В отличие от золота металлы платиновой группы обладают высокой прочностью. Например, иридий настолько твердый металл, что плохо поддается механической обработке. Рутений (в сплаве с платиной) используется в качестве чрезвычайно износостойких электрических контактов. Осмий также твердый и тугоплавкий металл (используется в качестве покрытия в узлах трения) и т. д. Что касается химической инертности, то металлы платиновой группы проявляют значительно меньшую склонность к окислению кислородом, чем неблагородные металлы.
Одним из возможных направлений получения материалов с нужными характеристиками, являются металлокерамические сплавы (с использованием благородных металлов в качестве металлической фазы). Металлокерамика – это искусственный материал, представляющий собой гетерогенную композицию металлов (или сплавов) с неметаллами (керамиками). Металлокерамики объединяют важные конструкционные и эксплуатационные свойства металлов и неметаллов. Они отличаются большой прочностью, высокими износостойкостью и теплостойкостью, антикоррозионными свойствами.
В нашем случае, керамическая фаза металлокерамических материалов может содержать оксиды, карбиды, бориды, сицилиды, нитриды (которые не окисляются кислородом), а металлическая фаза может содержать благородные металлы. Анализ проблем получения материалов с нужными характеристиками (на основе благородных металлов) выходят далеко за рамки данной статьи. Необходимо найти оптимальный баланс между высокой прочностью и низкой реакционной способностью материалов на основе благородных металлов (с целью обеспечить максимальную живучесть внутренней поверхности ствола пушки).
Рассмотрим вопрос стоимости. Допустим, в качестве основного материала для покрытия внутренней поверхности ствола (длиной 6 м, калибра 125 мм), используется платина. Плотность платины 21450 кг/м³. При толщине покрытия 0,5 см, масса платины составит ~ 253 кг. Максимальная стоимость платины достигала ~ 2300 долларов за тройскую унцию (2008 год). Для производства 10 пушек понадобится ~ 2530 кг платины (стоимостью не более 180 млн. долларов). Указанная сумма является незначительной по отношению к общей стоимости программы создания лунной базы (которая ориентировочно может составить десятки миллиардов долларов).
Дополнительно можно использовать специальные методы защиты внутренней поверхности канала ствола (например, электрохимические). Предположительно некоторый эффект даст присоединение ствола к отрицательному полюсу источника электрического тока, а в качестве анода надо использовать специальный электрод (контактирующий с раскаленным газом). В нужный момент времени через ионизированный газ может пропускаться мощный электрический разряд, который помешает окислению покрытия внутренней поверхности ствола.
При существенной эрозии внутренней поверхности ствола (в процессе эксплуатации) можно произвести ее механическую обработку. После этого калибр пушки увеличится (и понадобится использовать снаряды соответственно увеличенного калибра). Пневмоэлектрический заряд будет скорректирован (для получения штатной начальной скорости снаряда). Механическая обработка внутренней поверхности ствола, позволит продолжить ее эксплуатацию. После исчерпания этого резерва, осуществляется замена внутренней части ствола, изготовленной из сплавов на основе благородных металлов.
Попытаемся определить минимальный необходимый уровень живучести ствола. Для этого рассмотрим возможность замены части кислорода гелием. Молекулярная масса кислорода 16 г/моль, молекулярная масса гелия 4 г/моль. Поскольку давление газа определяется концентрацией молекул и температурой, то можно заменить некоторую часть кислорода (~ 5 кг) гелием (~ 1,3 кг). В этом случае масса пневмоэлектрического метательного заряда составит всего ~ 5,3 кг (~ 2,1 кг алюминия, ~ 1,9 кг кислорода, ~ 1,3 кг гелия). Поскольку гелий инертный газ, его использование может в несколько раз повысить живучесть ствола.
Доставка внутренней части ствола с Земли (массой > 253 кг), эквивалентна доставке > 190 порций гелия (~ 1,3 кг каждая). Если живучесть ствола будет меньше 200 выстрелов, то экономически оправданной является именно доставка гелия с Земли (с последующим использованием его в качестве одного из компонентов пневмоэлектрического метательного заряда). В отдаленном будущем возможно получение гелия - 4 на Луне в качестве побочного продукта (при добыче потенциального топлива термоядерной энергетики будущего гелия - 3).
При доставке гелия с Земли применение сплавов на основе благородных металлов не теряет смысл. В случае нарушения поставок с Земли, запас гелия может закончиться, и придется вернуться к использованию чистого кислорода (получаемого из лунного грунта). Кроме того, ни при каких условиях алюминий не успеет сгореть мгновенно, и некоторая часть кислорода будет контактировать с внутренней поверхностью ствола пушки (даже в случае применении газовой смеси кислорода с гелием). Поэтому, в любом случае сохраняется необходимость использования химически малоактивных сплавов (в частности, на основе благородных металлов).
Время полета снаряда составляет несколько десятков часов (это время может меняться в очень широких пределах, в зависимости от начальной скорости снаряда). В этой связи, концепция использования лунной пушки предусматривает начало стрельб еще до начала предполагаемой военной операции. Если при подлете снаряда к Земле, сохраняется необходимость уничтожить какую-либо цель, снаряд наводится на эту цель. Если за время полета снаряда, будет принято решение о нецелесообразности уничтожения целей, снаряд может быть наведен в точку, где он не причинит вреда. В случае начала активных боевых действий, стрельба будет производиться систематически (через короткие промежутки времени), и наведение снарядов на поражаемые цели осуществляется по мере приближения снарядов к Земле.
На этапе перелета Луна-Земля наведение снарядов на цель может осуществляться при помощи микрореактивных двигателей. С учетом большого времени полета снаряда, микрореактивные двигатели системы наведения могут иметь чрезвычайно малую тягу и низкий удельный импульс. На атмосферном участке полета стабилизация снаряда может осуществляться при помощи аэродинамических поверхностей, путем вращения корпуса снаряда, или при помощи гироскопа внутри снаряда.
На космических аппаратах, как правило, используются микрореактивные двигатели, работающие на сжатом газе. В нашем случае, использование сжатого газа приведет к возрастанию размеров снаряда, что увеличит аэродинамическое сопротивление воздуха на атмосферном участке полета. Поэтому, целесообразно использовать микрореактивные двигатели, работающие либо на однокомпонентном топливе (например, перекись водорода), либо на двухкомпонентном самовоспламеняющемся топливе (например, диметилгидразин и азотная кислота). Включение микрореактивных двигателей осуществляется по специальному сигналу от внутренней или внешней системы управления.
Значимость цели должна оправдывать применение по ней систем вооружения лунного базирования. Кроме того, снаряд имеет малые размеры, большую скорость, при прохождении через атмосферу вокруг снаряда образуется облако плазмы и т. д. Все эти факторы осложняют создание самонаводящихся снарядов, работающих по принципу «выстрелил и забыл». Вероятно, наиболее оптимальным вариантом является внешнее управление снарядом, его наведение на цель на космическом участке траектории полета, и прохождение атмосферы снарядом по баллистической траектории (по возможности, вертикальной к поверхности Земли).
Большая часть атмосферного воздуха (~ 65%) сосредоточена в приповерхностном слое атмосферы толщиной ~ 10 км. Продолжительность прохождения снарядом этого слоя составит ~ 1 с. Для отклонения от цели на 1 м, на снаряд должна действовать в боковом направлении сила, обеспечивающая ускорение ~ 0,2 g. С учетом большого веса и малых размеров снаряда, любые возможные передвижения масс атмосферного воздуха, не в состоянии существенно изменить траекторию полета снаряда.
Согласно нашей концепции лунные системы вооружения могут применяться против противника, который не располагает техническими возможностями раннего обнаружения и перехвата. Поэтому, одним из возможных вариантов контроля над траекторией полета, является размещение на снарядах радиомаяков. При помощи радиосигнала определяются координаты и скорость снаряда, и путем передачи соответствующих управляющих сигналов на микрореактивные двигатели, осуществляется корректировка траектории полета снаряда, и его наведение на цель.
В случае применении артиллерийских систем лунного базирования против противника, обладающего соответствующими техническими возможностями по раннему обнаружению и перехвату снарядов, необходимо дополнительно использовать ложные цели (которые также снабжаются радиомаяками). Эти радиомаяки работают по заранее заданной специальной программе (подача сигналов в определенное время, изменение частоты и мощности сигналов и т. д.). Таким образом, противник не будет иметь возможности отличить ложную цель от атакующего снаряда по одному лишь факту наличия работающего радиомаяка.
Одним из ключевых направлений применения артиллерийских систем лунного базирования, может оказаться поддержка действий своего военно-морского флота. Военно-морской флот решает следующие классические задачи: борьба против военно-морских сил противника, нарушение морских коммуникаций противника, защита своих морских коммуникаций, оборона своего побережья с морского направления, нанесение ударов и обеспечение вторжения на территорию противника с моря и т. д.
Корабли являются хорошей целью для нанесения удара кинетическими боеприпасами из космоса. Для определения вероятности поражения цели используется понятие кругового вероятного отклонения (радиус круга, очерченного вокруг точки прицеливания, в который предположительно должно попасть 50% снарядов). Ширина палубы корабля может иметь следующие характерные значения: фрегат ~ 15 м, эсминец ~ 19 м, тяжелый ударный авианосец ~ 41 м, универсальный десантный корабль ~ 43 м, супертанкер ~ 69 м. Длину корпуса корабля можно не учитывать, т. к. ее значение на порядок больше величины кругового вероятного отклонения.
Допустим, круговое вероятное отклонение снаряда составляет ~ 15 м. Тогда, вероятность попадания одиночным снарядом в корабль будет иметь следующие значения: фрегат ~ 0,4, эсминец ~ 0,5, тяжелый ударный авианосец ~ 0,9, универсальный десантный корабль ~ 0,9, супертанкер ~ 1. Артиллерийские системы лунного базирования в состоянии оказывать неоценимую поддержку действиям своего военно-морского флота (путем уничтожения кораблей противника большим количеством снарядов, в любой точке мирового океана). Это обстоятельство может оказаться ключом к завоеванию глобального стратегического господства на море.
В случае крупного военного конфликта, противник может предпринять попытку уничтожить лунную базу. Возможности по доставке военного груза на Луну ограничены (поэтому, основным вариантом является использование ядерных зарядов). Поскольку Луна не обладает атмосферой, отсутствует такой поражающий фактор ядерного взрыва, как воздушная ударная волна. Проникающая радиация малоэффективна, т. к. на лунной базе предусмотрена защита от солнечной и космической радиации. Световое излучение также неэффективно, ввиду отсутствия атмосферы и горючих материалов. Таким образом, лунную базу можно уничтожить лишь прямым попаданием ядерного заряда (с последующим его взрывом).
Пассивный вариант защиты предусматривает размещение лунной базы на поверхности или под поверхностью Луны в нескольких модулях или постройках (отдаленных друг от друга на большое расстояние и устойчивых против колебаний лунной поверхности), осуществление мер по маскировке, создание ложных целей и т.д. Активный вариант защиты предусматривает превентивную атаку на стартовые комплексы противника, уничтожение ракет на старте, во время полета к лунной базе (причем эти задачи могут решаться при помощи артиллерийских систем лунного базирования) и т. д.
Таким образом, с нашей точки зрения, решение военных задач является в настоящее время единственной реальной возможностью для создания и развития лунной базы. Основным источником финансирования может быть военный бюджет. Параллельно, на лунной базе будут проводиться исследования в планетологии, астрономии, космологии, космической биологии, материаловедении и других дисциплинах. Соответственно, некоторая часть финансирования может осуществляться в рамках программ развития данных научно-технических дисциплин.
Отсутствие атмосферы и низкая гравитация позволяет строить на лунной поверхности обсерватории, оснащенные оптическими и радиотелескопами. Обслуживание и модернизация лунной обсерватории намного проще, чем орбитальной. Такая обсерватория позволит изучать отдаленные области Вселенной. Кроме того, ее инструменты могут использоваться для изучения и мониторинга Земли, и околоземного пространства (для получения разведывательной информации, обеспечения военных операций, контроля над траекториями полета снарядов и т. д.).
Таким образом, наличие базы на Луне позволит разместить на ней высокоточные неядерные системы вооружений, которые могут реально применяться в военных конфликтах любого масштаба (или даже «антитеррористических» операциях). Применение таких систем лунного базирования в качестве одного из средств ведения боевых действий, существенно усилит военный потенциал страны. Кроме того, создание и эксплуатация лунной базы попутно позволит интенсивно развивать многие научно-технические направления, удерживать по этим направлениям лидерство, и получать обусловленное этим лидерством конкурентное преимущество в мире.
Валентин Подвысоцкий |
