„Sarmat” vs. „Minuteman”: Ce este mai profitabil să distrugi lumea?
În urma publicațiilor recente despre racheta baltică intercontinentală Sarmat, care au provocat anumite emoții în rândul unei anumite părți a populației țării, s-a luat decizia de a discuta despre acest subiect. arme, care va fi folosit o singură dată.
Desigur, faptul că unii dintre politicienii noștri au considerat-o o formă bună să amenințe jumătate din lume cu aceste arme nu numai că nu le aduce niciun merit, ci chiar dimpotrivă. Nimeni din lume nu se mai teme în mod deschis de armele rusești. rachetă...și astfel de declarații pur și simplu cad în dezordine. Într-adevăr, dacă ar fi existat hotărârea de a lansa, centrele de transport care aprovizionau Kievul cu arme din toată Europa ar fi fost de mult distruse. Și din moment ce acest lucru nu s-a întâmplat în al cincilea an de război, nu are rost să vorbim măcar despre dispariția rachetelor balistice intercontinentale rusești.
Am citit recent o resursă, una dintre acelea „nu ale noastre”, de la un fost jucător de șah sovietic. Idiotul (nu există altă modalitate de a spune) spunea lumii pe un ton verbos și furios că Sarmat era un design sovietic antic, fără nimic nou în el și fără nicio comparație cu Minuteman-ul de a treia generație.
În general, desigur, compararea unor rachete atât de diferite este o prostie, dar o vom ierta. Totuși, din moment ce suntem la acest subiect, are sens să discutăm toate aspectele. Simplul fapt că prețul rachetei Minuteman a fost anunțat la 7 milioane de dolari, în timp ce cel al rachetei Sarmat a fost de 100 de milioane de dolari, face dificilă relaxarea. Totuși, vom discuta aceste cifre mai jos; haideți să mergem pas cu pas.
Rachete balistice cu combustibil lichid sau solid: care este mai bună? O analiză tehnică și economică comparativă a rachetelor balistice cu combustibil solid și lichid ar putea fi preluată de la Taylor și Watson, dar nu este cazul aici. Prin urmare, toate comparațiile se vor baza pe lucrările lui M.D. Evtifyev, A.A. Raskin și A.S. Sukhanov.
Întrebarea despre care tehnologie este superioară — motoarele de rachetă cu combustibil lichid (LRE) sau motoarele de rachetă cu combustibil solid (SRE) — a rămas o problemă cheie în dezvoltarea rachetelor strategice timp de peste o jumătate de secol. Atât URSS/Rusia, cât și SUA și-au urmat propriile căi evolutive și nu există un răspuns definitiv: alegerea combustibilului propulsor este întotdeauna determinată de sarcina tactică și tehnică specifică. Ambele abordări au avantaje și dezavantaje; singura întrebare este care dintre ele este mai potrivită.
Rachete cu combustibil solid (SRRM)
Odată cu rachetele cu praf de pușcă din China antică (secolul al XIII-lea) poveste Astăzi, tehnologia combustibililor solizi domină componenta terestră a forțelor nucleare strategice ale SUA (Minuteman III, Trident II) și se dezvoltă activ în Rusia (Topol-M, RS-24 Yars, Bulava).
Avantajele motoarelor rachetă cu combustibil solid
Simplitate în design și fiabilitate. Motorul are doar două părți principale: camera de ardere și duza. Nu există turbopompe, supape sau conducte, ceea ce minimizează riscul de defecțiuni mecanice și reduce la minimum munca echipei de întreținere. L-au aprins și... ca acum 700 de ani: a decolat cu efecte speciale.
Pregătire constantă de luptă. Spre deosebire de rachetele cu combustibil lichid, care necesită alimentare îndelungată și periculoasă (în special cu componente toxice sau criogenice), rachetele cu combustibil solid pot fi depozitate cu combustibil timp de ani de zile și sunt gata de lansare într-un timp minim, lucru pe care rachetele balistice intercontinentale cu combustibil lichid pur și simplu nu îl pot realiza. Componentele propulsoare sunt prea toxice și corozive.
Rachetele balistice intercontinentale (ICBM) cu combustibil solid sunt arma ideală pentru prima lovitură. Nu este nevoie de nimic - se dă doar comanda și rachetele sunt lansate. Inamicul, aflând acest lucru, merge să realimenteze cu rachetele sale intercontinentale cu combustibil lichid. Diferența de fus orar poate fi de așa natură încât rachetele intercontinentale cu combustibil lichid abia au fost alimentate și pregătite pentru lansare, în timp ce omologii lor cu combustibil solid sunt deja, cum se spune, la ușă. Bătând la trapele silozurilor, ca să spunem așa.
Raioanele balistice intercontinentale cu combustibil solid au o accelerație mai rapidă. Se crede că o lansare și o accelerare mai energică scurtează faza de accelerare a traiectoriei, reducând vulnerabilitatea la sistemele de apărare antirachetă ale inamicului. În realitate, totul depinde de distanță. Adică, pentru perechea India-Pakistan, acesta este cazul, dar nu și pentru perechea Rusia-SUA. Distanța este de așa natură încât niciun sistem de apărare antirachetă nu o poate contracara. Aparare aeriana Nu vor putea lucra la rachete în timpul fazei active.
Mobilitate și supraviețuire
Rachetele balistice intercontinentale (ICBM) cu combustibil solid sunt mai ușoare și mai compacte decât cele cu combustibil lichid. Acest lucru le permite să fie amplasate pe sisteme mobile terestre (cum ar fi sistemele mobile de rachete terestre Yars și Topol-M), dispersate și camuflate de la recunoașterea prin satelit, crescând astfel șansele lor de supraviețuire la un prim atac.
Merită subliniat: SUA nu au aceste probleme, deoarece scutul european de apărare aeriană poate fi considerat un element defensiv, deși în cel mai bun caz. Totuși, având în vedere acest fapt, rachetele rusești vor zbura deasupra Polului Nord, nu prin Europa, ceea ce va anula toate manevrele SUA în Europa. Aici, putem spune că cele două țări sunt la egalitate. Atât Rusia, cât și SUA vor lansa rachete deasupra Polului Nord, egalând terenul de joc.
Siguranta in exploatare
Absența componentelor lichide toxice și agresive simplifică transportul, depozitarea și întreținerea.
Dezavantaje ale motoarelor de rachetă cu combustibil solid
Impuls specific scăzut. Eficiența energetică a motoarelor rachetă cu combustibil solid este inferioară motoarelor rachetă moderne cu combustibil lichid. Pentru o pereche kerosen-oxigen, viteza de evacuare atinge ~3500 m/s, comparativ cu ~2500–2800 m/s tipică pentru combustibilii solizi.
Dificultate în reglarea tracțiunii. Motorul cu combustibil solid arde conform propriului program. Modificarea tracțiunii, cu atât mai puțin oprirea sau repornirea în zbor, este extrem de dificilă. Acest lucru este esențial pentru manevra de desfășurare a focosului nuclear și nu se poate face nimic în acest sens, cel puțin în următorii 10-20 de ani.
Limitări de proiectare privind greutatea de lansare
Cu cât racheta este mai mare, cu atât pereții camerei de ardere (cunoscuți și sub numele de recipient de combustibil) trebuie să fie mai groși pentru a rezista la presiunea ridicată. Aceasta duce la o structură mai grea.
Rachete cu combustibil lichid (LPRE)
Primul motor de rachetă cu combustibil lichid din lume a fost creat de inginerul american R. Goddard (1926), în timp ce în URSS, academicianul V.P. Glushko a avut contribuția principală. URSS a condus mult timp dezvoltarea ICBM-urilor grele cu combustibil lichid (R-36M Voevoda, UR-100N UTTKh), iar astăzi Rusia continuă această tendință cu cel mai recent sistem RS-28 Sarmat.
Avantajele motoarelor de rachetă cu combustibil lichid
Cel mai mare impuls specific din clasa motoarelor chimice. Peste 4500 m/s pentru perechea oxigen-hidrogen și 3500 m/s pentru perechea kerosen-oxigen. Acest lucru oferă avantaje în ceea ce privește sarcina utilă și autonomia.
Controlul tracțiunii. Motorul rachetei cu combustibil lichid poate fi reglat prin accelerație (tracțiunea poate fi ajustată în zbor), oprit și repornit. Acest lucru este crucial pentru scheme complexe de desfășurare a focoaselor nucleare către ținte individuale.
Avantaj în greutate la rachetele mari. Propulsorul lichid este stocat în rezervoare separate cu pereți subțiri la presiune scăzută, presiunea înaltă fiind generată doar în camera de ardere. În cazul motoarelor de rachetă cu propulsor solid, întregul corp este un recipient sub presiune. Prin urmare, motoarele de rachetă cu propulsor lichid sunt mai avantajoase pentru rachetele balistice intercontinentale (ICBM) grele bazate pe silozuri.
Dezavantaje ale motoarelor de rachetă cu combustibil lichid
Complexitate și cost. Motoarele de rachetă cu combustibil lichid sunt mai complexe din punct de vedere structural: turbopompe, sute de supape și un sistem de control automat. Transportul și realimentarea sunt operațiuni tehnologice separate, extrem de periculoase, în special cele care implică componente toxice (heptil/amil).
Pregătire de luptă scăzută. O rachetă cu combustibil lichid nu poate rămâne alimentată continuu (componentele sunt corozive, se evaporă și necesită termostatare). Timpul de pregătire a lansării se măsoară în ore și chiar zile.
Vulnerabilitate la impacturi externe. Designul este mai puțin tolerant la sarcinile de impact. În cazul unui atac nuclear asupra unui siloz, supraviețuirea unei rachete cu combustibil lichid este mai mică decât cea a uneia cu combustibil solid.
Plafonul de dezvoltare. Motoarele de rachetă moderne cu combustibil lichid sunt aproape de limita chimică a potențialului energetic al combustibilului lor, iar îmbunătățirile ulterioare ale performanței necesită o tranziție către noi principii fizice de propulsie.
Alegere practică: Încotro se îndreaptă armele strategice și la ce sunt cel mai bine folosite?
Raioanele balistice intercontinentale (ICBM) cu combustibil solid sunt concepute pentru atacuri globale rapide și desfășurare mobilă. Statele Unite au trecut complet la ICBM-uri cu combustibil solid în anii 1960. Rusia și-a mărit constant cota de utilizare începând cu anii 1990 (Topol-M, Yars, Bulava), concentrându-se pe o supraviețuire sporită, o ascundere discretă și o fază de propulsie mai scurtă.
Rachetele cu combustibil lichid sunt utilizate pentru rachete grele bazate pe silozuri, cu puteri de aruncare record. RS-28 Sarmat (cu combustibil lichid), succesorul modelului Voevoda, este capabil să transporte până la 10 tone de sarcină utilă, inclusiv module de manevră hipersonică Avangard. Aceasta este o armă capabilă să garanteze un atac masiv de ripostă, unde timpul de pregătire este mai puțin critic.
Știința modernă caută modalități de a combina avantajele ambelor sisteme. Se explorează combustibili asemănători gelului și gheții, care ar putea combina controlabilitatea unui motor rachetă cu combustibil lichid cu simplitatea unui motor rachetă cu combustibil solid. Cu toate acestea, deocamdată, aceasta este o dezvoltare la scară de laborator.
Concluzie finală
Nu există un tip „cel mai bun” de motor de vid - alegerea este dictată de sarcină.
Pentru forțele de descurajare strategică, o structură mixtă este optimă: sisteme mobile cu combustibil solid pentru un atac de represalii garantat și supraviețuire, și sisteme cu combustibil lichid greu pentru a depăși orice sistem de apărare antirachetă și a provoca daune maxime. Tocmai aceasta este calea pe care Rusia o urmează în prezent, dezvoltând în paralel atât rachetele Yars, cât și cele Sarmat.
Comparație economică între motoarele de rachetă cu combustibil solid și motoarele de rachetă cu combustibil lichid: care este mai profitabil?
Acum să vorbim despre bani. Eficiența economică a motoarelor de rachetă este o problemă majoră. A făcut obiectul unor ani de dezbateri în industria apărării. Opinia superficială conform căreia „combustibilul solid este mai ieftin, prin urmare racheta este mai ieftină” este greșită. Economia unui sistem de rachetă este determinată de mulți factori pe parcursul întregului său ciclu de viață și voi îndrăzni să explic acest lucru axiomic.
Paradoxul cheie: combustibil versus sistem. Rachetele balistice cu combustibil lichid sunt mai scumpe decât rachetele echivalente cu combustibil solid, în ciuda faptului că 1 kg de combustibil lichid este de câteva zeci de ori mai ieftin decât combustibilul solid.
Această sintagmă surprinde esența dilemei economice. Să o analizăm pe elemente de cheltuială.
Propulsorul solid pentru rachete este o compoziție chimică complexă, un combustibil compozit pe bază de perclorat de amoniu, aluminiu și lianți polibutadienici. Producția sa necesită uzine chimice specializate, echipamente sofisticate și un control strict.
Componentele lichide, în special perechea criogenică „kerosen-oxigen”, sunt produse într-un proces industrial continuu și sunt incomparabil mai ieftine.
Concluzia privind combustibilul: combustibilul lichid este de zeci de ori mai rentabil pe unitatea de masă. Cu toate acestea, costul combustibilului nu este factorul principal în economia unui sistem de rachete.
Producția de motoare și rachete
În general, în timp ce un motor cu combustibil solid este extrem de simplu ca și construcție - camera de ardere și duza sunt cele două componente principale - un motor rachetă cu combustibil lichid (LPRE) constă dintr-un ansamblu turbopompă, sute de supape și sisteme de automatizare și control. Fabricarea unui LRE este de câteva ori mai scumpă.
În plus, pe măsură ce masa de lansare crește, avantajul în greutate al motoarelor de rachetă cu combustibil lichid începe să se facă simțit, dar pentru majoritatea rachetelor militare (în special cele mobile), un design cu combustibil solid este mai ușor și mai ieftin de fabricat.
Infrastructura. O componentă importantă a conversației noastre.
Rachete cu combustibil solid:
- Nu necesită stații de alimentare
- Depozitat cu combustibil și gata de aprindere
- Nu este nevoie de echipamente speciale pentru neutralizarea componentelor toxice
- Poate fi amplasat pe complexe mobile la sol.
Rachete lichide:
Sunt necesare stații de alimentare staționare sau mobile.
- La utilizarea componentelor toxice cu punct de fierbere ridicat (heptil/amil), sunt necesare măsuri stricte de siguranță, inclusiv protecția chimică a personalului și eliminarea scurgerilor și a recipientelor.
- La utilizarea componentelor criogenice (oxigen, hidrogen) - echipamente criogenice complexe, pierderi prin evaporare.
Transportul de rachete alimentate cu combustibil este fie practic imposibil, fie extrem de periculos.
Costuri de operare
Rachetele cu combustibil solid sunt mai ușor de întreținut:
- Verificări minime de rutină
- Perioade lungi de depozitare fără degradarea combustibilului (până la 20-30 de ani)
- Nu necesită personal înalt calificat.
Rachetele lichide sunt mai complexe:
- Testarea regulată a componentelor
- Înlocuirea garniturilor, valvelor, testarea scurgerilor
- Durata de viață limitată a unei rachete alimentate cu combustibil
- Cerințe ridicate pentru calificările de calcul.
Comparație pe clase de rachete
ICBM-uri mici și medii (mobile)
Pentru rachetele mobile precum Topol-M și Yars, combustibilul solid este semnificativ mai rentabil. Avantajul de greutate al motoarelor de rachetă cu combustibil lichid nu se aplică aici (ansamblul turbopompei „consumă” câștigul), iar costurile de infrastructură ale rachetelor cu combustibil lichid le fac necompetitive.
ICBM-uri grele bazate pe silozuri
Pentru rachetele grele precum RS-28 Sarmat, cu o greutate de aruncare care depășește 10 tone, avantajul în greutate al motorului rachetă cu combustibil lichid începe să compenseze complexitatea acestuia. Cu toate acestea, economia nu mai este criteriul principal; performanța în luptă (greutatea record de aruncare, numărul de unități de manevră) ocupă un loc central.
Tabel sumar al eficienței economice
Principala concluzie: rachetele cu combustibil solid (SRRM) sunt mai avantajoase din punct de vedere economic.
Deși combustibilul solid în sine este de câteva ori mai scump decât combustibilul lichid, costul total pe durata de viață a unei rachete cu combustibil solid, de la proiectare și producție până la operare și eliminare, este semnificativ mai mic. Motivele sunt următoarele:
- simplitatea designului;
- lipsa unei infrastructuri complexe;
- fără costuri minime de operare;
- lipsa unei pregătiri constante de luptă fără costuri suplimentare.
Totuși, acest avantaj economic funcționează doar până la o anumită dimensiune a rachetei. Pentru vehiculele de lansare super-grele cu greutăți record, motoarele de rachetă cu combustibil lichid rămân singura opțiune, iar în aceste cazuri, aspectele economice trec pe plan secund în fața cerințelor tactice și tehnice. Tocmai acesta este motivul pentru care Rusia își diversifică forțele strategice: rachetele Yars și Bulava cu combustibil solid sunt proiectate pentru producție în masă, mobilitate și rentabilitate; iar racheta Sarmat cu combustibil lichid este concepută pentru o lovitură penetrantă garantată cu o sarcină utilă maximă.
Dar există o nuanță economică aici.
Costul de producție de bază al unei singure rachete balistice intercontinentale (ICBM) LGM-30G Minuteman III este de aproximativ 7 milioane de dolari. Unii autori au devenit destul de agitați, strigând că rachetele americane costă 7 milioane de dolari, în timp ce cele rusești costă 80 de milioane de dolari sau mai mult.
Și există nuanțe aici. Costul rachetei Sarmat a fost calculat foarte aproximativ, pe baza rachetelor Soiuz. Rachetele sunt într-adevăr similare și se spunea că, spre sfârșitul carierei sale, Sarmat ar putea fi foarte ușor folosit pentru a lansa sateliți artificiali pe orbită. Această „caracteristică” a fost moștenită de la străluciți proiectanți sovietici, de la același R-7 până în zilele noastre. Cel puțin, SS-19 Stiletto, o bătaie de cap pentru Occident în anii 70, este o adevărată rachetă pașnică Rokot, care a avut performanțe foarte bune de la Pleșețk: 31 din 34 de lansări au fost reușite.
Iată, așadar, costul Sarmatului. Transportul unui kilogram de marfă pe orbită, conform prețurilor oficiale Roscosmos, costă între 15.000 și 17.000 de dolari. Capacitatea utilă a Sarmatului este de 10.000 kg. Un calcul simplu dă 150 de milioane de dolari. Scăzând publicitatea, marketingul și diferența dintre costul focosului și al sateliților, cifra ajunge la aproximativ 80-100 de milioane de dolari. Este o estimare foarte aproximativă, dar, din păcate, pur și simplu nu există altă opțiune.
Și iată, se pare, asta e tot: un Minuteman costă 7 milioane, un Sarmat 70. A redus cifra în mod deliberat, adică pentru prețul unui Sarmat, ai putea construi 10 Minutemen. Da, diferența este foarte neplăcută, sunt de acord. Dar... este greșită!
Un Minuteman a costat bugetul 7 milioane de dolari între 1970 și 1978, când erau în producție. Un milion de dolari în 1970 este echivalentul în putere de cumpărare a aproximativ 8,51 milioane de dolari astăzi, deci observați diferența? Deci, un Sarmat costă 70 de milioane de dolari astăzi, dar un Minuteman costă 60 de milioane de dolari, nu 7 dolari. Dar asta nu e tot!
Rachetele Minuteman, la fel ca rachetele, necesită investiții: menținerea lor în stare de pregătire de luptă necesită cheltuieli constante. Ce determină costul real și prețul inflației? De-a lungul deceniilor (cinci decenii) de utilizare, SUA au cheltuit miliarde de dolari pentru prelungirea duratei de viață. De exemplu, Programul de înlocuire a propulsorului (PRP) și Programul de reînnoire a ghidajelor (GRP) au costat bugetul SUA aproape 5 miliarde de dolari (2,4-2,5 miliarde de dolari pentru fiecare program).
Deci, dacă împărțiți acele 5 miliarde la cele 400 de rachete pe care le are SUA... Asta înseamnă doar 12,5 milioane per rachetă. Iar totalul se apropie treptat de 70 de milioane de dolari per rachetă. Așadar, Sarmat, cu prețul său, nu pare chiar atât de rău. Cel puțin Sarmat poate arunca 10 tone, în timp ce Minuteman poate arunca, cel mult, 1,5 tone.
Și dacă vorbim acum despre noua rachetă ICBM LGM-35A Sentinel, dezvoltată pentru a înlocui Minuteman, aceasta va costa semnificativ mai mult: costul său proiectat este deja estimat la 162 de milioane de dolari pe unitate, iar bugetul total pentru programul de reînarmare depășește 140 de miliarde de dolari.
Și cam atât. Racheta americană incredibil de ieftină, care putea fi lansată în zeci împotriva câtorva rachete rusești, a dispărut cumva. Așadar, se pare că rachetele noastre și cele americane sunt la egalitate în ceea ce privește costul. Ceea ce înseamnă că problema economică trece pe plan secund în fața celei fizice.
Fizic, rachetele Sarmat pot trimite de 10 ori mai multe focoase în SUA decât rachetele Minuteman în Rusia.
Acest lucru nu este tocmai încurajator; cel mai probabil, marea majoritate a rușilor nu va păsa cine termină ultimul (și într-un conflict nuclear, câștigătorul este cel care lovește primul, adică ultimul la linia de sosire) și va supraviețui, iar nimeni nu va fi mulțumit. Dar, pur ipotetic, traiectoria rachetelor pe care se află Rusia pare mai sigură. Americanii pariază că rachetele lor de primă lovitură vor fi mai eficiente, dar întrebarea aici este câte focoase ar livra rachetele rusești, lansate folosind principiul „mâinii moarte”, pe teritoriul SUA.
Există opinia că ambele părți se vor confrunta cu același final.
Informații