Во-первых, система имела весьма низкую оперативность, так как необходимо было дождаться, когда трасса цели пройдет вблизи точки старта ракет. Одновременно уничтожить все спутники противника вообще не представлялось возможным.
Во-вторых, при ядерном взрыве в космосе возникали искусственные радиационные пояса интенсивностью в 100–1000 раз выше обычного фона, которые одинаково плохо влияли на работоспособность как чужих спутников, так и своих.
С учетом всего этого в начале 70-х годов американцы начали разрабатывать новый проект. Согласно ему спутники теперь планировалось уничтожать прямым попаданием неядерной боеголовки во вражеский спутник. А оперативность системы намечено было резко повысить за счет запуска ракет с самолетов.
Эта программа получила название «АСАТ» («ASAT» — это сокращение от полного названия Air-Launched Anti-Satellite Missile — антиспутниковая система воздушного базирования).
В состав авиационного ракетного комплекса «АСАТ», который разрабатывался американскими фирмами «Воут», «Боинг» и «Макдоннелл Дуглас», входили самолет-носитель (модернизированный истребитель «F-15») и 2-ступенчатая ракета «АСАТ» («Anti-Satellite»), висевшая под его фюзеляжем.
Пуск ракеты «ASAT» с самолета-носителя предполагалось осуществлять на высоте около 20 км как в горизонтальном полете, так и с «горки».
Затем собственные двигатели ракеты выводили на орбиту малогабаритный перехватчик «МХИВ» (MHIV — сокращение от Miniature Homing Intercept Vehicle) фирмы «Воут», имеющий вес 15,4 кги длину 46 см. И он уже с помощью собственных маневровых двигателей, инфракрасной системы самонаведения, лазерного гироскопа и бортового компьютера, должен был выйти на курс прямого столкновения со спутником. Наличие взрывчатки на борту перехватчика не предполагалось, поскольку специалисты посчитали, что для уничтожения бортового оборудования спутника достаточно будет и кинетической энергии столкновения.
Испытания показали, что атака спутника вполне реальна. Так 13 сентября 1985 года запущенная с истребителя ракета уничтожила американский спутник «Солуинд» («Soluind») на высоте 450 км.
После этого американцы решили развернуть полномасштабную противоспутниковую систему, которая бы включала в себя 28 самолетов-носителей «F-15» и 56 ракет «ASAT». Две эскадрильи самолетов было решено разместить на авиабазах Лэнгли (штат Вирджиния) и Мак-Корд (Вашингтон).
Причем в дальнейшем количество самолетов-носителей и ракет предполагалось удвоить, а сами комплексы поставить на боевое дежурство в 1987 году.
В ответ на разработки американцев с 1978 года КБ «Вымпел» тоже разрабатывало антиспутниковую ракету, способную стартовать с самолета «МиГ-31».
В 1986 году разработку модифицировали под новую ракету. Самолет-носитель получил обозначение «МиГ-31 Д» («Изделие 07»), Однако самолеты-прототипы, которые получили бортовые номера «071» и «072», не имели радиолокационных станций, разработка которых еще не была закончена.
Тем не менее в 1987 году борт «072» вышел на летные испытания в Жуковском. Программа их продолжалась несколько лет, но в конце концов была прервана из-за неготовности ракеты.
Поэтому большую поддержку в СССР нашел проект создания «истребителя спутников». По существу, он предполагал вывод на орбиту спутника-«камикадзе», который должен был, маневрируя, сближаться с разведчиком противника, а затем взрываться вместе с ним. Считалось, что это самый дешевый, простой и надежный вариант.
Спутник представлял собой относительно простой, сферический по форме космический аппарат весом около 1400 кг. Из них 300 кг приходилось на заряд взрывчатки, остальное — на аппаратуру управления, топливо и маневровый двигатель.
Радиус гарантированного поражения оценивался в один километр. Впрочем, поскольку разлет фрагментов носил непредсказуемый характер, то пораженной могла оказаться и цель, находящаяся на гораздо большем расстоянии.
Работы по созданию «истребителя спутников» начались в 1961 году в ОКБ-52 Владимира Челомея. В качестве ракеты-носителя предполагалось сначала использовать «УР-200», но когда работы по ней застопорились, для испытательных полетов стали использовать слегка модифицированную ракету-носитель «Р-7» Сергея Королева.
Естественно, что все испытания «истребителя спутников» проходили в обстановке строжайшей секретности. Поэтому 1 ноября 1963 года ТАСС объявило о запуске «первого маневрирующего космического аппарата „Полет-1“». Впрочем, количество и характер маневров не уточнялись.
Второй «Полет» стартовал 12 апреля 1964 года. Вслед за ним должны были стартовать последующие «Полеты». Однако в октябре 1964 года со своего поста был смещен Н. С. Хрущев. А пришедший ему на смену Л. И. Брежнев повелел передать работы по созданию «истребителя спутников» из ОКБ-52 Челомея в ОКБ-1 Королева. В связи с этим испытания были прерваны и возобновились лишь в 1967 году и, по сути дела, с самого начала.
Впрочем, за пять лет программа летных испытаний нового варианта «истребителя спутников» была выполнена почти полностью. Однако на завершающей фазе испытаний в дело снова вмешалась политика. В 1972 году между СССР и США был подписан Договор об ограничении стратегических вооружений и систем противоракетной обороны, который накладывал ограничения и на производство противоспутниковых систем. В связи с этим программу испытаний свернули. Однако сама противоспутниковая система была все же принята на вооружение.
Впоследствии она подверглась существенной модификации, и ее испытания продолжались до 1978 года. Затем они были возобновлены в 1980–1982 годах, когда проверялось функционирование боевых систем после длительного хранения, уже в рамках программы «Космос».
В настоящее время эта система снята с вооружения как морально устаревшая.
Спутник на тросе
В наши дни всевозможных спутников развелось великое множество. Многие пользуются их услугами, смотря телепрограммы, разговаривая по спутниковому телефону или пользуясь системой компьютерной навигации GPS или «Глонасс». Причем обеспечивают подобные услуги не только спутники-гиганты, но и сателлиты-малыши, весом порою в несколько килограммов, а то и того меньше.
А поскольку, говоря словами Козьмы Пруткова, нельзя объять необъятного, поговорим подробнее лишь об одном рекордном проекте, осуществление которого идет на наших глазах.
Еще сто лет назад К. Э. Циолковский, описывая в своих «Грезах о Земле и небе» прототип конструкции орбитальной станции с искусственной тяжестью, полагал, что обеспечить ее можно вращением аппарата. Причем лучше, если вращение это будет происходить не вокруг собственной оси, а вокруг общего центра масс системы «аппарат — противовес», соединенной цепью.
Систему, как мы знаем, практически не воссоздали и по сей день. Однако она послужила отправной точкой для дальнейших рассуждений. В-1910 году Ф. А. Цандер рассчитал конструкцию лунного «космического лифта». Трос, протянутый с Луны в сторону Земли, должен был обеспечить функционирование космического лифта, способного переправлять грузы с Луны на Землю й обратно.
Однако за неимением лучшего материала Цандер провел расчеты по сопромату с лучшими в то время сортами стали и… был разочарован — трос оказался не способен выдержать и собственную тяжесть. Однако, во-первых, он не учел, что такой трос можно делать переменного диаметра — чем дальше от планеты, тем толще; а, во-вторых, возможность появления новых, куда более прочных и легких материалов.
Все это учел в своей разработке ленинградский инженер Юрий Арцутанов. В 1960 году он предоставил редакции «Комсомольской правды» описание и расчеты нового космического лифта. Статья «В космос „на электровозе“» была напечатана, вызвала большой общественный резонанс в нашей стране.
А вот за океаном «Комсомолку», по-видимому, читали далеко не все. И в 1966 году в журнале «Нейчур» появилось подробное описание подобной конструкции, принадлежащее перу американца Джона Айзекса и его соавторов.
Правда, до поры до времени интерес к подобным конструкциям проявляли разве что писатели-фантасты. Так, скажем, всем известный Артур Кларк использовал идею космического «лифта» в своем романе «Фонтаны рая», написанном в середине 70-х годов. Причем сам автор подошел к чужим идеям достаточно творчески. Будучи инженером по образованию, Кларк понял и доказал теоретически, что трос вовсе не обязательно тянуть с Земли до самой Луны. Достаточно протянуть его лишь на половину расстояния, и он все равно будет натянут центробежными силами вращения планеты настолько, что по нему можно будет пускать кабины с грузами для околоземной орбиты.
Нашел он и подходящий материал для такого троса — кевлар; прочнейшее по тому времени волокно на Земле. Правда, даже в этом случае рассчитывать на скорейшее претворение такого грандиозного проекта в жизнь, не приходится. Двигаться приходится шаг за шагом.
Пожалуй, первым опытом использовании тросовой связки на практике в космосе был эксперимент, проведенный в 1960 году на американском спутнике «Транзит 1В». Вспомните, как фигурист на льду может менять скорость вращения вокруг собственной оси то раскидывая руки, то прижимая их к груди. Аналогичным образом, выбросив на тросе груз, удалось замедлить и вращение спутника вокруг продольной оси.
В 1966 году космические корабли «Джемини-11» и «Джемини-12» связывались тросами длиной по 30 м с ракетной ступенью «Анджена». Так впервые в мировой практике в космосе был создан первый орбитальный комплекс. Аналогичный эксперимент планировал в последние годы жизни и С. П. Королев, но не успел…
Восемь лет спустя научный сотрудник Смитсоинианской астрофизической лаборатории при Гарвадском университете (США) Джузеппе Коломбо разработал концепцию привязного зонда. Со спутника или космического корабля, летящего в безвоздушном пространстве, можно спускать вниз на тросе зонды для исследования верхних слоев атмосферы или камеры для запечатления земной поверхности в более крупном масштабе. Если просто запустить спутник на столь низкую орбиту, он тут же затормозится о верхние слои атмосферы, опустится еще ниже и вскоре сгорит…
Впрочем, как показали дальнейшие расчеты, тросовые системы можно использовать не только для стабилизации полета зонда на определенной высоте. Как уже говорилось, в 1966 году в космосе соединялись тросами корабли «Джемини» с ракетной ступенью «Анджена». При этом выяснилось, что соединение двух и более небесных тел приводит к их стабилизации друг относительно друга растянутым тросом, занимающим вертикальное положение. Так происходит вот почему.
Равновесное состояние существует только в центре масс связки, где сила притяжения в точности уравновешивается центробежной. Для нижнего тела связки притяжение Земли превосходит центробежную силу, и микротяжесть тянет его вниз. Для верхнего тела, наоборот, преобладает центробежная сила, и его тянет вверх. Таким образом, система уравновешивается, когда трос принимает положение на прямой, проходящей через верхнюю точку системы и центр Земли. Любое другое положение оказывается неустойчивым, и система в конце концов обязательно стабилизируется именно таким образом.
Причем расчет показывает: если соединить две примерно одинаковые по массе платформы достаточно длинным (до 40 км) тросом, то экипажи внутри модулей смогут уже отличать верх от низа. Вместо безразличной невесомости у них появится микрогравитация, составляющая примерно 1 % от земной. Конечно, величина это небольшая, но уже достаточная, чтобы предметы перестали плавать по кабине, проявились понятия «пол» и «потолок».
Причем интересно, что, с точки зрения наземного наблюдателя, обитатели верхней платформы будут существовать «вверх ногами», пол у них будет выше потолка, поскольку там микротяжесть действует в обратную сторону. На нижней же платформе капля воды из стакана медленно, но верно будет опускаться к Земле.
Электростанция на орбите?
Расчеты расчетами, но как дела с тросовыми системами обстоят на практике? Чтобы ответить на этот вопрос, в марте 1996 года на борту космического шаттла «Колумбия» был проведен эксперимент, который не привлек особого внимания средств массовой информации. Во-первых, наверное, потому, что выполнялся он по заказу не только NASA но и NRO — Национального отделения средств разведки. Во-вторых, из-за того, что похвалиться его 100-процентным исполнением астронавты никак не могли. В самый ответственный момент оборвался трос, соединявший два небесных тела, и одно из них было потеряно безвозвратно.
Тем не менее на том американцы не остановились, продолжив эксперименты с помощью космического аппарата TiPS, выведенного на орбиту 20 июня 1996 года. Запуск его, кроме прочего, был использован и для того, чтобы убедиться в принципиальной возможности получения электроэнергии в космосе с помощью тросовых систем.
Дело в том, что по мере того, как два тела расходятся друг от друга на околоземной орбите, между ними возникает электрический потенциал за счет того, что оба тела находятся на разных высотах в ионосфере Земли. И на них в единицу времени падают неравные потоки заряженных частиц ионосферной плазмы. И тем самым доставляют на их поверхность отрицательные заряды разной величины.
Как показал эксперимент, таким Образом удалось получить силу тока 0,5 А при напряжении 3500 вольт. Вероятно, результаты были бы еще внушительнее, если бы 20-километровый трос не оборвался. Эксперимент пришлось прервать.
Тем не менее этот и другие опыты с тросовыми системами показали, что с их помощью можно решать в космосе не только транспортные, но и энергетические проблемы.
Серьезные разработки по этой части есть и у наших специалистов, в частности, в ракетно-космической корпорации «Энергия». Реализация одного из проектов была намечена на вторую половину 90-х годов. Мы готовились соединить станцию «Мир» и корабль «Прогресс» 20-километровым тросом из синтетического волокна. Планировалось после недельного полета разделить связку. Корабль перешел бы на более низкую орбиту, а станция — на более высокую. В следующем эксперименте длину троса должны были увеличить до 50 км. Но, к сожалению, из-за нехватки средств осуществить свои задумки конструкторы до сих пор не смогли.
Однако 20-километровые тросы, лебедка, ряд других элементов были уже изготовлены и лежат ныне на складе. Но надо еще 1,5 млн долларов, чтобы довести задуманное до конца. Найти такую сумму пока не удается.
Между тем для изготовления троса был использован весьма прочный синтетический материал типа «кевлар». Диаметр — 3 мм, масса 20-километрового троса — всего 70 кг. А ныне создаются новые материалы с еще лучшими характеристиками. И такой «шнур», но длиной уже не 20, а 50 км, может иметь массу менее 100 килограммов.
Это позволяет уже ныне приступить к изготовлению не экспериментальной, а штатно эксплуатируемой тросовой системы многократного использования для спуска с орбиты на Землю грузовых кораблей, капсул, а также отработавших свой ресурс модулей, ферм, панелей. Экономический выигрыш составит через несколько лет сотни миллионов долларов в год, а в перспективе, возможно, и миллиарды долларов.
Кроме того, трос из электропроводящих материалов может быть использован, как уже говорилось, еще и в качестве источника энергии для зарядки аккумуляторов космических объектов или питания бортовой аппаратуры.
Тут, наверное, стоит на время прервать рассказ, чтобы пояснить суть дела. В 1990 году доктор физико-математических наук Владимир Белецкий и кандидат физико-математических наук Евгений Левин опубликовали статью, в которой подробно описали все возможные применения тросовых систем. Среди прочего речь там шла и о том, что с помощью электропроводящих тросов в космосе можно осуществлять в высшей степени интересные эксперименты по получению электроэнергии.
Как же они будут происходить? Скажем, астронавты откроют люк грузового отсека орбитального космолета. В нем находится лебедка и приемная штанга длиной около Юм. Субспутник на тросе выпущен вверх.