Một cuộc cách mạng trong việc tạo ra tàu vũ trụ có thể tái sử dụng
Vào đầu thế kỷ XXI đã có một cuộc cách mạng trong khám phá không gian. Một cách lặng lẽ, gần như không thể nhận thấy, không có các dự án quốc gia trị giá hàng tỷ đô la như chương trình thám hiểm Mặt trăng hay chương trình tàu vũ trụ tái sử dụng Space Shuttle. Tất nhiên, chúng ta đang nói về tàu vũ trụ có thể tái sử dụng thương mại và tên lửa chủ yếu có thể tái sử dụng từ công ty SpaceX của Elon Musk.
Sự trỗi dậy của "khủng long" của một thời đại đã qua - Tàu con thoi, và sự hạ cánh đồng bộ của các tên lửa đẩy có thể tái sử dụng của tàu vũ trụ Falcon Heavy
Hạ cánh đồng bộ của tên lửa đẩy có thể tái sử dụng của tàu vũ trụ Falcon Heavy
Tuy nhiên, anh ấy sẽ không nghỉ ngơi lâu trên vòng nguyệt quế của mình; các công ty tư nhân khác, bao gồm cả các công ty của Trung Quốc, đang thở dốc. Ví dụ, vào ngày 10 tháng 2019 năm 300, công ty LinkSpace của Trung Quốc đã phóng một tên lửa RLV, sau khi cất cánh ở độ cao 50 mét, sẽ tự quay trở lại bệ phóng sau 2020 giây. Vào năm 16, người ta dự kiến phóng tên lửa RLV-T150, có thể đạt độ cao XNUMX km. Các công ty tư nhân có kế hoạch chế tạo tàu vũ trụ có thể tái sử dụng cho tất cả các phạm vi tải trọng có thể - từ vài trăm kg đến hàng chục hoặc hàng trăm tấn.
Phòng thí nghiệm Rocket có kế hoạch đưa giai đoạn đầu tiên của phương tiện phóng siêu nhẹ 250 kg Electron lên quỹ đạo tham chiếu thấp (LEO) và SpaceX có kế hoạch thực hiện quay quanh tên lửa BFR của mình, với tải trọng 100 tấn mỗi LEO, mức phổ biến như lái máy bay
Việc sử dụng rộng rãi các tàu vũ trụ có thể tái sử dụng có khả năng tái sử dụng tới 100 lần và tối đa 10 lần mà không cần sửa chữa, sẽ giảm đáng kể chi phí phóng tải trọng lên quỹ đạo, do đó sẽ thúc đẩy sự phát triển của thị trường vũ trụ thương mại.
Không nghi ngờ gì nữa, khả năng phóng một tàu trọng tải lên quỹ đạo với chi phí thấp hơn cũng sẽ được quân đội quan tâm. Trước hết, đây sẽ là các vệ tinh do thám và liên lạc truyền thống, nhu cầu không ngừng tăng lên, có tính đến sự gia tăng của phi đội máy bay không người lái (UAV) tầm xa, được điều khiển thông qua vệ tinh.
Trong tương lai, khả năng tạo ra trọng tải với chi phí tối thiểu có thể dẫn đến sự xuất hiện của nền tảng tấn công quỹ đạo không gian với bề mặt.
Khái niệm về nền tảng tác động quỹ đạo "Đũa phép của Chúa"
Tuy nhiên, tên lửa thương mại có thể tái sử dụng có thể có các ứng dụng quân sự khác.
Đầu đạn siêu thanh lướt
Kể từ năm 2003, Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng (DARPA), cùng với Không quân Hoa Kỳ, trong chương trình Rapid Global Strike, đã phát triển đầu đạn dẫn đường Falcon HTV-2 (Hypersonic Test Vehicle - một đầu đạn dẫn đường thử nghiệm), được thiết kế để chuyến bay ở tốc độ siêu âm. Quân đội Hoa Kỳ đang phát triển một dự án tương tự AHW (Advanced Hypersonic Weapon - một siêu âm đầy hứa hẹn vũ khí).
Dự kiến sự xuất hiện của đầu đạn Falcon HTV-2
Dự án Falcon HTV-2 và AHW có cách bố trí tương tự - một đầu đạn lượn không được trang bị động cơ được phương tiện phóng lên một độ cao nhất định, sau đó tách ra và lướt với tốc độ siêu âm tới mục tiêu. Tầm bay ước tính của đầu đạn là 6000-7600 km, với tốc độ bay 17-22 M (5,8-7,5 km / s). Như vậy, tính đến thời gian cần thiết để tên lửa đạt độ cao thả đầu đạn thì thời gian đánh trúng mục tiêu sẽ khoảng 20 - 30 phút.
Hồ sơ chuyến bay dự kiến của Falcon HTV-2
Để phóng đầu đạn Falcon HTV-2, người ta phải sử dụng phương tiện phóng (LV) Minotaur-IV hoặc tên lửa đạn đạo xuyên lục địa (ICBM) LGM-30G Minuteman-III. Để thử nghiệm các đơn vị AHW siêu thanh, một tên lửa đẩy chất rắn ba tầng STARS đã được sử dụng.
Một dự án tương tự đã được thực hiện ở Nga - một đầu đạn dẫn đường siêu thanh là một phần của tổ hợp Avangard, được phóng bởi ICBM UR-100N UTTKh. Trong lĩnh vực này, Nga đi trước Hoa Kỳ - đã có kế hoạch đưa tổ hợp Avangard vào hoạt động vào năm 2019. Tốc độ bay của đầu đạn khoảng 27 M (9 km / s), tầm bay liên lục địa. Đồng thời, có một sự khác biệt cơ bản - đầu đạn của Nga được trang bị đầu đạn hạt nhân, trong khi Mỹ đang xem xét việc sử dụng đầu đạn siêu thanh trong các thiết bị phi hạt nhân. Đầu đạn phi hạt nhân đặt ra yêu cầu cao về độ chính xác của việc xác định mục tiêu đầu đạn.
Sự xuất hiện được cho là của đầu đạn siêu thanh của Nga trong tổ hợp Avangard
Thử nghiệm và trình diễn hệ thống tên lửa Avangard
Một giải pháp thay thế là tên lửa siêu thanh phóng từ máy bay chiến lược. hàng không, chẳng hạn như X-51 Waverider của Mỹ hoặc 3M22 Zircon của Nga. Tên lửa X-51 và 3M22 có khả năng triển khai linh hoạt hơn so với đầu đạn siêu thanh phóng từ tên lửa và có thể có giá thành thấp hơn. Tuy nhiên, tầm bắn và tốc độ của chúng kém hơn đáng kể so với các đầu đạn dự kiến - lần lượt là khoảng 500-2000 km và 5-8 M (1,7-2,7 km / s). Tốc độ và phạm vi bay thấp hơn sẽ không cho phép thời gian phản ứng tương đương với thời gian phản ứng của đầu đạn siêu thanh lướt. Khi tấn công ở phạm vi 6000-7000 trở lên, tổng thời gian bay của máy bay ném bom và tên lửa siêu thanh sẽ là khoảng XNUMX giờ, trong khi đầu đạn siêu thanh lướt có thể tấn công trong vòng nửa giờ, điều này có thể rất quan trọng đối với một số nhiệm vụ.
Tên lửa siêu thanh của Mỹ X-51 Waverider
Tên lửa siêu thanh 3M22 Zircon của Nga
Sự so sánh trên không có nghĩa là loại bỏ một loại vũ khí hoặc một loại vũ khí khác, mà chỉ cho thấy thị trường ngách của mỗi loại trong số chúng. Trong "sự phân công lao động" này, các đơn vị tàu lượn siêu âm được giao nhiệm vụ đánh các mục tiêu ưu tiên cao - sở chỉ huy, trung tâm ra quyết định, v.v.
Tấn công toàn cầu nhanh chóng và khủng bố VIP
Trong bài viết Lực lượng quy ước chiến lược: tàu sân bay và vũ khí coi như việc lắp đặt đầu đạn siêu thanh trên ICBM, điều khoản sử dụng của chúng sắp kết thúc. Quyết định này là hoàn toàn chính đáng và chính điều này đang được các lực lượng vũ trang Hoa Kỳ coi là một phần của chương trình Rapid Global Strike.
Bản thân chương trình BSU cũng gây ra sự hoài nghi của nhiều người, vì một lý do nào đó nó luôn phản đối vũ khí hạt nhân. Trên thực tế, nó không có tác dụng gì đối với lá chắn hạt nhân. Mặc dù hiệp ước START-3 tính các đầu đạn phi hạt nhân trên cơ sở bình đẳng với các đầu đạn hạt nhân, điều này về mặt lý thuyết có thể dẫn đến việc giảm số lượng hạt nhân ở Hoa Kỳ, trên thực tế, ngay sau khi chương trình BSU phát triển và số lượng số lượng đầu đạn bắt đầu tăng lên, hiệp ước START-3 sẽ hết hiệu lực, và nếu không, thì Hoa Kỳ sẽ thoát khỏi nó một cách dễ dàng như khi họ rời bỏ Hiệp ước ABM và Hiệp ước INF, đồng thời đổ lỗi cho Nga về đây.
Một ý kiến phản đối khác là việc sử dụng các phương tiện BGU sẽ khơi mào chiến tranh thế giới thứ ba. Cần phải hiểu rằng Hoa Kỳ không có kế hoạch sử dụng các phương tiện của BSU chống lại Nga ở mức độ phát triển hiện tại của lực lượng vũ trang. Và chống lại cả Trung Quốc nữa. Nhưng các quốc gia như Iran hoặc Venezuela cũng có thể trở thành mục tiêu của BSU, nơi sẽ nhận đòn chặt đầu đầu tiên.
Trong bài viết Vũ khí thông thường chiến lược. Chấn thương nhiệm vụ của vũ khí thông thường chiến lược được xây dựng như: gây thiệt hại cho địch, làm suy giảm đáng kể khả năng tổ chức, công nghiệp và quân sự từ xa, giảm thiểu hoặc loại trừ khả năng xảy ra đụng độ trực tiếp với các lực lượng vũ trang của địch.. Điều này có thể được thêm vào - sớm nhất có thể.
Các nguồn lực vật chất chi cho quỹ BSU sẽ đền đáp gấp trăm lần bằng cách tiết kiệm lực lượng và phương tiện của các lực lượng chung. Trong một số trường hợp, ví dụ, trong trường hợp thanh lý quyền lãnh đạo của đối phương, một cuộc xung đột quân sự có thể kết thúc trước khi nó bắt đầu. Ví dụ, Hoa Kỳ có thể nhận ra một kịch bản như vậy ở Venezuela. Loại bỏ tổng thống đương nhiệm với sự giúp đỡ của Đại học Nhà nước Belarus, trong khi tổ chức một cuộc cách mạng "màu" khác, và không xe tăng, máy bay và tàu sẽ không giúp tránh được viễn cảnh như vậy.
Dựa trên những điều đã nói ở trên, có thể rút ra một kết luận nữa - vũ khí của Cuộc tấn công toàn cầu nhanh chóng hoặc Vũ khí thông thường chiến lược là một công cụ lý tưởng cho khủng bố VIP, tức là, loại bỏ vật chất lãnh đạo cao nhất của kẻ thù.
Không có vũ khí nào khác có khả năng như vậy. Tự bản thân nó, việc sử dụng loại Vũ khí Thông thường Chiến lược hoặc Tấn công Toàn cầu Nhanh này sẽ buộc giới lãnh đạo đối phương phải thận trọng trong việc đưa ra các quyết định quân sự, chính trị và kinh tế, hoặc sẽ buộc họ phải sống dưới nguy cơ bị hủy diệt sắp xảy ra.
Trong một số trường hợp, ICBM có thể không phải là vật mang tối ưu nhất cho đầu đạn siêu thanh lướt, cũng không phải là vật liệu rẻ nhất. Có những tàu sân bay nào khác, hiệu quả hơn cho đầu đạn siêu thanh lướt không?
Tên lửa tái sử dụng làm vật mang đầu đạn siêu thanh
Những tên lửa có thể tái sử dụng được hứa hẹn dựa trên các sản phẩm thương mại có thể trở thành phương tiện triển khai đầu đạn hiệu quả và rẻ tiền nhất.
Dựa trên thông tin mở trên Internet, độ cao ném đầu đạn siêu thanh vào khoảng 100 km. Khối lượng ước tính của blog chiến đấu siêu thanh Falcon HTV-2 là 1100-1800 kg.
Trọng tải của tên lửa Falcon-9, phóng tới LEO (200 km), là 13-16 tấn. Tổng khối lượng của giai đoạn thứ hai của phiên bản mới nhất của Falcon-9 là 111 tấn, giai đoạn thứ hai tách khỏi tầng thứ nhất ở độ cao khoảng 70 km. Giai đoạn đầu tiên của Falcon 9 được lên kế hoạch sử dụng tối đa 10 lần, và với việc bảo trì sau mỗi 10 chuyến bay, nó có thể được sử dụng tới 100 lần.
Phương tiện phóng Falcon-9 và hạ cánh giai đoạn đầu
Có thể cho rằng giai đoạn đầu của phương tiện phóng Falcon-9 là đủ để phóng đầu đạn siêu thanh. Việc loại bỏ giai đoạn hai nặng 111 tấn có lẽ sẽ cho phép phóng khoảng 100 đầu đạn siêu thanh nặng 10-1100 kg mỗi đầu lên độ cao 1800 km.
Trên cơ sở các công nghệ được triển khai trong khoa học tên lửa thương mại, các phương tiện phóng nhỏ có thể tái sử dụng khác với tải trọng nhất định có thể được tạo ra, cung cấp cho việc phóng một hoặc hai đầu đạn siêu thanh, sau đó là hạ cánh của phương tiện phóng và tái sử dụng nhiều lần.
Nếu chúng ta nói về việc tăng tải trọng chiến đấu, thì người ta không thể không nhớ đến kế hoạch của SpaceX để chế tạo một tên lửa BFR hai giai đoạn có thể tái sử dụng hoàn toàn, với khả năng phóng một trọng tải lên tới 100 tấn tới LEO. Nó đã được thảo luận trên internet. khả năng hứa hẹn sử dụng BFR như một máy bay ném bom quỹ đạo để đánh bằng các thanh vonfram có kiểm soát.
Khái niệm về phương tiện phóng siêu nặng có thể tái sử dụng hoàn toàn BFR
Nếu chúng ta tương tự với việc sử dụng giai đoạn đầu của phương tiện phóng Falcon-9, thì giai đoạn đầu tiên của phương tiện phóng BFR-Super Heavy sẽ có thể phóng 55-85 đầu đạn siêu thanh.
Một mặt, quá trình phát triển của BFR vẫn chưa được hoàn thiện, vì vậy sẽ còn hơi sớm để nói về ứng dụng quân sự của nó. Mặt khác, Elon Musk quyết tâm hoàn thành tên lửa này. Theo kế hoạch của SpaceX, nó sẽ thay thế tất cả các tên lửa mà công ty sử dụng, bao gồm cả phương tiện phóng Falcon-9.
Câu hỏi đặt ra, tại sao lại biến mất một sự phát triển đầy hứa hẹn như vậy? SpaceX có thể thích ứng tốt với giai đoạn đầu của Falcon-9 hoặc đơn giản là bán tất cả các phát triển của tên lửa này cho quân đội, tập trung hoàn toàn vào BFR. Đến lượt mình, quân đội sẽ nhận được một nền tảng có thể tái sử dụng duy nhất để phóng đầu đạn siêu thanh lướt hoặc các trọng tải khác.
Cơ sở
Vấn đề với tên lửa có thể tái sử dụng là, không giống như máy bay ném bom, bạn không thể hạ cánh chúng trên sân bay, tuy nhiên, có khá đủ lựa chọn để đặt vũ khí như vậy.
Nếu một phương tiện phóng với đầu đạn siêu thanh bay lượn được triển khai ở miền nam nước Mỹ (sân bay vũ trụ ở Cape Canaveral được lấy làm ví dụ), gần như toàn bộ châu Mỹ Latinh sẽ nằm trong khu vực bị ảnh hưởng. Nếu được triển khai ở Alaska, phần lớn Nga, Trung Quốc và cả Triều Tiên sẽ nằm trong khu vực bị ảnh hưởng. Điều này được cung cấp là phạm vi bay của đầu đạn sẽ là 6000-7000 km và sẽ không liên lục địa như tổ hợp Avangard.
Phạm vi giao tranh có điều kiện khi triển khai các phương tiện phóng có đầu đạn siêu thanh lướt ở miền nam nước Mỹ
Phạm vi giao tranh có điều kiện khi triển khai các phương tiện phóng có đầu đạn siêu thanh lướt ở Alaska
Để triển khai các phương tiện phóng có đầu đạn siêu thanh lướt ở châu Âu hoặc châu Á, Hoa Kỳ có thể sử dụng lãnh thổ của các vệ tinh của mình. Chắc Ba Lan, Romania hay Nhật Bản không dám từ chối vị lãnh chúa của họ một điều nhỏ nhặt như vậy.
Ngoài ra, do các công ty quân sự tư nhân (PMC) đã được trang bị máy bay chiến đấu, người ta không thể không tưởng tượng ra một kịch bản trong đó các địa điểm phóng LV với đầu đạn siêu thanh lướt sẽ được PMC thuê và cung cấp cho quân đội Mỹ theo yêu cầu cơ sở thương mại.
Và cuối cùng, không thể loại trừ một lựa chọn như việc tạo ra các bệ phóng ngoài khơi tương tự như dự án thương mại Sea Launch. Các đặc điểm về trọng lượng và kích thước của phương tiện phóng Falcon-9 tương đương với phương tiện phóng Zenit-3SL, do đó sẽ không có vấn đề gì.
Cảng vũ trụ nổi để phóng tên lửa "Zenit-3SL"
Xét rằng chỉ cần phóng ở giai đoạn đầu với tải trọng chiến đấu, hai phương tiện phóng với mười đầu đạn siêu thanh dự kiến trên mỗi phương tiện có thể được đặt trên sân bay vũ trụ nổi. Khi đặt một sân bay vũ trụ nổi trên biển Địa Trung Hải, gần như toàn bộ châu Phi, Vịnh Ba Tư, Pakistan, một phần Trung Á, Trung Quốc và phần lớn lãnh thổ của Liên bang Nga đều rơi vào khu vực bị ảnh hưởng. Việc hạ cánh của phương tiện phóng có thể được thực hiện trên các bệ phóng ngoài khơi ASDS (Tàu bay không người lái tự động) hiện có được sử dụng để hạ cánh giai đoạn đầu của phương tiện phóng Falcon-9, hoặc các tàu / bệ tương tự được phát triển trên cơ sở của chúng.
Phương tiện bay không người lái tự động ASDS và kế hoạch hạ cánh giai đoạn đầu Falcon-9
Phạm vi tham gia có điều kiện khi triển khai các phương tiện phóng có đầu đạn siêu thanh lướt trên một sân bay vũ trụ nổi ở Biển Địa Trung Hải
Người ta có thể đặt câu hỏi: nếu Nga hoặc Trung Quốc, với tư cách là các cường quốc hạt nhân, không được coi là mục tiêu của BSU, thì tại sao lại chỉ ra rằng lãnh thổ của họ nằm trong khu vực bị ảnh hưởng? Câu trả lời rất đơn giản, BSU là một yếu tố sẽ phải được tính đến. Nếu việc triển khai các bệ phóng Mk-41 ở châu Âu gây ra nhiều tiếng ồn như vậy, thì điều gì sẽ xảy ra khi một sân bay vũ trụ nổi với phương tiện phóng với đầu đạn siêu thanh lướt trên biển Địa Trung Hải ...
Mặt tài chính của vấn đề
Chi phí của giai đoạn đầu tiên của một chiếc xe phóng là 60-70% tổng chi phí của nó. Chi phí phóng được công bố cho Falcon-9 tương ứng là 60-80 triệu USD, chi phí cho giai đoạn đầu sẽ là 36-56 triệu USD. Ngay cả khi tính đến việc sử dụng gấp 9 lần giai đoạn đầu của Falcon-3,6, chi phí đầu ra sẽ là 5,6-500 triệu đô la, chi phí nhiên liệu khoảng 10 nghìn đô la cho việc phóng. Như vậy, đối với 400 khối, chi phí đúc sẽ vào khoảng 600-9 nghìn đô la một khối (chưa tính chi phí của chính khối). Với nguồn lực giai đoạn đầu của Falcon-100 là 2 lần phóng, chi phí cho mỗi lần phóng sẽ giảm gần một bậc. Tất nhiên, các chi phí khác cũng phải được tính đến - bảo trì, sửa chữa, vận chuyển, v.v., nhưng các hệ thống vũ khí khác không thể làm được nếu không có thêm chi phí. Ví dụ, một giờ bay B-150 tốn hơn 7000 đô la và với tác động ở khoảng cách 10 km, tổng thời gian bay sẽ là 1,5 giờ bay, tức là một chuyến bay sẽ có giá XNUMX triệu đô la.
Những gì chúng ta có?
Rõ ràng, về vũ khí siêu thanh nói chung và về quy hoạch đầu đạn siêu thanh nói riêng, chúng ta đang đi trước phần còn lại.
Nhưng với các phương tiện phóng có thể tái sử dụng, chúng tôi gặp vấn đề nghiêm trọng, hay nói đúng hơn là không có vấn đề gì, vì bản thân không có phương tiện phóng tái sử dụng nào. Nhưng có những dự án, bao gồm cả những dự án thú vị, một số trong số đó có thể được điều chỉnh để sử dụng trong quân sự. Có lẽ, như thường xảy ra ở đất nước chúng ta, điều này sẽ mang lại sức sống cho những sửa đổi dân sự của họ. Tuy nhiên, chúng tôi sẽ nói về điều này trong bài viết tiếp theo.