«Сармат» против «Минитмена»: чем выгоднее разнести мир?
На волне последних публикаций о МБР «Сармат», вызвавших определенные эмоции у определенной части населения страны, возникло решение поговорить именно об этом оружии, которое будет использовано единожды.
Конечно, то, что некоторые наши политики взяли за хороший тон угрожать этим оружием половине мира, не то что не делает им чести – наоборот. Никто в мире уже откровенно не боится российских ракет, и подобные заявления просто пропадают втуне. Действительно, была бы решимость на пуск – давно бы разнесли транспортные хабы, снабжающие Киев оружием со всей Европы. А раз такого не случилось на пятый год войны, то и о том, что российские МБР куда-то там полетят, говорить не приходится.
Недавно читал один ресурс, из тех, которые «не наши», от одного бывшего советского шахматиста. Так вот там дурочка (иначе и не скажешь) многословно и яростно рассказывала миру о том, что «Сармат» — это древняя советская разработка, и нового в нем ничего, и никакого сравнения с «Минитменом» третьей итерации.
Вообще, конечно, сравнивать столь разные ракеты – уже глупость, но простим. Однако, коль зашел разговор, есть смысл поговорить обо всех аспектах. Уже одно то, что стоимость «Минитмена» была озвучена в 7 миллионов долларов, а «Сармата» – в 100 миллионов таких же долларов, не дает сидеть спокойно и ровно. Впрочем, о суммах чуть ниже, пойдем по порядку.
Жидкостные или твердотопливные баллистические ракеты: что лучше? Сравнительный технико-экономический анализ баллистических ракет на твердом и жидком топливе можно было бы взять у Тейлора и Уотсона, но это не наш случай. А потому все сопоставления будут сделаны по М. Д. Евтифьеву, А. А. Раскину и А. С. Суханову.
Вопрос о том, какая технология лучше — жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) или ракетные двигатели твёрдого топлива (РДТТ), остаётся ключевым в стратегическом ракетостроении уже более полувека. И СССР/Россия, и США прошли собственные эволюционные пути, и однозначного ответа нет: выбор топлива всегда определяется конкретной тактико-технической задачей. Оба направления имеют как преимущества, так и недостатки, вопрос только в том, кому что кажется более приемлемым.
Твердотопливные ракеты (РДТТ)
Именно с пороховых ракет древнего Китая (XIII век) началась история реактивного движения. Сегодня твердотопливная технология доминирует в наземной компоненте стратегических ядерных сил США («Минитмен-3», «Трайдент-2») и активно развивается в России («Тополь-М», РС-24 «Ярс», «Булава»).
Преимущества РДТТ
Простота конструкции и надёжность. В двигателе всего две основные части: камера сгорания и сопло. Нет турбонасосных агрегатов, клапанов и трубопроводов, что сводит к минимуму риск механических отказов и максимально сокращает обслуживающую команду. Подожгли и… как 700 лет назад: полетело со спецэффектами.
Постоянная боевая готовность. В отличие от жидкостных ракет, требующих длительной и опасной заправки (особенно на токсичных или криогенных компонентах), твердотопливные ракеты хранятся заправленными годами и готовы к пуску в минимальные сроки, чего МБР с ЖРД себе позволить просто не могут. Слишком ядовитые и коррозийные компоненты у топлива.
МБР с РДТТ — это идеальное оружие первого удара. Ничего не надо, просто прошла команда — ракеты стартовали. А противник, узнав об этом, пошел заправлять свои МБР с ЖРД. Разница во времени может оказаться такой, что МБР с ЖРД только заправили и приготовили к пуску, а их коллеги с РДТТ уже, как говорится, на пороге. Стучаться, так сказать, в крышки люков шахт.
У МБР с РДТТ более высокая динамика разгона. Считается, что более «энергичный» старт и набор скорости сокращают активный участок траектории — снижается уязвимость перед системами ПРО противника. На самом деле всё зависит от расстояний. То есть для пары «Индия – Пакистан» это играет именно так, а для «Россия – США» — нет. Расстояние такое, что никакие комплексы ПВО отработать по ракетам на активном участке не смогут.
Мобильность и живучесть
Твердотопливные МБР легче и компактнее жидкостных. Это позволяет размещать их на подвижных грунтовых комплексах (ПГРК «Ярс», «Тополь-М»), рассредоточивать, маскировать от спутниковой разведки и тем самым повышать шансы на выживание при первом ударе.
Жирно стоит подчеркнуть: у США нет таких проблем, так как европейский щит ПВО худо-бедно, но можно считать элементом защиты. Однако, учитывая этот факт, российские ракеты полетят через Северный полюс, а не через Европу, что сведет на нет все ухищрения США в Европе, здесь можно сказать, что у стран паритет. И Россия, и США будут швыряться ракетами через Север, что уравняет шансы обеих сторон.
Безопасность эксплуатации
Отсутствие токсичных и агрессивных жидких компонентов упрощает транспортировку, хранение и обслуживание.
Недостатки РДТТ
Низкий удельный импульс. Энергетическая эффективность РДТТ уступает современным ЖРД. Для пары «керосин — кислород» скорость истечения достигает ~3500 м/с против типичных ~2500–2800 м/с для твёрдого топлива.
Сложность регулирования тяги. Твёрдотопливный двигатель горит «по своей программе». Изменить силу тяги или тем более выключить/перезапустить его в полёте крайне сложно. Это критично для манёвра разведения боевых блоков, и с этим ничего не сделать, по крайней мере, в видимые 10–20 лет.
Конструктивные ограничения по стартовой массе
Чем больше ракета, тем толще должны быть стенки камеры сгорания (она же — контейнер с топливом), чтобы выдерживать высокое давление. Это ведёт к утяжелению конструкции.
Жидкостные ракеты (ЖРД)
Первый в мире ЖРД создал американский инженер Р. Годдард (1926), а в СССР основной вклад внёс академик В.П. Глушко. СССР долгое время лидировал в создании тяжелых жидкостных МБР (Р-36М «Воевода», УР-100Н УТТХ), и сегодня Россия продолжает эту линию в новейшем комплексе РС-28 «Сармат».
Преимущества ЖРД
Максимальный удельный импульс в классе химических двигателей. Свыше 4500 м/с для пары «кислород–водород» и 3500 м/с для «керосин–кислород». Это даёт выигрыш по полезной нагрузке и дальности.
Управляемость тяги. ЖРД можно дросселировать (регулировать тягу в полёте), выключать и запускать повторно. Это принципиально важно для сложных схем разведения боевых блоков по индивидуальным целям.
Весовое преимущество на больших ракетах. Жидкое топливо хранится в отдельных тонкостенных баках под низким давлением, и лишь в камере сгорания создаётся высокое давление. У РДТТ весь корпус — это сосуд высокого давления. Поэтому для тяжёлых МБР шахтного базирования ЖРД выгоднее.
Недостатки ЖРД
Сложность и дороговизна. ЖРД конструктивно сложнее: турбонасосы, сотни клапанов, система автоматики. Транспортировка и заправка — отдельная технологическая операция повышенной опасности, особенно на токсичных компонентах (гептил/амил).
Низкая боеготовность. Жидкостная ракета не может постоянно стоять заправленной (компоненты агрессивны, испаряются, требуют термостатирования). Время подготовки к пуску исчисляется часами и сутками.
Уязвимость к внешнему воздействию. Конструкция менее «терпима» к ударным нагрузкам. При ядерном ударе по шахте выживаемость жидкостной ракеты ниже, чем у твердотопливной.
«Потолок» развития. Современные ЖРД близки к химическому пределу энергетических возможностей топлива, и дальнейший прирост характеристик требует перехода к новым физическим принципам движения.
Практический выбор: куда движется стратегическое оружие и для чего более пригодно?
Твердотопливные — для быстрого глобального удара и мобильного базирования. США полностью перешли на твердотопливные МБР ещё в 1960-х. Россия с 1990-х планомерно наращивает их долю («Тополь-М», «Ярс», «Булава»), делая ставку на повышенную живучесть, скрытность и сокращение активного участка траектории.
Жидкостные — для тяжёлых ракет шахтного базирования с рекордной забрасываемой массой. РС-28 «Сармат» (жидкостная) — наследник «Воеводы», способен нести до 10 тонн полезной нагрузки, включая маневрирующие гиперзвуковые блоки «Авангард». Это оружие гарантированного массированного ответного удара, где время подготовки менее критично.
Современная наука ищет пути совмещения преимуществ обеих систем. Исследуются гелеобразные и льдоподобные виды топлива, способные совместить управляемость ЖРД с простотой РДТТ. Однако на сегодня это лабораторная перспектива.
Итоговый вывод
Не существует «лучшего» типа двигателя в вакууме — выбор диктуется задачей.
Для стратегических сил сдерживания оптимальной является смешанная структура: мобильные твердотопливные комплексы — для гарантированного ответного удара и выживаемости, тяжелые жидкостные — для преодоления любых систем ПРО и нанесения максимального ущерба. Именно по такому пути сегодня идёт Россия, развивая параллельно и «Ярс», и «Сармат».
Экономическое сравнение РДТТ и ЖРД: что выгоднее?
Теперь поговорим о деньгах. Вопрос экономической эффективности ракетных двигателей – это тема с большой буквы. Предмет многолетних дискуссий в оборонной промышленности. Поверхностный взгляд «твёрдое топливо дешевле – значит, и ракета дешевле» ошибочен. Экономика ракетного комплекса складывается из множества факторов на всём жизненном цикле, и я рискну это объяснить аксиомально.
Ключевой парадокс: топливо против системы. Жидкостные баллистические ракеты более дорогие, чем эквивалентные по возможностям твердотопливные, несмотря на то что 1 кг жидкого топлива в несколько десятков раз дешевле твёрдого.
В этой фразе — суть экономической дилеммы. Разберём по статьям расходов.
Твёрдое ракетное топливо — это сложная химическая композиция, смесевое топливо на основе перхлората аммония, алюминия, полибутадиеновых связующих. Его производство требует специализированных химических заводов, сложного оборудования и жёсткого контроля.
Жидкие компоненты, особенно криогенная пара «керосин–кислород», производятся поточным промышленным способом и стоят несопоставимо дешевле.
Итог по топливу: жидкое топливо выгоднее в десятки раз на единицу массы. Однако стоимость топлива — не главная статья в экономике ракетного комплекса.
Производство двигателя и ракеты
Вообще, если твердотопливный двигатель конструктивно предельно прост: камера сгорания и сопло — две основные части, то ЖРД — это турбонасосный агрегат, сотни клапанов, системы автоматики и управления. Производство ЖРД дороже в разы.
Кроме того, при росте стартовой массы весовое преимущество ЖРД начинает сказываться, но для большинства военных ракет (особенно мобильных) твердотопливная конструкция оказывается легче и дешевле в изготовлении.
Инфраструктура. Немаловажный компонент нашей беседы.
Твердотопливные ракеты:
- Не требуют заправочных станций
- Хранятся заправленными, готовыми к пуску
- Не нуждаются в специальном оборудовании для обезвреживания токсичных компонентов
- Могут размещаться на мобильных грунтовых комплексах.
Жидкостные ракеты:
- Необходимы стационарные или подвижные заправочные комплексы.
- При использовании высококипящих токсичных компонентов (гептил/амил) — строжайшие меры безопасности, химическая защита персонала, обезвреживание проливов и тары.
- При использовании криогенных компонентов (кислород, водород) — сложное криогенное оборудование, потери на испарение.
- Транспортировка заправленных ракет практически невозможна или чрезвычайно опасна.
Эксплуатационные расходы
Твердотопливные ракеты проще в обслуживании:
- Минимум регламентных проверок
- Длительные сроки хранения без деградации топлива (до 20–30 лет)
- Не требуют высококвалифицированного персонала.
Жидкостные ракеты сложнее:
- Регулярные испытания компонентов
- Замена прокладок, клапанов, проверка герметичности
- Ограниченный срок службы заправленной ракеты
- Высокие требования к квалификации расчёта.
Сравнение по классам ракет
Малые и средние МБР (мобильные)
Для мобильных ракет типа «Тополь-М» и «Ярс» твёрдое топливо экономически значительно выгоднее. Весовое преимущество ЖРД здесь не работает (турбонасосный агрегат «съедает» выигрыш), а инфраструктурные затраты на жидкую ракету делают её неконкурентоспособной.
Тяжёлые МБР шахтного базирования
Для тяжёлых ракет типа РС-28 «Сармат» с забрасываемой массой свыше 10 тонн весовое преимущество ЖРД начинает компенсировать его сложность. Однако экономика здесь уже не является первичным критерием, на первый план выходят боевые характеристики (рекордная забрасываемая масса, количество маневрирующих блоков).
Итоговая таблица экономической эффективности
Главный вывод: экономически более выгодны твердотопливные ракеты (РДТТ).
Несмотря на то, что само твёрдое топливо дороже жидкого в разы, совокупная стоимость жизненного цикла твёрдотопливной ракеты, от проектирования и производства до эксплуатации и утилизации, оказывается существенно ниже. Причины таковы:
- простота конструкции;
- отсутствие сложной инфраструктуры;
- отсутствие минимальных эксплуатационных расходов;
- отсутствие постоянной боевой готовности без дополнительных затрат.
Однако эта экономическая выгода работает до определённой размерности ракеты. Для сверхтяжёлых носителей с рекордной забрасываемой массой ЖРД остаётся безальтернативным вариантом, и там экономика отступает перед тактико-техническими требованиями. Именно поэтому Россия диверсифицирует стратегические силы: твёрдотопливные «Ярс» и «Булава» — для массовости, мобильности и дешевизны; жидкостный «Сармат» — для гарантированного проникающего удара с максимальной нагрузкой.
Но здесь есть экономический нюанс.
Базовая стоимость производства одной межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) LGM-30G Minuteman III составляет около 7 миллионов долларов. Некоторые пишущие неслабо так возбудились и начали кричать на тему того, что вот у Америки ракеты по 7 миллионов, а у России по 80, а то и больше.
И тут всё не без нюансов. Стоимость «Сармата» вычисляли очень примерно, считая от «Союза». Ракеты реально похожи, да и было сказано, что «Сармат» под конец карьеры можно использовать для вывода на орбиту искусственных спутников Земли очень легко. Эта «фишка» досталась по наследству от гениальных советских конструкторов, от той самой Р-7 и до наших дней. По крайней мере, головная боль Запада в 70-х, SS-19 «Стилет» — это самый что ни на есть мирный «Рокот», очень неплохо так работавший с Плесецка: из 34 пусков 31 успешный.
Так вот, стоимость «Сармата». Доставка одного килограмма груза на орбиту по официальным расценкам «Роскосмоса» стоит от 15 до 17 тысяч долларов. Грузоподъемность «Сармата» — 10 000 кг. Путем нехитрых вычислений получаем 150 млн долларов. Отбрасываем расходы на рекламу, маркетинг, разницу стоимости боеголовки и спутников. Получается примерно 80-100 млн долларов. Очень приблизительно, но иного, увы, просто не предлагается.
И вот здесь, кажется, что всё: «Минитмен» стоит 7 миллионов, «Сармат» — 70. Это специально понизил цифру, то есть по цене одного «Сармата» можно построить 10 «Минитменов». Да, разница очень неприятная, согласен. Но… она неправильная!
7 миллионов долларов стоил бюджету один «Минитмен» в 1970–1978 годах, когда их производили. Один миллион долларов 1970 года по покупательной способности эквивалентен примерно 8,51 миллиона долларов сегодня, так что разницу понимаете? То есть сегодня «Сармат» стоит 70 миллионов, но «Минитмен» не 7, а 60. Но это еще не все!
«Минитмены» как ракеты требуют вложений: их поддержание в боеготовом состоянии требует постоянных трат денег. Из чего складывается реальная стоимость/инфляционная цена. За десятилетия (пять десятилетий) эксплуатации США потратили миллиарды долларов на продление ресурса. Например, только программы по замене ракетного топлива (PRP) и обновлению систем наведения (GRP) обошлись американскому бюджету почти в 5 миллиардов долларов (по $2,4–2,5 млрд на каждую программу).
Так что если поделить эти 5 миллиардов на 400 имеющихся у США ракет… А всего по 12,5 миллионов на ракету приходится. И в итоге общая сумма постепенно уходит за 70 миллионов долларов за штуку. И вот уже как-то и не очень обидно за «Сармат» с его ценой. По крайней мере, «Сармат» забрасывает 10 тонн, а «Минитмен» максимум полторы.
А если мы сейчас заговорим о разрабатываемой на смену «Минитменам» новой ракете МБР LGM-35A Sentinel, то она обойдется значительно дороже: её прогнозируемая стоимость оценивается уже в 162 миллиона долларов за единицу, а общий бюджет программы перевооружения превышает 140 миллиардов долларов.
И вот, собственно, всё. Очень дешевая американская ракета, которую можно выпускать десятками против единиц российских, как-то исчезла. И получается, что наши ракеты и американские в плане денег идут бок о бок. А значит, вопрос экономический уступает физическому.
А физически «Сармат» может отправить в США в 10 раз больше зарядов, чем «Минитмен» в Россию.
Это не сильно радует, скорее всего, основному большинству россиян будет все равно, кто придет к финишу последним (а в ядерном конфликте выигрывает именно тот, кто ударил первым, значит, на финише последний) и выживет, никому мало не покажется. Но чисто гипотетически тот ракетный путь, на котором стоит Россия, кажется более уверенным. Американцы делают ставку на то, что их ракеты первого удара окажутся более эффективными, но тут вопрос того количества боеголовок, которое доставят российские ракеты, запущенные по принципу «мертвой руки» на территорию США.
Есть мнение, что обеим сторонам будет уготован одинаковый финал.
Информация