"Посейдон" пойдет в бой, ориентируясь по морскому дну
Рассказ о боевом походе «Посейдона» к берегам США должен начинаться со способа навигации под водой.
Соленая морская вода — электролит, препятствующий распространению радиоволн. На тех глубинах, на которых предстоит действовать «Посейдону», внешнее радиоуправление аппаратом, как и приём сигналов со спутников «Глонасс»/GPS, не представляется возможным.
Автономная инерциальная навигационная система (ИНС) способна вести «Посейдон» на протяжении суток, но её возможности также не безграничны. Со временем ИНС накапливает погрешность, и расчеты утрачивают достоверность. Требуется вспомогательная система, использующая внешние ориентиры.
Установка на дне «гидроакустических маяков» — бессмысленное мероприятие перед лицом противника, имеющего возможность немедленно отследить и нарушить их работу.
Проблема подводной навигации для аппарата «Посейдон» может быть решена только с применением рельефометрической навигационной системы. Но возможно ли адаптировать системы навигации, используемые в крылатых ракетах, для работы под водой?
Во-первых, потребуется карта морского дна.
Миф №1. Невозможно составить карту по всему маршруту следования «Посейдона»
В дискуссиях, посвященных «торпеде Судного дня» неоднократно встречалось мнение, что картографирование всего дна Атлантического океана, от Баренцева моря до гавани Нью-Йорка, может занять не одно десятилетие и потребует привлечения исключительных усилий.
В реальности для рельефометрической системы навигации такой объем работ является избыточным и попросту ненужным.
Доказательством служит описанный принцип работы системы TERCOM (Terrain Contour Matching) для ракеты «Томагавк». Согласно заявлением западных специалистов, при полете крылатой ракеты над сушей выбираются 64 района коррекции. Заранее выбираются отрезки протяженностью 7-8 км, для которых имеется «эталонная» цифровая карта, заложенная в память бортового компьютера.
В обычных условиях TERCOM работает лишь на четверти маршрута (при дальности полета КР около 2000 км), остальное время ракета летит под управлением ИНС. Точности акселерометров и гироскопов хватает, чтобы вывести «Томагавк» в следующий район коррекции, где, по данным TERCOM, будут внесены поправки в работу ИНС.
В прошлом году рельефометрические навигационные системы отметили свой 60-летний юбилей. В конце 50-х гг. они стали достойной заменой для систем астрокоррекции. Крылатым ракетам потребовалось уйти на малые высоты, откуда не были видны звезды.
Даже самый сильный шторм неспособен нарушить спокойствия морских глубин. Движение подводного аппарата сопряжено с меньшими на порядок возмущениями по сравнению с маловысотным полетом КР в атмосфере. Именно поэтому данные инерциальных систем на борту подлодок сохраняют достоверность на протяжении значительно большего времени (суток).
Вывод, который можно сделать из имеющихся фактов: при прокладке маршрутов «Посейдона» потребуется значительно меньшая плотность районов коррекции. Отдельные квадраты океанского дна. Все дальнейшие вопросы стоит адресовать гидрографической службе ВМФ.
Миф №2. Сонар не способен обеспечить необходимую точность сканирования дна
Допустимая погрешность измерения высоты рельефа при работе TERCOM составляет не более 1 метра. Какую точность обеспечивают современные гидроакустические средства, предназначенные для картографирования дна? Возможно ли разместить подобный гидролокатор в ограниченном по размерам корпусе «Посейдона»?
Ответом на эти вопросы станут сонарные изображения останков кораблей. На первом — японский крейсер «Могами», обнаруженный в мае этого на глубине 1450 м.
На втором снимке — авианосец «Хорнет», потопленный в бою у острова Санта-Крус. Останки авианосца находятся на глубине 5400 метров.
Детальность этих снимков неопровержимо свидетельствуют в пользу систем картографирования морского дна. К слову, снимки были сделаны командой Пола Аллена с борта его
Миф №3. Рельеф океанского дна подвержен изменениям
Пройдет время, и цифровые карты дна утратят свою актуальность. Где-то через миллион лет потребуется составлять новые.
Главные изменения на океанском дне сопряжены с вулканической активностью и накоплением донных осадков органического и неорганического происхождения.
Согласно современным наблюдениям, средняя скорость накопления донных отложений в срединной части Атлантического океана составляет 2 сантиметра за 1000 лет. Для Тихого океана указываются еще меньшие значения.
Трудно поверить в реальность этих цифр, но парадокс имеет простое объяснение. Никто не бросает камни посреди океана, не сыплет в Марианскую впадину гравий и щебенку М600. Все попавшие в океан объекты сперва растворяются и разлагаются в воде. Растворенным в морской толще частицам требуются тысячелетия, чтобы достигнуть дна.
В прибрежных районах скорость накопления отложений выше на порядки, из-за наносов грунта и отложений, приносимых течением рек. Тем не менее, океан слишком велик, чтобы это могло в указанном случае иметь какое-то значение.
Несмотря на повышенную тектоническую активность, частота катаклизмов на океанском дне, сопряженных с осыпями, лавинами и смещениями пластов грунта, значительно ниже, чем, например, частота снежных лавин в горах. Предположим, 100 лет назад подземный толчок вызвал лавинообразный сход на склоне подводной горы. Теперь потребуются сотни тысяч лет, пока на её склонах накопится достаточно отложений для следующего катаклизма.
Молодые подводные вулканы, валообразные структуры вдоль океанических хребтов (образуемые при смещении земной оси), — все они «молодые» только по меркам геологических эпох. Возраст этих образований составляет миллионы лет!
В океанских глубинах царит мрачное спокойствие. Отсутствие ветров, эрозии и каких-либо следов урбанизации делает рельеф неизменным на протяжении тысячелетий.
Для сравнения. Сколько проблем возникает у летящих над сушей крылатых ракет? Процесс составления цифровых карт для TERCOM затруднен сезонными изменениями рельефа. Повсеместно встречаются формы однообразного рельефа, при котором применение TERCOM физически невозможно. Маршруты проходят в обход крупных водоемов, ракеты избегают на своем пути заснеженных равнин и песчаных дюн.
В отличие от перечисленных сложностей, в глубине самого глубокого океана всегда имеется дно. Покрытое неповторимым «узором» из деталей рельефа.
Рельефометрическая система — самый надежный и реалистичный способ навигации для подводного аппарата «Посейдон».
Почему данный метод еще не применялся на практике? Ответ — в этом отсутствовала необходимость. В отличие от непрерывно идущего в глубинах «Посейдона», подводные лодки регулярно поднимаются к поверхности для проведения сеансов связи. У подводников есть возможность получить точные координаты с помощью средств космической навигации («Циклон», «Парус», ГЛОНАСС, GPS, NAVSTAR).
Самый быстрый под водой
В этой части статьи мы не станем обсуждать конкретные технические решения, конструкция «Посейдона» покрыта завесой военной тайны.
Однако у нас имеется возможность, на основе рассекреченных характеристик рассчитать другие взаимосвязанные параметры беспилотного подводного аппарата с ядерной энергоустановкой.
Например, известна заявленная скорость — 100 узлов. Какова мощность силовой установки «Посейдона»?
Существует эмпирическое правило. Для любого водоизмещающего объекта мощность силовой установки возрастает в третьей степени от скорости.
Пример. Советская торпеда «53-38» (53 — отсылка к калибру, 38 — год принятия на вооружение) имела три скоростных режима: 30, 34 и 44,5 узла при мощности двигателя 112, 160 и 318 л.с. соответственно. Как видите, правило не врет.
И возраст самой торпеды совершенно ни при чем. Одной и той же торпеде потребовалась втрое большая мощность для увеличения скорости хода в 1,5 раза.
Следующий пример интереснее. Тяжелая торпеда «65-73» калибра 650 мм имела длину 11 метров и массу 5 тонн. Торпеда оснащалась короткоресурсным газотурбинным двигателем 2ДТ мощностью 1,07 МВт (1450 л.с.) — одним из самых мощных из когда-либо применявшихся в торпедном оружии. С ним расчетная скорость изделия «65-73» могла достигать 50 узлов.
Теоретический вопрос: двигатель какой мощности смог бы обеспечить торпеде «65-73» скорость хода 100 узлов?
Скорость увеличится вдвое, значит, потребная мощность силовой установки возрастет в восемь раз. Вместо 1450 л.с. получим значение 11 600 л.с.
Теперь самое время обратиться к ядерной торпеде «Посейдон».
Исходя из сведений о назначении «ядерной торпеды» и того факта, что её планируют запускать с подлодок-носителей (например, сведения о пуске с опытовой ДЭПЛ «Саров»), следует указать, что размеры «Посейдона» гораздо более соответствуют торпедному оружию, чем размерам подводных лодок. Самые малые из которых (отечественная «Лира» и французский «Рубин») обладали водоизмещением около 2,5 тысячи тонн.
Калибр, длина и водоизмещение «Посейдона» могут в разы превышать показатели 650-мм торпед. Точные значения нам неизвестны. Но в данном случае различия не имеют большого значения при оценке необходимой мощности силовой установки. Для достижения скорости 50 узлов «Посейдону», как и торпеде «65-73», требуется не менее 1450 л.с., для 100 узлов — потребовалось бы не менее 11600 л.с. (8,5 МВт) полезной мощности.
Как разным по размерам аппаратам хватает двигателя одинаковой мощности?
Для водоизмещающих объектов, чьи размеры различаются в пределах одного порядка, разница в водоизмещении не требует резкого повышения мощности силовой установки. Яркий пример — при одинаковой скорости хода мощности силовых установок у типичного эсминца и авианосца различаются всего в два раза при 10-кратной разнице в водоизмещении этих кораблей! Гораздо больше проблем возникает от желания увеличить скорость на 3 узла.
Резюмируем. При движении с заявленной скоростью 100 узлов (185,2 км/ч) аппарату «Посейдон» потребуется силовая установка полезной мощностью не менее 8,5 МВт (11 600 л.с.).
Зафиксируем это значение как нижнюю границу и будем ориентироваться на него в дальнейшем.
8,5 мегаватта — это много или мало? Как данный показатель соотносится с характеристиками других кораблей и морского оружия?
Для подводного аппарата с водоизмещением в несколько десятков тонн 8,5 МВт — это чудовищно много. Больше, чем способна развить ядерная силовая установка многоцелевой подлодки «Рюби».
7 МВт (9500 л.с.) на гребном валу позволяют 2500-тонной французской ПЛА развивать подводную скоростью 25 узлов.
Впрочем, миниатюрная «Рюби» строилась не для рекордов, а чтобы сэкономить деньги. Гораздо более значимым примером является советская многоцелевая ПЛА пр. 705(К) «Лира»!
Несмотря на свои значительно большие габариты, «Лира» примерно соответствовала по водоизмещению «Рюби». Надводное в/и — 2300 т, подводное — 3000 тонн. Титановый корпус был легче стального. А сама «Лира» была звездой первой величины. Оснащенная реактором с жидкометаллическим теплоносителем, она развивала под водой скорость свыше 40 узлов!
В 1,6 раза быстрее, чем «Рюби». Какую мощность имела силовая установка «Лиры»? Правильно, 1,6 в кубе.
29 мегаватт (40 000 л.с.) при тепловой мощности реактора 155 МВт. Выдающиеся показатели для ПЛА столь малых размеров.
Вывод из цеха К-123, головной субмарины проекта 705(К)
В наши дни перед создателями «Посейдона» стоит еще более сложная и нетривиальная задача. Разместить ядерную силовую установку, имеющую в 3,4 раза меньшую мощность (8,5 МВт) в корпусе с приблизительно в 50-60 раз меньшим водоизмещением.
Иначе говоря, удельные энергетические показатели ядерного реактора «Посейдона» должны быть в 15 раз выше, чем у реактора с жидкометаллическим теплоносителем (ЖМТ), который применялся на подлодках пр. 705(К). Такую же, в 15 раз большую удельную эффективность, должны демонстрировать все механизмы, связанные с преобразованием тепловой энергии реактора в поступательную энергию движения подводного аппарата.
100 узлов — очень высокая скорость в воде, требующая ИСКЛЮЧИТЕЛЬНЫХ энергетических затрат. Вероятно, те, кто рисовал красивую цифру «100 уз.», не до конца осознавали всю парадоксальность ситуации.
В отличие от подводной ракеты «Шквал», применение твердотопливного ракетного двигателя для «Посейдона» исключено — для него заявлена дальность хода в 10 000 километров. «Торпеде Апокалипсиса» требуется ядерная установка, обеспечивающая в 15 раз большую удельную мощность, чем все известные реакторы с ЖМТ.
Основные дискуссии, связанные с появлением ядерной торпеды «Посейдон», ведутся в плоскости экономики и ВПК. Громкие заявления о создании чудо-оружия были сделаны на фоне, мягко говоря, скромных успехов в создании традиционных вооружений. С 2014 года в состав ВМФ не была принята ни одна атомная подлодка.
С другой стороны, как известно, при желании возможно все. Но для создания технологий, обеспечивающих кратный рост возможностей, одного желания может быть недостаточно. Как правило, подобные исследования сопровождаются промежуточными результатами, но "Посейдон" окружен непроницаемой завесой секретности.
Информация