Creuer orbital: què equiparà les naus espacials

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

L'espai exterior es veu cada cop més com un teatre complet d'operacions militars. Després de la unificació de la Força Aèria (Força Aèria) i les Forces de Defensa Aeroespacial a Rússia, es van formar les Forces Aeroespacials (VKS). També ha aparegut un nou tipus de Forces Armades als Estats Units.

Tanmateix, fins ara estem parlant més de defensa antimíssils, colpejar des de l'espai i destruir naus espacials enemigues des de la superfície o des de l'atmosfera. Però tard o d'hora, les armes poden aparèixer a bord de naus espacials en òrbita. Imagineu-vos la Soiuz tripulada o la llançadora nord-americana reviscada que porta làsers o canons. Aquestes idees han viscut durant molt de temps a la ment dels militars i dels científics. A més, la ciència ficció i no ben bé la ciència ficció els escalfa periòdicament. Busquem punts de partida viables a partir dels quals pugui començar una nova carrera armamentística espacial.

Amb un canó a bord

I deixem que els canons i les metralladores - l'últim en què pensem quan imaginem una col·lisió de combat de naus espacials en òrbita, probablement en aquest segle tot començarà amb ells. De fet, un canó a bord d'una nau espacial és senzill, entenedor i relativament barat, i ja hi ha exemples de l'ús d'aquestes armes a l'espai.

A principis dels anys 70, l'URSS va començar a temer seriosament per la seguretat dels vehicles enviats al cel. I va ser a causa del que, després de tot, a l'alba de l'era espacial, els Estats Units van començar a desenvolupar satèl·lits d'enquesta i satèl·lits interceptors. Aquest treball s'està duent a terme ara, tant aquí com a l'altra banda de l'oceà.

Els satèl·lits inspectors estan dissenyats per inspeccionar les naus espacials d'altres persones. Maniobrant en òrbita, s'acosten a l'objectiu i fan la seva feina: fotografien el satèl·lit objectiu i escolten el seu trànsit de ràdio. No cal anar lluny per buscar exemples. Llançat el 2009, l'aparell de reconeixement electrònic PAN nord-americà, movent-se en òrbita geoestacionària, "s'acosta" a altres satèl·lits i escolta el trànsit de ràdio del satèl·lit objectiu amb punts de control terrestre. Sovint, la petita mida d'aquests dispositius els proporciona sigil, de manera que des de la Terra sovint es confonen amb deixalles espacials.

A més, als anys 70, els Estats Units van anunciar l'inici de les obres de la nau espacial de transport reutilitzable del transbordador espacial. La llançadora tenia un gran compartiment de càrrega i podia posar-se en òrbita i tornar d'ella a la nau espacial de la Terra de gran massa. En el futur, la NASA posarà en òrbita el telescopi Hubble i diversos mòduls de l'Estació Espacial Internacional als compartiments de càrrega dels transbordadors. El 1993, el transbordador espacial Endeavour va agafar un satèl·lit científic EURECA de 4,5 tones amb el seu braç manipulador, el va posar a la bodega de càrrega i el va tornar a la Terra. Per tant, els temors que això pogués passar als satèl·lits soviètics o a l'estació orbital de Salyut -i podria encaixar bé al "cos" de la llançadora- no van ser en va.

L'estació Salyut-3, que va ser enviada a l'òrbita el 26 de juny de 1974, es va convertir en el primer i fins ara l'últim vehicle orbital tripulat amb armes a bord. L'estació militar Almaz-2 s'amagava sota el nom civil "Salyut". La posició favorable en una òrbita amb una altitud de 270 quilòmetres donava una bona visió i convertia l'estació en un punt d'observació ideal. L'estació va romandre en òrbita durant 213 dies, 13 dels quals va treballar amb la tripulació.

Aleshores, poca gent es va imaginar com tindrien lloc les batalles espacials. Estaven buscant exemples en alguna cosa més entenedor, principalment en aviació. Ella, però, va servir com a donant de tecnologia espacial.

En aquell moment, no podien trobar cap solució millor, excepte com col·locar un canó d'avió a bord. La seva creació va ser assumida per OKB-16 sota el lideratge d'Alexander Nudelman. L'oficina de disseny va estar marcada per molts avenços innovadors durant la Gran Guerra Patriòtica.

"Sota el ventre" de l'estació, es va instal·lar un canó automàtic de 23 mm, creat a partir d'un canó de tir ràpid d'aviació dissenyat per Nudelman - Richter R-23 (NR-23). Va ser adoptat el 1950 i instal·lat als caces soviètics La-15, MiG-17, MiG-19, avions d'atac Il-10M, avions de transport militar An-12 i altres vehicles. HP-23 també es va produir sota llicència a la Xina.

El canó es va fixar rígidament paral·lel a l'eix longitudinal de l'estació. Només era possible dirigir-lo al punt desitjat de l'objectiu girant tota l'estació. A més, això es podria fer tant manualment, a través de la vista com a distància, des del terra.

El càlcul de la direcció i la potència de la salva necessària per a la destrucció garantida de l'objectiu va ser realitzat pel dispositiu de control del programa (PCA), que controlava el tret. La cadencia de foc de l'arma era de fins a 950 rondes per minut.

Un projectil de 200 grams de pes va volar a una velocitat de 690 m/s. El canó podria colpejar amb eficàcia objectius a una distància de fins a quatre quilòmetres. Segons testimonis de les proves a terra de l'arma, una volea del canó va esquinçar mig barril metàl·lic de gasolina situat a una distància de més d'un quilòmetre.

Quan es disparava a l'espai, el seu retrocés era equivalent a una empenta de 218,5 kgf. Però es va compensar fàcilment pel sistema de propulsió. L'estació es va estabilitzar amb dos motors de propulsió amb una empenta de 400 kgf cadascun o amb motors d'estabilització rígids amb una empenta de 40 kgf.

L'estació estava armada exclusivament per a l'acció defensiva. Un intent de robar-lo de l'òrbita o fins i tot inspeccionar-lo per un satèl·lit inspector podria acabar en un desastre per al vehicle enemic. Al mateix temps, era insensat i, de fet, impossible utilitzar l'Almaz-2 de 20 tones, farcit d'equips sofisticats per a la destrucció proposada d'objectes a l'espai.

L'estació podia defensar-se d'un atac, és a dir, d'un enemic que s'hi apropés de manera independent. Per a les maniobres en òrbita, que permetrien apropar-se als objectius a una distància de tir precisa, l'Almaz simplement no tindria prou combustible. I el propòsit de trobar-lo era diferent: reconeixement fotogràfic. De fet, la principal "arma" de l'estació va ser la gegantina càmera-telescopi amb lent mirall de focus llarg "Agat-1".

Durant la vigilància de l'estació en òrbita, encara no s'ha creat cap oponent real. Tot i així, l'arma a bord es va utilitzar per al propòsit previst. Els desenvolupadors necessitaven saber com disparar un canó afectaria la dinàmica i l'estabilitat de la vibració de l'estació. Però per a això calia esperar que l'estació funcionés en mode no tripulat.

Les proves a terra de l'arma van demostrar que disparar des de l'arma anava acompanyat d'un fort rugit, per la qual cosa es va preocupar que provar l'arma en presència d'astronautes pogués afectar negativament la seva salut.

El tret es va dur a terme el 24 de gener de 1975 amb un control remot des de la Terra just abans que l'estació fos desorbitada. La tripulació ja havia abandonat l'estació en aquest moment. El tret es va dur a terme sense objectiu, els obusos disparats contra el vector velocitat orbital van entrar a l'atmosfera i es van cremar fins i tot abans de la pròpia estació. L'estació no es va col·lapsar, però el retrocés de la salva va ser important, tot i que els motors es van encendre en aquell moment per estabilitzar-se. Si la tripulació estigués a l'estació en aquell moment, ho hauria sentit.

A les següents estacions de la sèrie, en particular, "Almaz-3", que volava amb el nom de "Salyut-5", anaven a instal·lar armament de coets: dos míssils de la classe "espai-espai" amb un autonomia estimada de més de 100 quilòmetres. Aleshores, però, aquesta idea es va abandonar.

"Unió" militar: canons i míssils

El desenvolupament del projecte Almaz va ser precedit pel programa Zvezda. En el període de 1963 a 1968, l'OKB-1 de Sergey Korolev es va dedicar al desenvolupament de la nau espacial tripulada de recerca militar multiseient 7K-VI, que seria una modificació militar de la Soiuz (7K). Sí, la mateixa nau espacial tripulada que encara està en funcionament i segueix sent l'únic mitjà per lliurar tripulacions a l'Estació Espacial Internacional.

Els "Soyuz" militars estaven destinats a diferents propòsits i, en conseqüència, els dissenyadors van proporcionar un conjunt diferent d'equips a bord, incloses les armes.

"Soyuz P" (7K-P), que va començar a desenvolupar-se el 1964, es convertiria en el primer interceptor orbital tripulat de la història. No obstant això, no es preveien armes a bord, la tripulació del vaixell, després d'haver examinat el satèl·lit enemic, va haver d'anar a l'espai obert i desactivar el satèl·lit enemic, per dir-ho així, manualment. O, si cal, col·locant el dispositiu en un contenidor especial, enviar-lo a la Terra.

Però aquesta decisió va ser abandonada. Tement accions semblants per part dels nord-americans, vam equipar la nostra nau espacial amb un sistema d'autodetonació. És molt possible que els Estats Units hagin seguit el mateix camí. Fins i tot aquí no volien arriscar la vida dels astronautes. El projecte Soyuz-PPK, que va substituir el Soyuz-P, ja va assumir la creació d'un vaixell de combat de ple dret. Podria eliminar satèl·lits gràcies a vuit petits míssils espai-espai situats a la proa. La tripulació de l'interceptor estava formada per dos cosmonautes. Ara no calia que abandonés el vaixell. Després d'haver examinat l'objecte visualment o examinant-lo amb l'ajuda d'equips a bord, la tripulació va decidir la necessitat de destruir-lo. Si s'acceptava, el vaixell s'allunyaria un quilòmetre de l'objectiu i el dispararia amb míssils a bord.

Els míssils per a l'interceptor havien de ser fabricats per l'oficina de disseny d'armes Arkady Shipunov. Eren una modificació d'un projectil antitanc radiocontrolat que anava a l'objectiu amb un potent motor de suport. Les maniobres a l'espai es van dur a terme encenent petites bombes de pólvora, que estaven densament esquitxades amb la seva ogiva. En apropar-se a l'objectiu, l'ogiva es va soscavar i els seus fragments a gran velocitat van colpejar l'objectiu, destruint-lo.

El 1965, OKB-1 va rebre instruccions per crear un avió de reconeixement orbital anomenat Soyuz-VI, que significava High Altitude Explorer. El projecte també es coneix amb les denominacions 7K-VI i Zvezda. Se suposava que "Soyuz-VI" havia de dur a terme l'observació visual, el reconeixement fotogràfic, fer maniobres d'acostament i, si fos necessari, podria destruir un vaixell enemic. Per fer-ho, es va instal·lar el canó de l'avió HP-23 ja conegut al vehicle de descens del vaixell. Pel que sembla, va ser des d'aquest projecte que després va emigrar al projecte de l'estació Almaz-2. Aquí només era possible dirigir el canó controlant tota la nau.

No obstant això, mai es va fer un sol llançament de la "Unió" militar. El gener de 1968 es va suspendre el treball al vaixell d'investigació militar 7K-VI i es va desmuntar el vaixell inacabat. La raó d'això són les disputes internes i l'estalvi de costos. A més, era obvi que totes les tasques d'aquest tipus de vaixells es podien confiar o bé a la Soiuz civil normal o a l'estació orbital militar d'Almaz. Però l'experiència adquirida no va ser en va. L'OKB-1 el va utilitzar per desenvolupar nous tipus de naus espacials.

Una plataforma: diferents armes

A la dècada dels 70, les tasques ja estaven establertes de manera més àmplia. Ara es tractava de la creació de vehicles espacials capaços de destruir míssils balístics en vol, especialment objectius importants aeri, orbitals, marítims i terrestres. El treball va ser encarregat a NPO Energia sota la direcció de Valentin Glushko. Un decret especial del Comitè Central del PCUS i el Consell de Ministres de l'URSS, que va formalitzar el paper principal d'"Energia" en aquest projecte, es va anomenar: "Sobre l'estudi de la possibilitat de crear armes per a la guerra a l'espai i des de l'espai".

L'estació orbital a llarg termini Salyut (17K) va ser escollida com a base. En aquest moment, ja hi havia molta experiència en operar dispositius d'aquesta classe. Després d'haver-lo escollit com a plataforma base, els dissenyadors de NPO Energia van començar a desenvolupar dos sistemes de combat: un per utilitzar-se amb armes làser, l'altre amb armes de míssils.

El primer es deia "Skif". El 1987 es llançarà un model dinàmic d'un làser en òrbita, la nau espacial Skif-DM. I el sistema amb armes de míssils es va anomenar "Cascade".

"Cascade" diferia favorablement del làser "germà". Tenia una massa més petita, la qual cosa significa que es podia omplir amb una gran quantitat de combustible, la qual cosa li permetia “sentir-se més lliure en òrbita” i realitzar maniobres. Encara que per aquest i l'altre complex, es va suposar la possibilitat de repostar en òrbita. Es tractava d'estacions no tripulades, però també es preveia la possibilitat que una tripulació de dos homes les visités fins a una setmana a la nau espacial Soiuz.

En general, la constel·lació de complexos orbitals làser i míssils, complementada per sistemes de guia, havia de formar part del sistema de defensa antimíssils soviètic - "anti-SDI". Al mateix temps, es va suposar una clara “divisió del treball”. El coet "Cascade" havia de funcionar en objectius situats en òrbites geoestacionàries i d'altitud mitjana. "Skif" - per a objectes d'òrbita baixa.

Per separat, val la pena tenir en compte els mateixos míssils interceptors, que se suposa que s'havien d'utilitzar com a part del complex de combat Kaskad. Es van desenvolupar, de nou, a NPO Energia. Aquests míssils no encaixen del tot amb la comprensió habitual dels míssils. No oblideu que es van utilitzar fora de l'atmosfera en totes les etapes; l'aerodinàmica no es podia tenir en compte. Més aviat, eren similars a les etapes superiors modernes utilitzades per portar satèl·lits a les òrbites calculades.

El coet era molt petit, però tenia prou potència. Amb una massa de llançament de només unes desenes de quilograms, tenia un marge de velocitat característic comparable a la velocitat característica dels coets que posaven les naus espacials en òrbita com a càrrega útil. El sistema de propulsió únic utilitzat en el míssil interceptor utilitzava combustibles no convencionals, no criogènics i materials compostos resistents.

A l'estranger i a la vora de la fantasia

Els Estats Units també tenien plans per construir vaixells de guerra. Així, el desembre de 1963, el públic va anunciar un programa per crear un laboratori orbitant tripulat MOL (Manned Orbiting Laboratory). L'estació havia de ser posada en òrbita per un vehicle de llançament Titan IIIC juntament amb la nau espacial Gemini B, que havia de portar una tripulació de dos astronautes militars. Se suposa que haurien de passar fins a 40 dies en òrbita i tornar a la nau espacial Gemini. El propòsit de l'estació era semblant al nostre "Almazy": s'havia d'utilitzar per al reconeixement fotogràfic. Tanmateix, també es va oferir la possibilitat de "inspecció" dels satèl·lits enemics. A més, els astronautes havien de sortir a l'espai i apropar-se als vehicles enemics utilitzant l'anomenada Astronaut Maneuvering Unit (AMU), un jetpack dissenyat per al seu ús a MOL. Però la instal·lació d'armes a l'estació no estava prevista. El MOL no va ser mai a l'espai, però el novembre de 1966 es va llançar la seva maqueta juntament amb la nau espacial Gemini. L'any 1969 es va tancar el projecte.

També hi havia plans per a la creació i modificació militar de l'Apol·lo. Podria dedicar-se a la inspecció de satèl·lits i, si cal, a la seva destrucció. Aquesta nau tampoc havia de tenir cap arma. Curiosament, es va proposar utilitzar un braç manipulador per a la destrucció, i no canons o míssils.

Però, potser, el més fantàstic es pot anomenar el projecte del vaixell d'impuls nuclear "Orion", proposat per la companyia "General Atomics" l'any 1958. Val la pena esmentar aquí que va ser una època en què el primer home encara no havia volat a l'espai, però sí que va tenir lloc el primer satèl·lit. Les idees sobre les maneres de conquerir l'espai exterior eren diferents. Edward Teller, físic nuclear, "pare de la bomba d'hidrogen" i un dels fundadors de la bomba atòmica, va ser un dels fundadors d'aquesta empresa.

El projecte de la nau espacial Orion i la seva modificació militar Orion Battleship, que va aparèixer un any després, era una nau espacial amb un pes de gairebé 10 mil tones, propulsada per un motor de polsos nuclears. Segons els autors del projecte, es compara favorablement amb els coets de combustible químic. Inicialment, fins i tot se suposava que Orion havia de ser llançat des de la Terra, des del lloc de proves nuclears de Jackess Flats a Nevada.

ARPA es va interessar en el projecte (DARPA es convertirà més tard) - l'Agència de Projectes de Recerca Avançada del Departament de Defensa dels EUA, responsable del desenvolupament de noves tecnologies per al seu ús en interès de les Forces Armades. Des del juliol de 1958, el Pentàgon ha destinat un milió de dòlars per finançar el projecte.

L'exèrcit estava interessat en el vaixell, que va permetre posar en òrbita i moure càrregues amb un pes d'unes desenes de milers de tones a l'espai, realitzar reconeixements, alerta primerenca i destrucció d'ICBM enemics, contramesures electròniques, així com atacs contra terra. objectius i objectius en òrbita i altres cossos celestes. El juliol de 1959, es va preparar un esborrany per a un nou tipus de forces armades nord-americanes: la Força de bombardeig de l'espai profund, que es pot traduir com la força de bombardeig espacial. Preveia la creació de dues flotes espacials operatives permanents, formades per naus espacials del projecte Orion. El primer havia d'estar de servei en òrbita terrestre baixa, el segon, en reserva darrere de l'òrbita lunar.

Les tripulacions dels vaixells s'havien de substituir cada sis mesos. La vida útil dels mateixos Orions va ser de 25 anys. Pel que fa a les armes del cuirassat Orion, es van dividir en tres tipus: principal, ofensiu i defensiu. Les principals eren les ogives termonuclears W56 equivalents a un megaton i mig i fins a 200 unitats. Es van llançar amb coets de propulsor sòlid col·locats a la nau.

Els tres obusos de doble canó Kasaba eren caps nuclears direccionals. Se suposava que els obusos, sortint de l'arma, després de la detonació, generaven un front estret de plasma que es movia a una velocitat propera a la llum, que era capaç d'impactar les naus espacials enemigues a llargues distàncies.

L'armament defensiu de llarg abast consistia en tres muntures d'artilleria naval Mark 42 de 127 mm modificades per disparar a l'espai. Les armes de curt abast eren els canons automàtics d'avió M61 Vulcan allargats de 20 mm. Però al final, la NASA va prendre una decisió estratègica que en un futur proper el programa espacial esdevindrà no nuclear. Aviat ARPA es va negar a donar suport al projecte.

Raigs de la mort

Per a alguns, les armes i els coets de les naus espacials modernes poden semblar armes antiquades. Però què és modern? Làsers, és clar. Parlem d'ells.

A la Terra, algunes mostres d'armes làser ja s'han posat en servei. Per exemple, el complex làser de Peresvet, que el desembre passat va assumir les funcions de combat experimental. Tanmateix, l'arribada dels làsers militars a l'espai encara està lluny. Fins i tot en els plans més modestos, l'ús militar d'aquestes armes es veu principalment en el camp de la defensa de míssils, on els objectius de les agrupacions orbitals de làsers de combat seran míssils balístics i les seves ogives llançades des de la Terra.

Encara que en l'àmbit de l'espai civil, els làsers obren grans perspectives: en particular, si s'utilitzen en sistemes de comunicació espacial làser, inclosos els de llarg abast. Diverses naus espacials ja tenen transmissors làser. Però pel que fa als canons làser, el més probable és que la primera feina que se'ls assigni serà "defensar" l'Estació Espacial Internacional de les deixalles espacials.

És l'ISS que s'hauria de convertir en el primer objecte a l'espai a ser armat amb un canó làser. En efecte, l'estació és sotmesa periòdicament a "atacs" per part de diversos tipus de deixalles espacials. Per protegir-lo dels residus orbitals, calen maniobres evasives, que s'han de realitzar diverses vegades a l'any.

En comparació amb altres objectes en òrbita, la velocitat de les deixalles espacials pot arribar als 10 quilòmetres per segon. Fins i tot un petit tros de deixalles porta una energia cinètica enorme i, si entra a una nau espacial, causarà danys greus. Si parlem de naus espacials tripulades o mòduls d'estacions orbitals, també és possible la despresurització. De fet, és com un projectil disparat des d'un canó.

L'any 2015, científics de l'Institut japonès d'investigació física i química van agafar el làser, dissenyat per col·locar-lo a l'ISS. En aquell moment, la idea era modificar el telescopi EUSO ja disponible a l'estació. El sistema que van inventar incloïa un sistema làser CAN (Xarxa d'amplificació coherent) i un telescopi de l'Observatori espacial de l'Univers extrem (EUSO). El telescopi tenia l'encàrrec de detectar fragments de deixalles, i el làser tenia l'encàrrec d'eliminar-los de l'òrbita. Es va suposar que en només 50 mesos, el làser netejaria completament la zona de 500 quilòmetres al voltant de l'ISS.

L'any passat s'havia de presentar a l'estació una versió de prova amb una capacitat de 10 watts, i ja una de ple el 2025. Tanmateix, el maig de l'any passat es va informar que el projecte per crear una instal·lació làser per a l'ISS s'havia convertit en internacional i s'hi van incloure científics russos. Boris Shustov, president del Grup d'Experts del Consell sobre Amenaces Espacials, membre corresponent de l'Acadèmia de Ciències de Rússia, en va parlar en una reunió del Consell RAS sobre l'Espai.

Els especialistes nacionals aportaran els seus desenvolupaments al projecte. Segons el pla original, el làser havia de concentrar l'energia de 10 mil canals de fibra òptica. Però els físics russos han proposat reduir el nombre de canals en un factor de 100 utilitzant les anomenades barres primes en lloc de fibra, que s'estan desenvolupant a l'Institut de Física Aplicada de l'Acadèmia de Ciències de Rússia. Això reduirà la mida i la complexitat tecnològica del làser orbital. La instal·lació làser ocuparà un volum d'un o dos metres cúbics i tindrà una massa d'uns 500 quilograms.

La tasca clau que han de resoldre tots els que es dediquen al disseny de làsers orbitals, i no només làsers orbitals, és trobar la quantitat d'energia necessària per alimentar la instal·lació làser. Per posar en marxa el làser previst a plena potència, es necessita tota l'electricitat generada per l'estació. Tanmateix, està clar que és impossible desenergitzar completament l'estació orbital. Avui, els panells solars de l'ISS són la central d'energia orbital més gran de l'espai. Però donen només 93,9 quilowatts de potència.

Els nostres científics també estan reflexionant sobre com mantenir dins del cinc per cent de l'energia disponible per a un tret. A aquests efectes, es proposa allargar el temps de tir a 10 segons. Altres 200 segons entre trets es necessitaran per "recarregar" el làser.

La instal·lació làser "treurà" les escombraries des d'una distància de fins a 10 quilòmetres. A més, la destrucció de fragments de runa no tindrà el mateix aspecte que a "Star Wars". Un raig làser, colpejant la superfície d'un cos gran, fa que la seva substància s'evapori, donant lloc a un flux de plasma feble. Aleshores, a causa del principi de propulsió a raig, el fragment de deixalles adquireix un impuls, i si el làser colpeja el front, el fragment s'alentirà i, perdent velocitat, entrarà inevitablement a les denses capes de l'atmosfera, on es cremarà.