa na kolejnym etapie powraca do starych „zapomnianych” schematów, aby ożywić je w nowej jakości dla nowych zadań. Elektryczne silniki rakietowe i wykorzystanie energii atomowej, żagli słonecznych i antygrawitacji – to wszystko wymyślono w pierwszej ćwierci XX wieku, ale urzeczywistniono je dopiero dzisiaj.
Pomysł działa kosmicznego, zaproponowany, jak pamiętamy, przez Izaaka Newtona, rozwinięty w powieściach Juliusza Verne’a, Faure’a i Graffigny’ego i zawarty w programie stworzenia działa V-3 ultradalekiego zasięgu, nie pozostać zapomnianym.
Jednak pomimo pozornej daremności tych projektów, z początkiem Era kosmosu oraz pojawienie się zapotrzebowania na tanie, odporne na każdą pogodę środki dostarczania różnych urządzeń na niską orbitę okołoziemską, ponownie mówiono o broni. Oczywiście nie rozmawialiśmy już o locie załogowym, ale można było w ten sposób wystrzelić w kosmos małe satelity i pomysł doczekał się drugiego (a może trzeciego?) narodzin.
To przede wszystkim zasługa utalentowanego kanadyjskiego projektanta, doktora Geralda Bulla.
Gerald Buhl urodził się w 1928 roku w kanadyjskiej prowincji Ontario. Jego kariera rozpoczęła się od oszałamiającego sukcesu – w wieku 22 lat Bulle został najmłodszym lekarzem, który kiedykolwiek obronił rozprawę doktorską na Uniwersytecie w Toronto.
Od 1961 wykładał na Uniwersytecie McGill, a od 1964 stał na czele Kanadyjskiego Instytutu Badań Kosmicznych. To właśnie na stanowisku dyrektora tego instytutu Bulle miał okazję zrealizować pomysł armaty zdolnej rzucać pociski na wysokość suborbitalną i orbitalną.
W 1961 roku Departament Badań nad Bronią przyznał dr Bullowi 10 milionów dolarów w ramach wspólnego przedsięwzięcia program naukowy, zainicjowany przez Departamenty Obrony USA i Kanady i zwany Programem Badań na Wysokich Wysokościach (HARP).
NA etap początkowy Podczas pracy nad programem dr Bull podjął się udowodnienia, że działa ultradalekiego zasięgu można wykorzystać do wystrzeliwania ładunków naukowych i wojskowych na wysokości suborbitalne. Platformę startową zbudowano na wyspie Barbados, a starty odbywały się w kierunku Atlantyku. Działo „kosmiczne” było 16-calowym (406 mm) działem marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych o masie 125 ton. Standardową lufę o długości 20 metrów zastąpiono nową - 36 metrów. W latach 1963–1967 dr Bull przeprowadził ponad dwieście eksperymentalnych startów przy użyciu tej broni.
Gerald Bull zaprezentował klientowi pierwszy pocisk Martlet 1 o długości 1,78 m i wadze 205 kilogramów w czerwcu 1962 roku. Pocisk wykonano z grubej blachy stalowej, wewnątrz korpusu umieszczono urządzenia do radiotelemetrycznego monitorowania przebiegu lotu. Ponadto na pocisku zamontowano specjalne urządzenie do uwalniania kolorowego dymu, dzięki któremu można było monitorować trajektorię pocisku i oceniać wpływ przepływów powietrza na dużych wysokościach na samolot.
Martlet 1 został wystrzelony 21 stycznia 1963 roku. Lot trwał 145 sekund, podczas którego pocisk osiągnął wysokość 26 kilometrów i spadł 11 kilometrów od miejsca startu.
Drugi start był równie udany i Grupa poszukiwawcza Rozpoczęto prace nad projektem HARP Nowa seria Pociski „Martlet 2”, które można już wykorzystać jako suborbitalne samolot.
W ramach serii „Martlet 2” zaprojektowano pociski trzech głównych modyfikacji: 2A, 2B i 2C. Na zewnątrz są prawie identyczne, ale są wykonane z różnych materiałów. Typowy pocisk Martlet 2 ma kształt strzałki, średnicę korpusu 13 centymetrów i długość 1,68 metra. W dolnej części korpusu przyspawane są cztery skośne stabilizatory. Ładowność pocisku wynosi 84 kilogramy, masa całkowita wraz ze strzałem wynosi około 190 kilogramów.
Szczegółowym badaniom poddano samolot suborbitalny Martlet 2 kondycja fizyczna górne warstwy atmosfery. Informacja ta miała ogromne znaczenie dla departamentów obrony USA i Kanady, gdyż, jak pamiętamy, w tym samym czasie trwały prace nad stworzeniem stratosferycznego samolotu hipersonicznego i nowych systemów rakietowych, a nie było wystarczających danych na temat właściwości środowisko powietrzne na dużych wysokościach. Ładunek Martleta 2 obejmował magnetometry, czujniki temperatury, elektroniczne mierniki gęstości, a nawet laboratorium pogodowe Langmuira. Aby sprzęt po uruchomieniu mógł normalnie funkcjonować, cały zespół pomiarowy został zalany żywicą epoksydową, co zabezpieczyło elementy układu przed przemieszczeniem i uszkodzeniem podczas przyspieszenia o wartości 15 000 g.
Według wstępnych obliczeń prędkość pocisków serii Martlet 2 nie powinna przekraczać 1400 m/s, a maksymalna osiągalna wysokość powinna wynosić 125 kilometrów. Jednak dzięki szeregowi udoskonaleń (wydłużenie lufy armaty, zastosowanie nowych rodzajów prochu i sposobów jego zapalania) możliwe było wzniesienie się na znacznie większe wysokości.
Prędkość pocisku zwiększono do 2100 m/s, a 19 listopada 1966 roku Martlet 2C osiągnął rekordową wysokość 180 kilometrów w czasie lotu 400 sekund.
Ponadto podczas cyklu testowego dr Bullowi udało się obniżyć koszt wystrzelenia ładunku na wysokość suborbitalną do 3000 dolarów za kilogram.
Perspektywy Programu Badań na Wysokich Wysokościach (HARP)
30 czerwca 1967 roku, w wyniku gwałtownego „ochłodzenia” w stosunkach między Stanami Zjednoczonymi a Kanadą spowodowanego wojną w Wietnamie, Kanadyjski Departament Badań nad Bronią oficjalnie ogłosił zamknięcie Programu Badań na Dużych Wysokościach.
Projekt porzucono w momencie, gdy grupa kierowana przez doktora Bulla pracowała nad stworzeniem najmniejszego statku kosmicznego w historii ludzkości - rakiety Martlet 2G-1 ze stopniem na paliwo stałe. Masa ładunku wystrzelonego na orbitę przez ten pocisk nie przekraczała 2 kilogramów – optymalna dla „nanosatelitów” opracowywanych dziś w NASA. Sam pocisk miał 4,3 metra długości i 30 centymetrów średnicy. Całkowita masa pocisku i śrutu wynosiła 500 kilogramów.
Inne bardzo obiecujące obszary programu HARP obejmują prace nad rakietami serii Martlet 3 i Martlet 4. Pociski te, posiadające stopnie na paliwo stałe, były już w rzeczywistości rakietami kompaktowymi, których początkową część trajektorii wyznaczała armata. Największe zainteresowanie Seria Martlet 4 reprezentuje nas. Porozmawiajmy o tym bardziej szczegółowo.
Początkowo program HARP nie przewidywał stworzenia orbitalnych pojazdów dostawczych, koncentrując się jedynie na zadaniu badania górnych warstw atmosfery. Dopiero w 1964 r., kiedy dodatkowe porozumienie pomiędzy Kanadyjskim Departamentem Badań a rządem USA gwarantowało finansowanie programu na kolejne trzy lata, grupa dr Bulla zaczęła poważnie rozmawiać o wystrzeleniach orbitalnych. Kierownictwo Departamentu zareagowało jednak chłodno na ten pomysł i aż do zamknięcia programu entuzjastom startów orbitalnych nie udało się „pchnąć” serii „Martlet 4”.
Według projektu, który pozostał na papierze, wielostopniowe rakiety Martlet 4 mogłyby zostać wykorzystane do wyniesienia na niską orbitę okołoziemską ładunków o masie od 12 do 24 kilogramów. W pierwszej wersji projektu pociski posiadały dwa (lub trzy) stopnie na paliwo stałe, w późniejszych wersjach - stopnie na paliwo ciekłe.
Pierwszy etap typowej modyfikacji pocisku „Martlet 4” o masie 735 kilogramów paliwo stałe, miał sześć stabilizatorów. Przy przejściu przez lufę stabilizatory musiały znajdować się w pozycji złożonej, a przy wyjściu wyprostować się, nadając pociskowi ruch obrotowy wokół osi podłużnej z prędkością 4,5–5,5 obrotów na sekundę – zapewniając w ten sposób stabilność żyroskopowa pocisku w początkowej fazie lotu, podana przez strzał z armaty. Ponieważ ruch pocisku w tym obszarze podlegał prawom elementarnej balistyki (to znaczy zależał wyłącznie od mocy ładunku, kąta nachylenia działa i aerodynamiki pocisku), nie było potrzeby stosowania złożony system sterowania i monitorowania. Pierwszy etap miał wystartować na wysokości 27 kilometrów i spalić się w ciągu 30 sekund, dając ciąg 6900 kilogramów.
Drugi i trzeci stopień Martleta 4 również były na paliwo stałe (odpowiednio 181,5 i 72,6 kilograma paliwa) i zapewniały lot pocisku w stratosferze i mezosferze, przenosząc ładunek na wysokość do 425 kilometrów.
Pomiędzy drugim i trzecim etapem projektanci umieścili jednostkę sterującą i orientacyjną. Miał się włączyć natychmiast po wydzieleniu pierwszego stopnia, zachowując określone w programie kąty przechylenia i pochylenia. Należy pamiętać, że w latach 60. nie było jeszcze układów scalonych, a w jednostce sterującej i orientacyjnej nie można było zastosować tradycyjnych żyroskopów mechanicznych, gdyż nie wytrzymywały potwornych przeciążeń. Aby rozwiązać ten problem, w rozwój zaangażowani byli specjaliści z McGill University i Laboratorium Balistycznego Armii USA. W rezultacie został zaprojektowany całkowicie nowy system orientacja. Składał się z modułu analogowego, który odbierał informacje z kilku czujników zamontowanych na korpusie pocisku i porównywał przychodzące dane ze standardem. Prędkość obrotową wokół osi podłużnej wyznaczano za pomocą akcelerometru, a kąt pochylenia wyznaczano za pomocą dwóch czujników podczerwieni. Dodatkowe informacje również pochodziły z dwóch elementów światłoczułych skierowanych w stronę słońca.
Poszczególne elementy układu sterowania i orientacji zostały przetestowane pod kątem odporności na przeciążenia na poligonie w Quebecu, a do ich wystrzelenia wykorzystano małe działo kal. 155 mm, zdolne nadać pojemnikowi z elementami systemu przyspieszenie ponad 10 000 g .
Najważniejszą przewagą rakiet Martlet 4 nad pojazdami rakietowymi był krótki okres przygotowań przed lotem. Projektanci wierzyli, że takie przygotowanie zajmie tylko kilka godzin w porównaniu do kilku tygodni, a nawet miesięcy w przypadku wielostopniowej rakiety nośnej. W razie potrzeby można było wystrzelić od czterech do sześciu pocisków Martlet 4 dziennie, niezależnie od warunków pogodowych.
Małe działa suborbitalne
Praca Geralda Bulla w Kanadzie przyciągnęła uwagę naukowców z amerykańskiego kompleksu wojskowo-przemysłowego. Jak już wielokrotnie zauważyliśmy wcześniej, amerykańskim projektantom pracującym nad stworzeniem obiecującego samolotu brakowało danych nt właściwości fizyczne oraz skład chemiczny górnych warstw atmosfery. Niektóre pytania zostały usunięte w ramach wspólna praca w ramach programu HARP. Jednak do rozwiązania konkretnych problemów amerykanie użyli małych dział, co umożliwiło wystrzelenie małych sond na wysokość do 70 kilometrów.
Na początku marca 1960 roku generał porucznik Arthur Tradier, szef programów badawczych armii amerykańskiej, zlecił podległemu mu Laboratorium Balistycznemu ocenę możliwości użycia artylerii do wystrzeliwania balonów meteorologicznych. Już w lipcu naukowcy z Laboratorium udowodnili eksperymentalnie, że odpowiednio zaprojektowana sonda wytrzyma skutki przeciążeń powstałych na skutek wystrzału i praca zaczęła wrzeć.
Jako broń początkową do startów suborbitalnych wykorzystano armatę wojskową o kalibrze 120 milimetrów i lufie o długości 8,9 metra. Działa tej klasy były bardzo łatwe w obsłudze i posiadały niezbędną mobilność – można je było dostarczać na stanowisko strzeleckie na peronie kolejowym lub z tyłu specjalnej ciężarówki.
Kompleksy startowe oparte na armatach 120 mm zbudowano na poligonach testowych na wyspie Barbados, Quebec, w stanach Alaska, Wirginia, Nowy Meksyk i Arizona, za ich pomocą wystrzeliwano małe sondy do różnych celów na wysokości suborbitalne ( seria pocisków suborbitalnych „BRL”): dipol, reflektor, którego trajektoria była śledzona przez radar, dryfujący balon meteorologiczny ze spadochronem, kontenery zwrotne i tym podobne. Koszt jednego startu wahał się od 300 do 500 dolarów amerykańskich.
Działanie małych dział „suborbitalnych” pokazało wysoką skuteczność takich wyrzutni w badaniu atmosfery i wkrótce działa 120 mm zastąpiono nowymi - o kalibrze 175 milimetrów i długości lufy 16,8 metra. Działa te umożliwiały wystrzeliwanie trzykrotnie cięższych ładunków na wysokość ponad 100 kilometrów.
W związku z tym rozszerzyła się lista stosowanych sond. Oprócz tradycyjnego zestawu reflektorów dipolowych, nowe pociski zawierały kapsuły z azotanem cezu do tworzenia sztucznych chmur oraz laboratorium pogodowe Langmuir ze sterowaniem telemetrycznym.
Kompleks startowy oparty na armacie 175 mm okazał się jednak systemem mniej niezawodnym niż jego poprzednicy. Pociski często nie osiągały obliczonej wysokości, wówczas grupa dr. Bulla, korzystając ze zgromadzonych doświadczeń, zaproponowała projekt pocisku na paliwo stałe „Martlet 3E”, który mógłby służyć jako stopień przyspieszający dla ładunków wystrzeliwanych za pomocą 175- armata mm.
Jednocześnie szacowany pułap wzrósł do 250 kilometrów.
Pociski Martlet 3E mogłyby zastąpić całą serię Martlet 3, uwalniając główne działo kal. 406 mm do startów orbitalnych. Ale niestety projekt ten miał pozostać na papierze.
Projekt „Babilon”
Pomimo zamknięcia programu HARP dr Gerald Bull nie stracił zainteresowania tematem broni „kosmicznej”. Ponadto w 1968 roku otrzymał nagrodę McCurdy'ego, najbardziej prestiżową nagrodę kanadyjską za badania związane z przestrzenią kosmiczną. W poszukiwaniu nowych inwestorów Bull założył własną korporację Space Exploration Corporation. Korzystając ze swoich powiązań w Pentagonie, wynegocjował umowę z Izraelem. W 1973 roku Biuletyn „Korporacja” dostarczył tam około 50 tysięcy pocisków artyleryjskich. W tym samym czasie projektant spotkał się z przyszłym dowódcą izraelskiej artylerii, generałem Abrahamsem Davidem. Bulle z entuzjazmem stwierdził, że generał był „jedyną osobą, która zgromadziła wszystkie możliwości zbudowania superguna”. Prawdopodobnie właśnie dlatego, że generał David był „jedyną” zainteresowaną osobą, Bullowi nie udało się zrealizować swojego projektu w Izraelu.
W połowie lat siedemdziesiątych dr Bull nawiązał kontakt z rządem Republiki Południowej Afryki. Jego firma, za milczącą zgodą CIA, dostarczyła Pretorii 55 tysięcy pocisków wraz z dokumentacją ich produkcji. Republika Południowej Afryki, odizolowana przez ONZ od rynków broni, hojnie zapłaciła za śmiercionośny produkt. Wszystko szło dobrze, a projektant postanowił rozszerzyć swoją działalność. Z jego pomocą w Republice Południowej Afryki zaczęto tworzyć najnowocześniejsze działa 155 mm. Wkrótce jednak szczegóły tej umowy ujrzały światło dzienne i w 1980 roku Bull został uwięziony pod zarzutem nielegalnej sprzedaży technologii wojskowej krajom Trzeciego Świata. Korporacja Badań Kosmicznych została zlikwidowana.
Po zwolnieniu dr Bulle przeniósł się do Belgii, gdzie kontynuował działalność jako ekspert ds. artylerii. W marcu 1988 r. zawarła kontrakt z rządem Iraku na budowę trzech dział ultradalekiego zasięgu: jednego prototypowego działa kal. 350 mm (Projekt Little Babylon) i dwóch pełnowymiarowych dział kal. 1000 mm (Projekt Babylon).
Jeśli wierzyć obliczeniom doktora Bulla, to działa główne o masie strzału 9 ton mogły wysłać 600-kilogramowy ładunek na odległość ponad 1000 kilometrów, a pocisk o masie 2 ton i ładowności 200 kilogramów - na niską orbitę okołoziemską. Jednocześnie koszt wyniesienia na orbitę kilograma ładunku nie powinien przekroczyć 600 dolarów.
Projektowi nadano oznaczenie RS-2, a w oficjalnych dokumentach opisywano go jako projekt nowego kompleksu petrochemicznego. Budowę miejsca startu przeprowadziła brytyjska korporacja budowlana pod przewodnictwem Christophera Cowleya.
Długość działa projektu Babylon osiągnęła 156 metrów i ważyła 1510 ton. Lufa pistoletu była prefabrykowana i składała się z 26 fragmentów. Siła odrzutu wystrzału wynosiłaby 27 000 ton, co równałoby się eksplozji małego urządzenia nuklearnego i mogłoby spowodować zaburzenia sejsmiczne na całym świecie.
W kręgach specjalistów wojskowych powszechnie wiadomo, że stosunek długości lufy do kalibru działa powinien mieścić się w przedziale od 40 do 70, a dla haubic od 20 do 40. Wartości te wynikają z zasady działania lufy działa. Pocisk uzyskuje pierwotne przyspieszenie pod wpływem fali uderzeniowej powstałej w wyniku zapalenia paliwa (ładunku przyspieszającego), a następnie gazy – produkty spalania tej substancji – naciskają na pocisk w lufie. W kierunku wylotu ich ciśnienie stopniowo maleje. Dlatego lufa nie może być tak długa, jak jest to pożądane - w pewnym momencie tarcie między pociskiem a ścianami kanału stanie się większe niż działanie gazów. Istnieją również ograniczenia dotyczące zasięgu ognia i zależności od mocy ładunku przyspieszającego. Wynikają one z faktu, że prędkość zapłonu współczesnych paliw pędnych jest znacznie niższa od prędkości propagacji fali uderzeniowej. Dlatego wraz ze wzrostem masy ładunku, nawet przed jego całkowitym spaleniem, pocisk może wylecieć z lufy.
Z tego punktu widzenia działo Babilońskie jest absurdem i fantazją szalonego inżyniera. Jednak Gerald Bull znalazł rozwiązanie problemu w dokumentacji projektu armaty ultradalekiego zasięgu V-3: możliwe jest zwiększenie prędkości pocisku w lufie dzięki dodatkowym, sekwencyjnie zapalanym ładunkom.
Projekt V-3 nie powiódł się ze względu na brak możliwości odpalenia ładunków pośrednich umieszczonych w lufie dokładnie w odpowiednim momencie. Środki techniczne, podając wymagane milisekundy, nie zostały wówczas znalezione. Ładunek albo wystrzelił za wcześnie i spowolnił pocisk, co groziło eksplozją wewnątrz lufy, albo za późno, nie spełniając swoich funkcji przyspieszających. Bull rozwiązał problem synchronizacji za pomocą precyzyjnych kondensatorów.
Nawiasem mówiąc, zostały one skonfiskowane na lotnisku Heathrow w Londynie w kwietniu 1990 roku i początkowo sądzono, że zostaną użyte jako bezpieczniki bomby atomowe. Tak naprawdę kondensatory te miały zapewnić dokładność sekwencyjnego zapłonu dodatkowych ładunków z błędem pikosekund! Urządzenia zapłonowe byłyby uruchamiane na polecenie czujników pneumatycznych, które reagowały na zmiany ciśnienia w lufie.
W 156-metrowej beczce „Wielkiego Babilonu” planowano umieścić 15 ładunków pośrednich. Zapewniały one pociskowi opuszczającemu armatę prędkość początkową około 2400 m/s. Naturalnie dodatkowe przyspieszenie również ma swoje granice – Bull zdaje się już do nich zbliżać. W swojej konstrukcji pocisk przyspiesza coraz szybciej, aż w końcu osiąga prędkość propagacji ciśnienia spalającej się mieszaniny gazu i proszku ładunku pośredniego.
Prototypowy pistolet „Mały Babilon” o masie 102 ton został zbudowany do maja 1989 roku. Jej stanowisko strzeleckie znajdował się 145 kilometrów na północ od Bagdadu, a podczas testów planowano wysłać pocisk na odległość 750 kilometrów.
Iracki dezerter zeznał później, że broń miała służyć do dostarczania na terytorium wroga głowic z wypełnieniem chemicznym lub bakteriologicznym, a także do niszczenia wrogich satelitów rozpoznawczych.
Początkowo izraelski wywiad działający w Iraku nie zwracał uwagi na projekt Babilon, uznając go za ryzykowne, jednak gdy rząd iracki zaangażował doktora Bulla w prace nad międzykontynentalnym wielostopniowym pociskiem rakietowym opartym na radzieckich rakietach Scud, projektantem otrzymał ostrzeżenie.
Jednak Bulle odmówił zerwania kontraktu z Irakiem i zginął w tajemniczych okolicznościach 22 marca 1990 r.
Działa projektu Babylon nigdy nie zostały ukończone. Zgodnie z decyzją Rady Bezpieczeństwa ONZ przyjętą po zakończeniu operacji Pustynna Burza zostały one zniszczone pod kontrolą międzynarodowych obserwatorów.
„Program badawczy nad wysokościami” („SHARP”)
Nieco inaczej podszedł do problemu stworzenia „kosmicznego” pistoletu amerykański projektant John Hunter z Lawrence Livermore National Laboratory (Kalifornia). Jego rozwój znalazł odzwierciedlenie w filmie „Ultra-high program badawczy„(„SHARP”, „Projekt badawczy na bardzo dużych wysokościach”).
Studiując materiały projektu pistoletu elektromagnetycznego powstałego w ramach programu SDI w 1985 roku, John Hunter doszedł do wniosku, że więcej skuteczna broń Aby rozwiązać problem niszczenia rakiet balistycznych wroga na znacznych wysokościach, można zastosować broń „gazową”.
Konstruktora artylerii obowiązuje jeszcze jedna zasada - prędkość pocisku nie może przekraczać prędkości gazów w lufie. Aby zwiększyć tę prędkość (a co za tym idzie wysokość i zasięg pocisku) Hunter zaproponował zastąpienie konwencjonalnych produktów spalania wodorem, który ma znacznie niższą masę cząsteczkową i większa prędkość. Studiując archiwa, amerykański projektant odkrył, że w 1966 roku inżynierowie NASA przetestowali już małą armatę wodorową, która wystrzeliwała pociski z prędkością 2,5 km/s. Na podstawie tego opracowania John Hunter zbudował komputerowy model dwukomorowej broni gazowej, której prędkość wylotowa mogła sięgać 8 km/s. Projekt Huntera wzbudził zainteresowanie, a Lawrence Laboratory otrzymało pieniądze na zbudowanie pełnowymiarowej armaty gazowej przeznaczonej do wystrzeliwania pocisków z kosmiczną prędkością; Rozwój nazwano „Programem badań ultrawysokościowych”.
Dwumodułowe działo gazowe Huntera składało się z lufy w kształcie litery L o długości 82 metrów i tak zwanej „jednostki pompującej”, czyli uszczelnionej rury o średnicy 36 centymetrów i długości 47 metrów. Metan jest wtryskiwany do stalowej rury pompującej i zapalany.
Gaz rozszerzający się wypycha jednotonowy tłok w dół rurki pompy, ściskając i podgrzewając wodór po drugiej stronie tłoka. Gdy ciśnienie wodoru osiągnie 4000 atmosfer, wprawiany jest w ruch pocisk umieszczony na początku lufy, pod kątem prostym konstrukcji w kształcie litery L.
Lufa oczywiście była uszczelniona, a w momencie wylotu pocisk musiał wybić plastikową osłonę. Siłę odrzutu eliminowały trzy kompensatory wodne: jeden 10-tonowy i dwa 100-tonowe.
Eksperymentalna broń gazowa została zbudowana w ośrodku testowym materiałów wybuchowych Lawrence Laboratory w 1992 roku. Pierwsze testy odbyły się w grudniu i 5-kilogramowy pocisk wystrzelony z armaty mógł osiągnąć prędkość 3 km/s. Aby jeszcze bardziej zwiększyć prędkość, Hunter zaproponował wykonanie pocisku o napędzie rakietowym i dwustopniowym, a ładowność powinna stanowić 66% całkowitej masy pocisku.
Jednak 1 miliard dolarów potrzebny specjalistom z Laboratorium na kontynuację eksperymentów z wystrzeliwaniem mniejszych pocisków na orbitę kosmiczną nigdy nie został przyznany. W rezultacie cała praca nad programem SHARP została ograniczona.
W 1996 roku pistolet Hunter został użyty do badania wzorców przepływu wokół modeli silników strumieniowych przy prędkościach około 9 Machów.
„Firma startowa Julesa Verne’a”
W 1996 r., po tym jak rząd USA odmówił finansowania dalsze etapy programu SHARP, John Hunter założył firmę pod pretensjonalną nazwą „Jules Verne Launcher Company”.
Firma początkowo planowała zbudować prototypową wyrzutnię podobną do działa gazowego Lawrence Laboratory. Na prototypie, którego wielkość pocisków nie powinna przekraczać 1,3 milimetra, Hunter i jego towarzysze zamierzali testować nowe pomysły i opracowywać technologie związane ze stworzeniem gigantycznej armaty. Sama gigantyczna armata według ich planów powinna zostać zbudowana w górach na Alasce, co umożliwiłoby wystrzeliwanie ładunków na orbity o dużym nachyleniu. Według obliczeń Huntera, przy pomocy tego działa można byłoby osiągnąć prędkość wylotową 7 km/s, wysyłając pociski o masie 3300 kilogramów (wymiary: średnica - 1,7 m, długość - 9 m) na niską orbitę okołoziemską na wysokości 185 m. kilometrów.
W przyszłości ładowność będzie mogła zostać zwiększona do 5000 kilogramów.
Ze względu na swoją konstrukcję działo kosmiczne firmy Jules Verne Launch Company jest połączeniem działa gazowego Lawrence Laboratory i „księżycowego” działa Guido von Pirqueta. Znajduje się tu komora spalania, w której zapalany jest metan dostarczany ze zbiornika magazynowego, zespół pompujący z wodorem, a także boczne nachylone komory, wewnątrz których umieszczane są ładunki, które po zdetonowaniu nadają pociskowi dodatkowy impuls i przyspieszenie.
Firma Jules Verne Launch Company planuje otrzymywać zamówienia na wystrzelenie ponad 1500 ton ładunków rocznie. Zakłada się, że koszt wystrzelenia kilograma ładunku na orbitę będzie 20 razy niższy niż koszt tego samego wystrzelenia z wykorzystaniem technologii rakietowej.
Cały kompleks startowy powinien się zwrócić i zacząć wypłacać dywidendy po 50. uruchomieniu.
Problem w tym, że John Hunter wciąż nie znalazł inwestora, który sfinansowałby ten ambitny, wielomiliardowy projekt.
Broń laserowa
Tymczasem jeszcze bardziej fantastyczny projekt przechodzi wstępne testy w Lawrence Livermore National Laboratory. Tym razem mowa o zastosowaniu potężnego lasera, którego wiązka powinna wypchnąć pocisk na niską orbitę okołoziemską.
Kompleks startowy lasera został zaproponowany przez specjalistów z Lawrence Laboratory w ramach Programu Zaawansowanych Technologii (ATP), którego celem jest opracowanie podstaw teoretycznych koncepcji alternatywnych statków kosmicznych.
Zasada działania tego kompleksu jest dość nietypowa.
Wiązka laserowa skierowana z podłoża podgrzewa specjalną substancję pokrywającą Dolna część pocisk w kształcie paraboloidy. Parując, substancja ta tworzy ciąg odrzutowy, wypychając pocisk w górę. Wchodząc do przestrzeni pozbawionej powietrza, misa paraboliczna jest odrzucana i do działania włącza się konwencjonalny silnik na paliwo stałe, ponownie zapalany wiązką lasera.
Pocisk wystrzeliwany przez kompleks wyrzutni laserowych ma następujące parametry: średnica – 2 metry, masa początkowa – 1000 kilogramów, ładunek wystrzeliwany na wysokość do 1000 kilometrów – 150 kilogramów. Pobór mocy lasera nie powinien przekraczać 100 MW, czas trwania impulsu powinien wynosić 800 sekund.
Oczywiście taki kompleks pozostaje jedynie piękną fantazją, bardzo daleką od realizacji. Niemniej jednak eksperymenty przeprowadzone na modelach w Lawrence Laboratory wykazały możliwość stworzenia takiego schematu startu.
Elektromagnetyczne działa katapultowe
Pomysł działa elektromagnetycznego (lub katapulty elektromagnetycznej) został po raz pierwszy zaproponowany w 1915 roku przez rosyjskich inżynierów Podolskiego i Jampolskiego, wykorzystując zasadę liniowego silnika elektrycznego wynalezioną w XIX wieku przez rosyjskiego fizyka Borisa Jacobiego. Stworzyli projekt magnetycznego pistoletu fugalnego z 50-metrową lufą owiniętą w cewki indukcyjne. Założono, że pocisk rozpędzany prądem elektrycznym osiągnie prędkość początkową 915 m/s i przeleci 300 km. Projekt został odrzucony jako nieterminowy.
Jednak już w następnym roku francuscy Fachon i Villeple zaproponowali podobny system artyleryjski i podczas testów jego modelu 50-gramowy pocisk rozpędzał się do 200 m/s. Wynalazcy tak twierdzili pistolety elektromagnetyczne będzie miał większy zasięg niż zwykle; ponadto ich lufy nie przegrzeją się podczas długotrwałego strzelania. Ale sceptycy zauważyli, że taka instalacja wymagałaby lufy o długości co najmniej 200 metrów, którą musiałby trzymać kilka nieruchomych kratownic, tylko nieznacznie zmieniając kąt nachylenia, i nie byłoby potrzeby mówić o ustawieniu w poziomie. A żeby zapewnić energię nawet najprostszemu działu elektromagnetycznemu, trzeba będzie zbudować obok niego całą elektrownię...
Eksperymenty z elektromagnetycznymi systemami pędnymi wznowiono dopiero po II wojnie światowej. Najpoważniejszy projekt elektromagnetycznego działa katapultowego, przeznaczonego do wystrzeliwania małych pocisków na niską orbitę okołoziemską, powstał w połowie lat 80. XX wieku w Narodowym Laboratorium w Albuquerque (USA) pod kierownictwem Williama Korna. Zbudowano nawet model kompleksu startowego, który był sześcioetapowy akcelerator elektromagnetyczny. Przeznaczony jest do rozpędzania pocisku o masie 4 kilogramów i średnicy 139 milimetrów. Później pojawił się projekt dziesięciostopniowego akceleratora, przeznaczonego do wystrzeliwania 400-kilogramowych pocisków o kalibrze 750 milimetrów.
Interesujący jest także złożony projekt startowy opracowywany w amerykańskim Centrum Badawczym Lewisa. Przeznaczony jest do wysyłania kontenerów w przestrzeń kosmiczną odpady radioaktywne i obejmuje kilka stanowisk technicznych i startowych, pomieszczenia do przygotowania pojemników na pociski, podziemne magazyny, centrum kontroli „strzelania” i stacje śledzenia radarowego.
Według wyliczeń pracowników Lewis Center koszt budowy takiego obiektu mógłby wynieść 6,4 miliarda dolarów, przy rocznych kosztach operacyjnych 58 milionów dolarów. Z drugiej strony oszczędności, które zostaną uzyskane energia atomowa, jeżeli odpady promieniotwórcze zawierające długożyciowe izotopy zostaną usunięte poza Układem Słonecznym, pokryje wszelkie koszty.
Proces uruchomienia kontenera z odpadami promieniotwórczymi będzie wyglądał następująco. Pręty zużyte w elektrowni jądrowej zostaną przywiezione do kompleksu startowego i przesłane do punktu recyklingu. Tam odpady z kontenerów transportowych zostaną przeniesione do osłoniętych kapsuł, będących częścią pocisku orbitalnego. Konstrukcja takiego pocisku, wykonanego z ogniotrwałego wolframu, zależy od przeznaczenia i rodzaju ładunku, ale w każdym przypadku korpus musi mieć minimalny opór aerodynamiczny, do poruszania się po szynie prowadzącej lufy wymagane są buty upuszczane po strzale , a do stabilizacji podczas lotu w atmosferze wymagane są stabilizatory.
Na krótko przed startem zamontowany pocisk zostanie przeniesiony do magazynka, a stamtąd do Ładowarka. Za nim znajduje się gazowo-dynamiczna dodatkowa sekcja przyspieszania, która zamienia się w wykonaną z miedzi lufę karabinu szynowego. Początkowo proponowali lufę o przekroju kwadratowym, jednak po eksperymentach przeprowadzonych w Laboratorium Livermore woleli beczkę o przekroju okrągłym, „w kształcie pistoletu”, otoczoną wieloma cewkami elektromagnesów połączonymi w bloki.
Przed uruchomieniem cewki są wzbudzane prądem przemiennym o rosnącej częstotliwości. Tak więc w jednym z prototypów instalacji do rzucania do pierwszego bloku przyłożono napięcie o częstotliwości 4,4 kHz, na drugim - do 8,8 kHz, na trzecim wzrosło do 13,2 kHz i tak dalej.
Każdy blok cewek, wchodząc w interakcję z pociskiem pędzącym wzdłuż działa szynowego, niejako go podniesie i przyspieszy, aż prędkość osiągnie prędkość projektową.
W tym przypadku jednostki wyposażone są we własne generatory z przełącznikami fotoelektrycznymi, które aktywują się w momencie zbliżenia się pocisku do ustalonych punktów w lufie. Dodatkowo generatory podłączone są do multipleksera połączonego z elektrozaworowymi wzmacniaczami mocy.
Lepiej jest umieszczać takie działa elektromagnetyczne w kopalniach; Ponadto, aby obniżyć koszty energii, proponuje się instalować je w górach, na wysokościach 2,5–3 km.
Aby zapewnić pociskowi dodatkowe przyspieszenie po opuszczeniu granic grawitacji, zostanie on wyposażony w elektrownię. Obecnie jako paliwo planowana jest kombinacja hydrazyny i trifluorku chloru, która charakteryzuje się dużą gęstością i wystarczającym impulsem właściwym.
Związek Radziecki także wielokrotnie przedstawiał projekty elektromagnetycznych dział katapultowych. Przykładowo na początku lat 70. na łamach czasopism popularnonaukowych poważnie omawiano projekt gigantycznej stacji katapultowej umieszczonej na niskiej orbicie okołoziemskiej i służącej jako punkt pośredni w drodze statku kosmicznego na inne planety.
Na pokładzie katapulty planowano wykorzystać energię jądrową jako źródło energii. elektrownia- reaktor i konwerter energii cieplnej na energię elektryczną. Energia miała być akumulowana w urządzeniach magazynujących opartych na elektromagnesach nadprzewodzących – układach kriogenicznych z cewkami elektromagnetycznymi chłodzonymi do warunków nadprzewodzących. Układ przyspieszający „pistoletu” składał się z łańcucha elektromagnesów. Cewki połączono w taki sposób, aby odcinki, przez które przeszedł już pocisk (lub statek kosmiczny), wypchnij go, a sekcje znajdujące się z przodu wsuną urządzenie. Aby połączyć cewki w tej kolejności, wymagany jest specjalny sprzęt przełączający wysokoprądowy, którego utworzenie jest odrębnym i poważnym problemem.
Niestety wszystkie te projekty pozostały na papierze.
Głównym powodem tak chłodnego podejścia do potężnych elektromagnetycznych dział katapultowych jest to, że ludzkość nie stanęła jeszcze przed zadaniem wymagającym gwałtownego zwiększenia przepływu ładunków między Ziemią a kosmosem. Jeśli takie zadanie pojawi się jutro, nie ma wątpliwości, że na wszystkie te „papierowe” opracowania będzie natychmiast potrzebny...