Как работают ракеты-перехватчики: технология остановки ракет в воздухе

Автор: Тайлер Дёрден

Автор: Каиф Шейх через Interesting Engineering,

Перехват ракеты звучит просто. Запустите другую ракету по ней, пока она не достигла цели. На самом деле это одна из самых технически сложных задач обороны.

Вот как современные ракеты-перехватчики защищают от самолетов, крылатых ракет и баллистических угроз.Getty Images

В отличие от наступательных ракет, ракеты-перехватчики должны обнаруживать, отслеживать, вычислять и сталкиваться с целью, которая может двигаться со скоростью, в несколько раз превышающей скорость звука, часто всего за несколько минут. Некоторые даже уничтожают свои цели без взрывной боеголовки, полагаясь исключительно на силу удара. Вот как работают ракеты-перехватчики.

Все начинается с обнаружения

Ракета-перехватчик эффективна ровно настолько, насколько эффективна поддерживающая ее сеть. Задолго до запуска перехватчика спутники, оснащенные инфракрасными датчиками, обнаруживают интенсивное тепло, выделяемое при запуске ракеты. Затем наземные и морские радары начинают отслеживать траекторию ракеты, вычисляя, куда она, вероятно, направится, и, что более важно, где ее можно перехватить.

Эта информация непрерывно передается по сети командования и управления, которая решает, необходимо ли вступление в бой, выбирает наиболее подходящий перехватчик и определяет оптимальное время запуска.

Прогнозирование местоположения ракеты

Одно из самых больших заблуждений состоит в том, что ракеты-перехватчики просто «преследуют» входящие угрозы. Вместо этого компьютеры управления огнем прогнозируют будущее положение цели на основе ее скорости, высоты, направления и ожидаемой траектории полета. Перехватчик запускается в сторону этой прогнозируемой точки перехвата, а не непосредственно в текущее местоположение ракеты.

По мере движения обеих ракет бортовые системы наведения получают обновленные данные отслеживания и постоянно корректируют курс перехватчика, пока он не достигнет цели. Весь процесс, от обнаружения до перехвата, для баллистических ракет малой дальности может занимать всего несколько минут.

Три возможности для перехвата

Баллистические ракеты проходят три различные фазы полета, каждая из которых предоставляет разные возможности для перехвата. Фаза разгона начинается сразу после запуска, пока ракетные двигатели еще работают. На этом этапе ракета хорошо видна из-за своего интенсивного инфракрасного излучения, но перехват крайне затруднен, поскольку системы обороны уже должны быть развернуты вблизи места запуска.

Средняя фаза является самой длительной частью полета, когда боеголовка движется в космосе после отделения ускорителя. Такие системы, как противоракетная оборона Aegis с использованием перехватчиков SM-3 и наземная система средней фазы ПРО США, предназначены для поражения угроз на этом этапе.

Наконец, наступает терминальная фаза, когда боеголовка вновь входит в атмосферу и снижается к своей цели. Системы, такие как THAAD и Patriot PAC-3, действуют на этой фазе, предоставляя последнюю возможность остановить входящую ракету до столкновения.

Кинетический перехват против взрывного

Не каждый перехватчик уничтожает свою цель одинаково. Многие старые ракеты-перехватчики используют осколочно-фугасные боеголовки, которые detonate вблизи входящей ракеты и уничтожают ее высокоскоростными металлическими фрагментами.

Современные системы все чаще полагаются на технологию кинетического перехвата (hit-to-kill). Вместо взрыва поблизости эти перехватчики напрямую сталкиваются с входящей ракетой на чрезвычайно высокой скорости. Огромная кинетическая энергия, генерируемая при ударе, достаточна для уничтожения или вывода цели из строя без использования большого взрывного заряда. Системы, включая THAAD, SM-3 и Patriot PAC-3, применяют кинетический перехват для многих задач противоракетной обороны.

Почему перехват так сложен?

Перехват ракеты часто сравнивают с «попаданием пулей в другую пулю», но реальность еще сложнее. Входящие баллистические ракеты могут двигаться со скоростью несколько километров в секунду, оставляя защитникам лишь узкое окно для engagement. Современные ракеты также могут использовать ложные цели, маневрировать во время полета или лететь на меньших высотах, чтобы усложнить отслеживание.

Погодные условия, электронная борьба, покрытие радаров и рельеф местности могут еще больше сократить время, доступное для обнаружения и поражения угрозы. По этой причине страны все чаще полагаются на многоуровневую противоракетную оборону, где несколько систем перехвата работают на разных дальностях и высотах. Если один уровень дает сбой, у другого все еще есть возможность перехватить входящую ракету.

Примеры ракет-перехватчиков

Различные ракеты-перехватчики оптимизированы для разных угроз. Patriot PAC-3 сосредоточен на защите военных баз и городов от баллистических ракет, крылатых ракет и самолетов на терминальной фазе.

THAAD (Terminal High Altitude Area Defense) перехватывает баллистические ракеты малой и средней дальности на гораздо больших высотах, включая за пределами атмосферы Земли. Морской перехватчик SM-3 защищает корабли и территории союзников, поражая баллистические ракеты на средней фазе их полета, в то время как SM-6 обеспечивает дополнительную терминальную защиту от самолетов, крылатых ракет и некоторых баллистических угроз.

Другие страны эксплуатируют такие системы, как израильские Arrow-3, David's Sling и Iron Dome, каждая из которых предназначена для разных дальностей и типов угроз.

Будущее перехвата ракет

По мере того как гиперзвуковые планеры и маневренные баллистические ракеты становятся более распространенными, традиционные методы перехвата становятся все более сложными. Ожидается, что будущие системы будут сочетать более совершенные датчики, отслеживание с помощью искусственного интеллекта и новые перехватчики, такие как Glide Phase Interceptor (GPI), который сейчас находится в разработке, для поражения гиперзвуковых угроз до начала их финального снижения.

Хотя ни одна система противоракетной обороны не обеспечивает идеальной защиты, современные многоуровневые архитектуры значительно улучшили способность обнаруживать, отслеживать и перехватывать все более сложные угрозы. Успех в конечном итоге зависит не от одной ракеты-перехватчика, а от бесшовной интеграции спутников, радаров, сетей командования и нескольких уровней обороны, которые работают вместе за считанные секунды.

0

Автор: Каиф Шейх через Interesting Engineering,

Перехват ракеты звучит просто. Запустите другую ракету по ней, пока она не достигла цели. На самом деле это одна из самых технически сложных задач обороны.

В отличие от наступательных ракет, ракеты-перехватчики должны обнаруживать, отслеживать, вычислять и сталкиваться с целью, которая может двигаться со скоростью, в несколько раз превышающей скорость звука, часто всего за несколько минут. Некоторые даже уничтожают свои цели без взрывной боеголовки, полагаясь исключительно на силу удара. Вот как работают ракеты-перехватчики.

Все начинается с обнаружения

Ракета-перехватчик эффективна ровно настолько, насколько эффективна поддерживающая ее сеть. Задолго до запуска перехватчика спутники, оснащенные инфракрасными датчиками, обнаруживают интенсивное тепло, выделяемое при запуске ракеты. Наземные и морские радары затем начинают отслеживать траекторию ракеты, вычисляя, куда она, вероятно, направится, и, что более важно, где ее можно перехватить.

Эта информация непрерывно передается по сети командования и управления, которая решает, необходимо ли вступление в бой, выбирает наиболее подходящий перехватчик и определяет оптимальное время запуска.

Прогнозирование местоположения ракеты

Одно из самых больших заблуждений состоит в том, что ракеты-перехватчики просто «преследуют» входящие угрозы. Вместо этого компьютеры управления огнем прогнозируют будущее положение цели на основе ее скорости, высоты, направления и ожидаемой траектории полета. Перехватчик запускается в сторону этой прогнозируемой точки перехвата, а не непосредственно в текущее местоположение ракеты.

По мере движения обеих ракет бортовые системы наведения получают обновленные данные отслеживания и постоянно корректируют курс перехватчика, пока он не достигнет цели. Весь процесс, от обнаружения до перехвата, для баллистических ракет малой дальности может занимать всего несколько минут.

Три возможности для перехвата

Баллистические ракеты проходят три различные фазы полета, каждая из которых предоставляет разные возможности для перехвата. Фаза разгона начинается сразу после запуска, пока ракетные двигатели еще работают. На этом этапе ракета хорошо видна из-за своего интенсивного инфракрасного излучения, но перехват крайне затруднен, поскольку системы обороны уже должны быть развернуты вблизи места запуска.

Средняя фаза является самой длительной частью полета, когда боеголовка движется в космосе после отделения ускорителя. Такие системы, как противоракетная оборона Aegis с использованием перехватчиков SM-3 и наземная система средней фазы ПРО США, предназначены для поражения угроз на этом этапе.

Наконец, наступает терминальная фаза, когда боеголовка вновь входит в атмосферу и снижается к своей цели. Системы, такие как THAAD и Patriot PAC-3, действуют на этой фазе, предоставляя последнюю возможность остановить входящую ракету до столкновения.

Кинетический перехват против взрывного

Не каждый перехватчик уничтожает свою цель одинаково. Многие старые ракеты-перехватчики используют осколочно-фугасные боеголовки, которые detonate вблизи входящей ракеты и уничтожают ее высокоскоростными металлическими фрагментами.

Современные системы все чаще полагаются на технологию кинетического перехвата (hit-to-kill). Вместо взрыва поблизости эти перехватчики напрямую сталкиваются с входящей ракетой на чрезвычайно высокой скорости. Огромная кинетическая энергия, генерируемая при ударе, достаточна для уничтожения или вывода цели из строя без использования большого взрывного заряда. Системы, включая THAAD, SM-3 и Patriot PAC-3, применяют кинетический перехват для многих задач противоракетной обороны.

Почему перехват так сложен?

Перехват ракеты часто сравнивают с «попаданием пулей в другую пулю», но реальность еще сложнее. Входящие баллистические ракеты могут двигаться со скоростью несколько километров в секунду, оставляя защитникам лишь узкое окно для engagement. Современные ракеты также могут использовать ложные цели, маневрировать во время полета или лететь на меньших высотах, чтобы усложнить отслеживание.

Погодные условия, электронная борьба, покрытие радаров и рельеф местности могут еще больше сократить время, доступное для обнаружения и поражения угрозы. По этой причине страны все чаще полагаются на многоуровневую противоракетную оборону, где несколько систем перехвата работают на разных дальностях и высотах. Если один уровень дает сбой, у другого все еще есть возможность перехватить входящую ракету.

Примеры ракет-перехватчиков

Различные ракеты-перехватчики оптимизированы для разных угроз. Patriot PAC-3 сосредоточен на защите военных баз и городов от баллистических ракет, крылатых ракет и самолетов на терминальной фазе.

THAAD (Terminal High Altitude Area Defense) перехватывает баллистические ракеты малой и средней дальности на гораздо больших высотах, включая за пределами атмосферы Земли. Морской перехватчик SM-3 защищает корабли и территории союзников, поражая баллистические ракеты на средней фазе их полета, в то время как SM-6 обеспечивает дополнительную терминальную защиту от самолетов, крылатых ракет и некоторых баллистических угроз.

Другие страны эксплуатируют такие системы, как израильские Arrow-3, David's Sling и Iron Dome, каждая из которых предназначена для разных дальностей и типов угроз.

Будущее перехвата ракет

По мере того как гиперзвуковые планеры и маневренные баллистические ракеты становятся более распространенными, традиционные методы перехвата становятся все более сложными. Ожидается, что будущие системы будут сочетать более совершенные датчики, отслеживание с помощью искусственного интеллекта и новые перехватчики, такие как Glide Phase Interceptor (GPI), который сейчас находится в разработке, для поражения гиперзвуковых угроз до начала их финального снижения.

Хотя ни одна система противоракетной обороны не обеспечивает идеальной защиты, современные многоуровневые архитектуры значительно улучшили способность обнаруживать, отслеживать и перехватывать все более сложные угрозы. Успех в конечном итоге зависит не от одной ракеты-перехватчика, а от бесшовной интеграции спутников, радаров, сетей командования и нескольких уровней обороны, которые работают вместе за считанные секунды.