Битва Титанов
Стратегическая ПРО США. Часть 4
Глаза ПРО: Земля
Рассмотренные в прошлой части космические средства СПРН США, как нам, надеемся, удалось показать, имеют лишь ограниченный потенциал в решении задач ПРО. Да, инфракрасные и мультиспектральные системы слежения за районами запусков прекрасно справляются с обнаружением этих запусков. Но с точки зрения ПРО от них ожидали решения дополнительных задач, а именно выделение истинных целей на фоне множества ложных и первичную завязку траекторий движения боевых частей. И надо признать, с этой вот задачей оптические системы слежения справляются не лучшим образом.
Во-первых, спутник СПРН «видит» плоскую картинку. Параметры движения цели он может определить только в той плоскости, которую наблюдает. Но эта плоскость тоже постоянно двигается, потому что вращается Земля, движется по орбите сам аппарат, и движется наблюдаемая цель. Американцы смогли добиться очень высокой разрешающей способности от спутников СПРН, но ее все равно недостаточно для определения параметров движения цели – они определяются с точностью в сотни метров. И совсем все печально становится, когда у ракеты выгорает факел и кончается активный участок траектории – на фоне земли «пассивную» боевую часть становится выделить намного сложнее, ведь ее температура несопоставима с температурой факела разгонных ступеней.
Значит, нужно иметь хотя бы пару спутников, а лучше 3-4, наблюдающих запуск, причем на фоне космоса. И желательно поближе, чтобы их разрешающей способности хватало для выделения БЧ внутри облака ложных целей. Тогда можно как-то определить параметры движения и запускать навстречу кинетический перехватчик. Предполагалось, что большая точность для этого не нужна – надо просто вывести перехватчик на встречный курс, чтобы цель оказалась в его поле зрения, а там уже его выход на цель и ее поражение будут обеспечены собственной системой самонаведения.
Но на практике более-менее приемлемую точность можно обеспечить только с использованием значительной по численности группировки низкоорбитальных SBIRS Low (в девичестве Brilliant Eyes), которые так и не взлетели, за исключением демо-пары, давно уже выморозившейся до потери функциональности. Да и для них пока в ходе испытаний показаны только ограниченные возможности по распознаванию целей, на которые полагаться крайне рискованно. И глазам ПРО, как и средствам поражения, снова пришлось спуститься с небес на Землю, воспользовавшись потенциалом старых добрых РЛС, лучше которых пока ничего никто не придумал.
РЛС намного более точны, почти не зависят от погодных условий, обозревают пространство сразу в трех измерениях, надежно определяют скорость целей, сканируют большой сектор, вплоть до полусферы над собой. Конечно, они ограничены радиогоризонтом, но цели, о которых мы рассуждаем, летят обычно достаточно высоко, чтобы этими ограничениями можно было пренебречь (если это не гиперзвуковой глайдер, но о них не особо задумывались). Правда, здесь есть нюансы, из-за которых американцы и увлекались оптическими системами так долго, а также надолго зарезали точность сопровождения у своих РЛС СПРН.
Летом 1962 г. США провели испытание Starfish Prime, подорвав ядерное устройство мощностью 1.44 Мт на высоте порядка 400 км. Результат оказался крайне неожиданным и серьезно повлиял на все дальнейшие разработки в области американских ПРО, которые тогда велись еще для систем терминального перехвата в рамках программ Найк-Зевс.
Ядерный взрыв при испытании Starfish Prime летом 1962 г
Электромагнитный импульс (ЭМИ), ставший результатом этого взрыва, оказался в разы больше расчетного. Настолько больше, что на Гавайях, в 1500 км от эпицентра, из строя выходили не только электронные приборы, но и простые уличные фонари. Побочными эффектами стали длительные нарушения связи в микроволновом диапазоне, вторичные северные сияния и другая светомузыка. Попутно были навсегда потеряны три навигационных спутника США серии Transit и еще парочка коммуникационных, оказавшихся поблизости. Эффект от взрыва сохранялся довольно длительное время, и два из потерянных спутников потеряли свою электронику не в прямой видимости, а проходя через устойчивый радиационный пояс через какое-то время. А самое важное следствие для решения задач ПРО и СПРН – ионизация в области подрыва вела себя как непрозрачная для радиоволн «штора», эффективно блокируя возможности по радиолокации в L-диапазоне. Рядом по случаю проплывал мирный советский корабль, следивший за испытаниями, и не было никаких сомнений, что все эти эффекты им были зафиксированы. Слова, которыми эти эффекты были описаны в рапорте, Дзен не пропустит – додумывайте сами.
Здесь следует сделать небольшое отступление в особенности РЛС, используемых в задачах СПРН. Как мы помним, БЧ МБР характеризуется очень низкой ЭПР. Поэтому в РЛС СПРН используются частоты, которые наилучшим образом подходят для обнаружения таких целей. Это так называемый L-диапазон, 1-2 гигагерц – в нем и стелсы тоже прекрасно наблюдаются. Кстати, тот же диапазон используется для мобильной связи, для передачи сигналов космических навигационных систем типа GPS, в системе спутниковой телефонии Иридиум, автоматических радиомаяках для авиации, цифровом телевидении и прочая-прочая связь.
То, что вся эта хрупкая связь может отказать в случае использования ядерного оружия (да-да, спутниковое наведение тоже) в ближнем космосе, никого особо не волнует – там уже будут другие ставки. А вот то, что такими взрывами можно повесить в зоне наблюдения любое количество непрозрачных для РЛС СПРН «пузырей» ионизации от ядерных взрывов, - волнует очень и весьма. Ведь таким образом можно полностью заслонить от наблюдения значительный сектор, внутри которого где-то летят боевые части, которые нам надо сбивать. Этот эффект не препятствует терминальному перехвату в атмосфере, но перехват-то американцам хотелось осуществлять как можно дальше от прикрываемого объекта! И первые специализированные американские РЛС для решения задач СПРН и ПРО шагнули в другие диапазоны, менее уязвимые к ЭМИ-эффектам ядерного взрыва. Ну а оптические системы должны были дополнить возможности этих специализированных РЛС.
До 1960-х задачи раннего предупреждения о нападении решались в США и Канаде системой DEW, состоящей из РЛС AN/FPS-19, AN/FPS-30, AN/FPS-23 и другими, размещенными в заполярье, преимущественно на территории Канады, в Аляске и Гренландии.
РЛС AN/FPS-19 Север Канады
РЛС AN/FPS-17 разместили в Турции с целью наблюдения за территорией СССР в районе полигона Капустин Яр. На большой высоте на фоне космоса она могла сопровождать ракету (но не БЧ) на дистанции порядка 1000 км.
Рубежи размещения первых РЛС СПРН
На самом деле эта система для предупреждения о ракетном нападении годилась из рук вон плохо – создавали ее для предупреждения о налете советских бомбардировщиков. Дальность обнаружения каждой отдельной РЛС была небольшой, они были ориентированы на создание пояса предупреждения, а не для наблюдения за ближним космосом. Когда первые из этих РЛС встали на дежурство в 1957, они мгновенно устарели с испытанием первой советской МБР.
Первая развернутая американская СПРН, таким образом, была создана в страшной спешке на основе спутников MIDAS, и в роли наземного компонента выступали совершенно непригодные для решения задачи РЛС пояса предупреждения DEW. Строительство и разработка специализированных РЛС СПРН большой дальности явно отставали от графика, но задача была чрезвычайно важной, и наземный компонент СПРН под названием BMEWS («Бимьюс» в советской литературе) начал спешно конструироваться еще в 1958 г. всеми средствами, которые были под рукой. Тогда же были выбраны основные места расположения РЛС СПРН, которые остаются неизменными до сих пор и ныне являются костяком проектируемой стратегической ПРО.
Зоны обзора РЛС системы СПРН под названием BMEWS («Бимьюс»)
В северном поясе СПРН США только одна РЛС расположена на американской территории. Это база Кейп-Клир (Cape Clear) на Аляске, вокруг которой сегодня размещен мощнейший комплекс слежения и радиоразведки, а неподалеку поселились шахтные пусковые установки перехватчиков GBI. Другие РЛС СПРН расположены на британской базе Файлиндэйлс и в Гренландии, в широко известном в узких кругах местечке Туле, где еще с давних времен приютилась база стратегической авиации США. Позже к СПРН США добавились пояса наблюдения за океанами в Beale и Cape Cod для предупреждения о возможной атаке с подводных лодок.
Северный пояс СПРН США оснащался РЛС AN/FPS-50, работавших на частоте 440 МГц, не использовавших каких-то прогрессивных технологий, целиком и полностью ламповых. Ходят слухи, что в Туле (Гренландия) эти лампы высотой в 3 метра использовались в числе прочего для отопления базы.
РЛС AN/FPS-50
Для решения задач ПРО эти РЛС не подходили от слова «никак». Большая дальность обнаружения достигалась сугубо грубой силой: использованием мегаваттных магнетронов на излучателях РЛС с громадными параболическими рефлекторами. Используемая частота колебалась в разных моделях от 175 до 550 МГц, что означало очень низкую разрешающую способность (она находится в прямой зависимости от частоты и формы зондирующего импульса). Время сканирования сектора составляло минуты. То есть предупредить о приближающейся ракете (с задержкой плюс-минус минута и точностью порядка градуса) и подать сигнал ракетной тревоги они могли, но ничего больше от них и не требовалось. Потому что параллельно шла разработка комплекса ПРО Найк-Зевс (позже Nike-X), который уже должен был быть оснащен передовой многофункциональной РЛС, обеспечивающей не только обнаружение целей, но и их обстрел.
Прототип РЛС сопровождения целей комплекса Найк-Зевс на атолле Кваджалейн. Еще не MAR. Излучатель планировалось разместить внутри комплекса отражателей, образующих большую линзу Люнеберга для фокусировки излучения
Передовая МРЛС MAR (фото было в предыдущей статье) была одной из первых в мире РЛС с активной ФАР, чрезвычайно ненадежной, где каждый приемопередающий модуль на лампах бегущей волны собирался и настраивался вручную. Кажется, никто не верил в то, что система терминального перехвата с ее использованием может стать работоспособной. Ракеты для этой системы развивали скорость всего до 5000 км/ч, отличались отвратительной маневренностью и точностью. Недостаток точности пытались компенсировать увеличением мощности боезаряда: с 25 кт в первой модификации она выросла до 5 Мт в последней. Одной из причин низкой точности были ограниченные возможности РЛС.
Она так и не вышла из стадии полигонного образца, и в практической реализации системы ее сначала решили заменить на TACMAR, которая стрельбу вообще не могла обеспечить, а использовалась только для раннего предупреждения и грубой завязки траектории на терминальном участке. Разработчики, вероятно, с облегчением узнали, что их работа бесполезна в свете возможностей легко ослепить проблемную РЛС ЭМИ ядерного взрыва – в том числе и ЭМИ ядерной БЧ собственной ракеты-перехватчика, что буквально означало, что РЛС будет работать только на единственный выстрел.. И тогда работы переключились на проект PAR, который в итоге стал первой американской специализированной РЛС ПРО, которая, несмотря на почтенный возраст, эксплуатируется по сей день. Итоговая РЛС носит название AN/FPQ-16 PARCS, и известна также как CMEWS, («Симьюс» в отечественной литературе).
Радар AN/FPQ-16 на авиабазе Кавалер в Северной Дакоте потребляет 32000 кВт электроэнергии круглосуточно и может обнаружить объект размером с баскетбольный мяч на расстоянии 2000 миль. Он анализирует более 20 000 треков в день, от гигантских спутников до космического мусора
Заметим, что в СПРН эта РЛС как бы не входит, у нее особые задачи, в частности точное сопровождение спутников. Но ее наработки использованы во всех современных американских РЛС СПРН, созданных позже и эксплуатируемых в том числе в интересах обеспечения задач стратегической ПРО.
Для 1970 г., когда началось строительство этой РЛС в Северной Дакоте, близ ракетных полей Минитменов, которые она должна была прикрывать в составе так и не эксплуатировавшейся толком системы терминального перехвата Sentinel, PARCS была без преувеличения прорывной системой. РЛС имеет только одно антенное полотно из 6888 элементов, которое управляется отдельной компьютерной системой для формирования луча. Еще одна ЭВМ управляет перемещением луча в пространстве. Третий вычислительный комплекс занимается сопровождением и распознаванием целей. Все это хозяйство бодро кушает 14 МВт (только антенный комплекс, не считая систем обеспечения) и уверенно обнаруживает цели с ЭПР порядка 0.1 кв.м на дистанции до 3300 км с точностью определения координат до 0.1-0.5 м. В пределах сектора обнаружения луч перебрасывается практически мгновенно, обеспечивается очень точное сопровождение целей. По совокупности характеристик PARCS похожа на отечественный полигонный радар ПРО Дон-2П, стоявший на Сары-Шагане с одним антенным полотном, хотя и уступает ему в дальности обнаружения и точности сопровождения целей. Тем не менее, ее возможностей вполне достаточно для решения задач ПРО, а используемая частота делает ее слабо уязвимой к засветкам ЭМИ ядерного взрыва.
Вторая не менее почтенная РЛС в составе современной стратегической системы ПРО США – это легендарная Кобра Дейн (Cobra Dane), размещенная на Алеутских островах близ Аляски для слежения за испытаниями наших МБР по полигону Кура на Камчатке.
РЛС Кобра Дейн на острове Шемия
РЛС Кобра Дейн, зал управления
Кобра Дейн, зал передающих устройств
РЛС Кобра Дейн, антенное полотно
У нее была и младшая сестра корабельного базирования, Кобра Джуди, которая плавала в окрестностях полигона с той же целью. Но она до нашего времени не дожила, а старушка Дейн несет службу с того же самого 1977 г.
"Корабль связи" с РЛС Кобра Джуди
Стационарно установленная ПФАР с сектором обзора 136 градусов работает в L-диапазоне (1215-1400 МГц), что не обеспечивает достаточной точности сопровождения, но обеспечивает раннее предупреждение и определение параметров движения цели на дальностях до 3600 км. Эта РЛС не может использоваться для управления огнем, поскольку чувствительна к эффектам ЭМИ ядерного взрыва, но прекрасно подходит для первичной завязки траекторий МБР в ближнем космосе. Ее разрешающая способность достаточна для выдачи первичного целеуказания перехватчикам ПРО.
Основой СПРН США к концу 20-го века стали РЛС PAWE PAWS модернизированной системы BMEWS, так же известные как AN/FPS-115.
РЛС AN/FPS115
Спроектированные и построенные в конце 1970-х, эти комплексы с АФАР большого размера оснащены парой-тройкой антенных полотен каждая (одно полотно обеспечивает обзор сектора в 120 градусов), и используются в интересах СПРН и слежения за космическим пространством. Цифровое управление фазовращателями и алгоритмы формирования зондирующего импульса у этих РЛС частично заимствованы от PARCS, но при этом число элементов антенны существенно меньше – 2677 для каждого антенного полотна, из которых передающими являются только 1792. Дальность обнаружения цели (не указывается, какой именно) для этих РЛС составляет порядка 3000 км. Примечательно, что эти РЛС изначально проектировались под работу в диапазоне УКВ, что отчасти является историческим выбором от наследия ранних РЛС Бимьюс, а отчасти следствием рекомендации уходить из чувствительного к ЭМИ L-диапазона, несмотря на все его преимущества в сопровождении целей с низкой ЭПР.
Отдельно стоит отметить, что AN/FPS-115 (в варианте с одним антенным полотном, смотрящим в сторону Китая) стала единственной в мире РЛС подобного класса, которую продали на экспорт в Тайвань. Здесь явно присутствует элемент лоббизма, ибо самому Тайваню подобного класса РЛС, пожалуй, не особо нужна. Но зато это место расположения прекрасно подходит для слежения за китайскими ракетными испытаниями и раннего предупреждения о запуске китайских ракет.
РЛС AN/FPS-115 в Лэшань на Тайване. Одно полотно в сторону Китая
РЛС AN/FPS-115 с тремя решетками, обеспечивающая круговой обзор, на авиабазе Файлингдейлс в Великобритании. Но принадлежит США
Разрешающая способность РЛС серии PAWE PAWS была недостаточной для решения задач ПРО, но очень хотелось. Поэтому еще в 1980-х (да-да, вспоминаем СОИ) стартовала программа их модернизации SSPARS, то есть система твердотельных РЛС с ФАР. Каждая модернизированная РЛС была уникальна из-за длительности программы и прогресса в используемых решениях. При этом антенное полотно не модернизировалось и сохранило те же геометрические размеры и то же количество элементов. Модернизация касалась только элементной базы и вычислительных комплексов – поначалу казалось, что этого будет достаточно. Хотели обойтись малой кровью.
Первой модернизированной PAWE PAWS можно считать РЛС AN/FPS-123, размещенной на базе Beale в Калифорнии.
РЛС АN/FPS-123
Далее модернизацию прошли иностранные РЛС северного пояса СПРН в Великобритании и Гренландии; их РЛС получили соответственно маркировку AN/FPS-126 и AN/FPS-120. Но несмотря на повышение точности и придания возможностей по обнаружению целей с малой ЭПР за счет совершенствования алгоритмов обработки сигнала, испытания показали, что для задач ПРО характеристики этих РЛС все же недостаточны. А на дворе уже стояли 2000-е годы, полным ходом шла программа испытаний перехватчиков GBI для системы перехвата на среднем участке, и понадобилась еще более совершенная РЛС. Поскольку местами базирования перехватчиков уже были выбраны база Вандерберг (попутно испытательный космодром) в Калифорнии и база Форт-Грили на Аляске, именно калифорнийская и аляскинская РЛС должны были получить новые противоракетные свойства.
Перспективной РЛС, которая была призвана эти свойства обеспечить, получила название AN/FPS-132, но внутри себя это просто еще одна модернизация системы, и точность ее, видимо не станет достаточной для решения задач ПРО. Этому мешает использование частот излучения порядка 400-430 Мгц. РЛС, работающая в таком диапазоне, не может обеспечить требуемую точность по чисто физическим ограничениям, а его выбор сложился исторически и по итогам того же испытания Starfish Prime. Именно тогда, еще в 1960-х было принято решение увеличивать длину волны для РЛС СПРН, чтобы сделать их менее чувствительными к ЭМИ ядерного взрыва.
Поэтому на Аляске, где размещено большинство перехватчиков ПРО модернизацией не ограничились, и рядом поставили еще одну РЛС LRDR (Дискриминирующая РЛС большой дальности), которая еще на боевое дежурство не встала.
РЛС LRDR (Дискриминирующая РЛС большой дальности)
Примечательно, что это модульная система, в которой можно изменять количество излучателей в антенной решетке, отключать часть из них для обслуживания, изменять их характеристики. Из этого можно сделать вывод, что РЛС является не столько боевой, сколько экспериментальной. Косвенно это подтверждается сообщениями о том, что часть наработок по РЛС LRDR используется в разработке новой AN/SPY-7, которую будут ставить на модернизированные или вновь строящиеся Иджисы, в том числе, на экспорт.
Ну и наконец, немаловажной частью глаз американской ПРО на Земле является РЛС Globus II в норвежском Вардё, километрах в 70 от наших северных границ. РЛС считается разведывательной, совсем-совсем не боевой. Только вот внутри этого шарика стоит HAVE STARE, она же AN/FPS-129, которая до того, как ее привезли к нашим границам, пять лет эксплуатировалась на базе-космодроме Вандерберг в Калифорнии в интересах контроля за испытательными пусками. Конечно, никто не скрывает особо, что в Норвегии она следит за испытаниями наших БРПЛ в Баренцевом море. Но назначение у нее, очевидно, двойное, и о ней мы поговорим еще особо. Дело в том, что это РЛС Х-диапазона, работающая на частотах порядка 10 ГГц и отличающаяся отменной разрешающей способностью. Именно такие РЛС и имеют наибольший потенциал в решении задач ПРО, и о них мы поговорим отдельно в следующей части.
Радарный пост Вардё. Слева направо: РЛС Globus III; РЛС Globus I; РЛС Globus II. Рыбацкий посёлок в ближней зоне радаров, где поле ещё не сформировано. Электромагнитное излучение??? Не, не слышали
Ну а завершая обзор по американским глазам ПРО на Земле, можно отметить, что несмотря на все попытки модернизации и эволюцию наземного компонента СПРН США, в основе своей эта система так и осталась системой предупреждения о ракетном нападении. Лишь три РЛС, включенные в состав СПРН имеют достаточную разрешающую способность для реального наведения перехватчиков ПРО: старушки PARCS и Кобра Дейн, а также экспериментальный, вероятно, LRDR.
Модернизация PAWE PAWS придала им способности по завязке траекторий, но точность определения параметров движения целей у них, скорее всего недостаточна. Связано это с давним решением из 1960-х годов: использовать сравнительно длинные волны при проектировании этих РЛС. Ну и нежеланием полностью заменять то, что и так неплохо решает поставленные задачи. Лучше построить что-то новое рядом, а в дальнейшем, может быть, запустить в серию. Но заметьте, этот подход куда более рациональный, чем использовался в проектировании космического звена, где решили лихо заменить имеющиеся системы теми, которые к моменту принятия решения существовали только на бумаге.
Зоны обзора модернизированных РЛС PAWE PAWS
С учетом же расположения глаз ПРО на земле, покрытие специализированных РЛС по секторам обзора обеспечивает применение перехватчиков только на северо-западном направлении, со стороны Аляски, где перехватчики, собственно, и базируются. Сплошное поле не обеспечивается стационарными комплексами, а характеристики большинства из них не соответствуют поставленным задачам. Ну и поглядите сами на расположение РЛС и их покрытие просто ради того, чтобы немного улыбнуться звучащим утверждениям про оборону то ли от иранских МБР, то ли от северокорейских. Да-да, именно от них закрывают полярные зоны и подтаскивают РЛС прямо к Кольскому полуострову.
Но задачам ПРО хорошо соответствуют специализированные РЛС Х-диапазона, разработка которых велась параллельно. И для того, чтобы сделать систему как можно гибче, их заранее проектировали перемещаемыми (возимыми). О них и о ряде проблем ПРО, которые мы пока не затрагивали, мы поговорим в следующей части.
Виталий Каберник, Игорь Галабурда