На каждое "чудо-оружие" всегда найдется эффективное противоядие
В последнее время в специализированных и общественно-политических СМИ активно обсуждается вопрос о превосходстве гиперзвуковых ракет над всеми остальными видами оружия. Утверждается, что защиты от него нет. Недавно такие же алармистские заявления звучали в отношении беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Но такого не бывает - на всякое оружие находится противооружие. В этой связи целесообразно более внимательно рассмотреть гиперзвуковые ракеты, тем более что через некоторое время они появятся и у США, и у Китая, а может быть, и у других стран. И нашей стране придется создавать от них надежную защиту.
УЯЗВИМОЕ МЕСТО
Уязвимым местом у БЛА является их навигация. Беспилотник должен знать, где он находится в текущий момент времени и куда лететь. Точка назначения и траектория достижения этой точки вводятся в навигационную систему БЛА, как правило, до старта. Но в процессе полета по разным причинам реальная траектория полета начинает отличаться от заданной траектории. Время от времени требуется коррекция траектории на основе высокоточного измерения реального текущего положения БЛА. Измеренное текущее местоположение сравнивается с требуемым местоположением, и отклонение от требуемого местоположения используется в системе управления полетом БЛА для его возврата на заданную траекторию.
Аналогичная ситуация имеет место при наведении "Томагавков" и других ракет.
В них используются две системы навигации – инерциальная и спутниковая. Наведение по рельефу местности и астронавигация по ряду причин непригодны. Например, какой рельеф местности существует и может быть использован при полете над морем, тундрой, бескрайними лесами Сибири или пустыней? Никуда не деться от использования инерциальной системы навигации и спутниковых навигационных систем – GPS, ГЛОНАСС, COMPASS, Galileo, IRNN, QZSS.
Бурное развитие микроэлектроники позволяет разработчикам навигационных приемников делать их для одновременного приема всех сигналов всех систем (если, конечно, известны коды сигналов). В современных приемниках насчитывается уже более 50 каналов, каждый из которых настраивается на прием своего сигнала. Причем сам пользователь может настроить свободный канал на новый появившийся сигнал. Это позволяет повысить точность измерения и сделать приемники более защищенными по отношению к организованным активным помехам. Если группа каналов будет подавлена помехами, то оставшиеся каналы выполнят свою задачу – измерят координаты приемника и координаты объекта, на котором этот приемник установлен.
НА ОПЫТЕ ИРАКА
Защита от ракет противника с помощью активных помех, подавляющих спутниковые навигационные приемники, была успешно апробирована в начале войны в Ираке в 2003 году. Передатчики помех спутниковым навигационным приемникам одной из частных российских фирм, установленные в некоторых районах Ирака, в течение первых 10 дней войны успешно отводили от целей американские ракеты "Томагавк" и бомбы, наводящиеся по спутниковым сигналам. Вашингтон даже устроил дипломатический скандал Москве. И пока американцы ковровыми бомбардировками не уничтожили все, что можно, в районе расположения передатчиков помех, включая и сами передатчики, продолжить военные действия в запланированные сроки они не могли.
По этому же пути надо идти при защите от гиперзвукового оружия. Если навигация будет осуществляться только по инерциальной системе без точечной коррекции по спутниковым навигационным системам, то гиперзвуковые ракеты в цель не попадут. Для этого необходимо на всем протяжении полета подавлять помехами спутниковые навигационные приемники, установленные на борту ракет. В этом случае ошибки инерциальной системы будут накапливаться и никакой коррекции траектории выполнить будет нельзя. За исключением ситуации, когда ракета несет ядерный заряд большой мощности и радиус поражения заряда больше, чем ожидаемая накапливающаяся ошибка от инерциальной системы.
Теперь встает вопрос: как это реализовать? Гиперзвуковые ракеты летят на большой высоте, антенна спутникового навигационного приемника находится наверху киля и основной лепесток диаграммы направленности антенны направлен вертикально вверх. Боковые лепестки диаграммы направленности антенны экранируются корпусом ракеты от попадания помех с земли. Кроме того, для уменьшения воздействия помех через боковые лепестки стали применяться фазированные антенные решетки, расположенные вокруг основной антенны. Поэтому попасть помехой в приемник гиперзвуковой ракеты можно только откуда-то сверху, причем желательно в главный лепесток антенны. Анализ возможностей того, как это сделать с помощью различных средств, показал, что оптимальным является размещение передатчиков помех на микроспутниках. Такой способ обладает рядом достоинств и позволяет решить несколько тактических и политических задач.
Во-первых, ухудшить точность наведения гиперзвукового оружия и высоколетящих БЛА (разведывательных и ударных), не допуская коррекции траектории полета из-за накапливающихся ошибок в инерциальной системе наведения (следует принять во внимание, что антенны приемников расположены наверху киля, экранируются им от излучения помех со стороны Земли даже через боковые лепестки антенны).
Во-вторых, выборочно облучать помехами заданные географические районы, не допуская эффективного использования в них оружия, основанного на спутниковой навигации. Такие районы могут располагаться в любых местах земного шара, поскольку время появления и нахождения спутников в этих районах подчинено астрономическим законам движения небесных тел и может быть заранее вычислено. По каналу управления бортовой аппаратурой спутников с Земли данные о времени включения и выключения излучения помех для каждого микроспутника передаются на его борт и вводятся в блок управления передатчиком помех.
В-третьих, сэкономить государственные средства, направляемые на защиту больших районов страны. Например, для защиты от проникновения на территорию России самолетов и крылатых ракет с северного направления по всей северной границе сейчас строятся аэродромы для истребителей-перехватчиков и устанавливаются зенитные ракетные комплексы. Они, конечно, смогут в какой-то степени решить задачу объектовой обороны, но полностью исключить проникновение неприятельской авиации и ракет через зоны их ответственности в глубь территории России не смогут. Облучение помехами с микроспутников огромных лесных территорий России и конкретных объектов в глубине России, которые защищаются объектовой обороной ПВО, может привести к тому, что при подлете к этим объектам накопится такая большая ошибка за счет инерциальной системы навигации, что выполнение боевой задачи будет либо невозможно, либо сильно затруднено.
В-четвертых, выполнять заказы других стран по воспрепятствованию наведения высокоточного оружия в локальных конфликтах. Например, если какая-либо страна желает получить преимущество перед своими противниками и не дать им воспользоваться оружием, основанным на спутниковой навигации, то эта страна заказывает владельцу мини-спутников режим включения и выключения помех в заданное время и в заданных районах и платит за это владельцу микроспутников некоторую сумму. Другими словами, владение сетью микроспутников имеет коммерческую составляющую, а также позволяет владельцу проводить требуемую ему политику в заданных районах земного шара.
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
Перенос передатчиков помех с земли на микроспутники сразу же позволяет очертить некоторые характеристики этих передатчиков. Во-первых, это функциональное построение передатчиков помех и способ формирования в них эффективных помех; во-вторых, требуемая выходная мощность этих передатчиков. За прошедшее время с момента войны в Ираке ситуация значительно усложнилась:
– появились новые спутниковые навигационные системы со своими сигналами;
– в существовавших во время войны в Ираке двух спутниковых системах GPS и ГЛОНАСС появились новые сигналы, имеющие определенную защиту от некоторых видов распространенных помех. В том числе от тех, которые были использованы в передатчиках помех, "воевавших" в Ираке;
– наметилась тенденция введения на спутники новых секретных сигналов, о которых ничего не сообщается – ни несущие частоты, ни виды кодов. Но для этих сигналов в военных приемниках стран, запустивших навигационные спутники, предусматриваются отдельные каналы. Этим достигается увеличение помехозащищенности "своих" приемников от воздействия организованных помех противником.
Сигналы в основном группируются в двух частотных диапазонах, законодательно установленных международными соглашениями. Немного в стороне находится несколько сигналов индийской региональной системы IRNSS. Такая группировка существенно усложняет реализацию формирователей эффективных помех. Но эта трудность уже преодолена теми же разработчиками, кто создал передатчики помех, "воевавшие" в Ираке в 2003 году. Соответствующие разработки были представлены на выставке "Армия-2016". В них применен ретрансляционный принцип создания помех – прием всех сигналов в заданном диапазоне частот, запоминание их (без всякой разведки) и переизлучение с определенными искажениями. В этом случае все приемники получают в качестве помехи свои "родные" сигналы. Если в этом диапазоне находятся и засекреченные сигналы, то они также принимаются и переизлучаются, причем без всякой необходимости их разведки.
Вторая характеристика передатчиков помех для мини-спутников, позволяющая легче реализовать такие передатчики, чем наземные, это выходная мощность передатчика. На земле в силу ряда причин требуется значительная мощность передатчика, а в ряде тактических ситуаций подавить навигационные приемники на большой площади или на большой дальности вообще невозможно. Например, из-за кривизны Земли или затенения приемников рельефом местности или строениями. При излучении помех с мини-спутников таких проблем нет. Регулируя, например, на мини-спутнике ширину диаграммы направленности антенны передатчика помех, можно покрыть помехами разную площадь, и проблемы кривизны Земли и затенения в этом случае не возникает. Значительно меньшая мощность передатчика помех требуется потому, что мини-спутники находятся гораздо ближе к поверхности Земли, чем спутники навигационных систем.
Навигационные спутники "висят" на расстоянии нескольких десятков тысяч километров. Мощность их передатчиков достигает порядка 100 Вт. Большей ее сделать очень затруднительно, поскольку электропитание берется от панелей солнечных батарей плюс имеются проблемы охлаждения. В результате до Земли, то есть до навигационных приемников, доходит микроскопическая мощность сигналов. И только "хитрые" методы обработки сигналов в приемниках позволяют вытащить сигналы из-под шумов. Расчеты показывают, что мощности передатчиков помех на мини-спутниках, летающих на высотах примерно 400–600 км, могут быть около 1 Вт. При этом превышение мощности помех, излучаемых с мини-спутников, над сигналами, принятыми от навигационных спутников, будет в несколько сотен раз больше. Если к тому же учесть, что помехи полностью совпадают с сигналами от навигационных спутников (в силу ретрансляционного способа создания помех), выделить сигнал со спутника на фоне совпадающей с ним помехи невозможно, и навигационный приемник будет реагировать только на помехи с мини-спутников.
В заключение надо отметить, что мини-спутники как платформы для аппаратуры различного назначения уже разработаны многими фирмами, в том числе и в России. Они включают в себя помехозащищенные каналы связи с Землей, электропитание от солнечных батарей для бортовой аппаратуры и многое другое, необходимое для обеспечения работы передатчиков помех. Поэтому многие страны могут на земле скомпоновать мини-спутники для борьбы с высокоточным оружием.
Единственная проблема – вывод спутников на орбиты. Но и это уже не препятствие. Например, фирма Илона Маска, выводящая на орбиты большие аппараты, вполне в сжатые сроки сможет создать предложенную в данной статье систему микроспутников со всей вытекающей для себя выгодой. Также в прессе постоянно появляются сообщения о том, что небольшие страны, имеющие небольшие ракеты, приспосабливают их для вывода на орбиты небольшого груза, даже превышающего вес таких спутников. Как представляется, в ближайшие годы мы будем свидетелями создания рассмотренной системы спутников, нейтрализующих гиперзвуковые ракеты, высоколетящие БЛА и все другое, использующее спутниковую навигацию. Причем создать такие системы смогут несколько стран. Так что в вечной проблеме "брони и снаряда" мяч теперь на стороне "снаряда" – пусть начинают думать над следующим шагом.
Олег Евгеньевич Антонов – доктор технических наук.
