Некоторые подсчеты с бриллиантами
Dec. 16th, 2022 08:42 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
fonzeppelinДля начала, я напомню, что такое «Бриллиантовая галька» (англ. Brilliant Pebbles). Это была одна из более... консервативных программ, разрабатывавшихся в рамках Стратегической Оборонной Инициативы (СОИ) 80-ых. Идея заключалась в том, чтобы вывести на низкие околоземные орбиты созвездие из множества — десятков тысяч — очень маленьких и компактных спутников-перехватчиков, способных засечь запуск неприятельской баллистической ракеты, автономно навестись на нее, и протаранить на орбитальной скорости.
В сравнении с обычными противоракетами, «Бриллиантовая галька» имела то — огромное! — преимущество, что целью спутников-перехватчиков были не боеголовки, а сами баллистические ракеты. В отличие от маленькой, плохо заметной на радарах, скрытой среди ложных целей боеголовки, верхняя ступень взлетающей межконтинентальной баллистической ракеты — цель простая. Она крупная, движется по предсказуемой траектории (и значимо отклоняться от нее не может, иначе собьется точность наведения), и полыхает факелом ракетного двигателя, нацелиться на который проще простого. И если ее протаранить крохотным спутником-перехватчиком, то вместе с ней будут уничтожены все боеголовки разом.
Проект «Бриллиантовой гальки» был в достаточно высокой степени проработанности, когда закончилась Холодная Война и распался СССР. Некоторое время Пентагон рассматривал возможность развертывания сокращенной версии системы — для защиты от малочисленных ракетных атак, например, со стороны Ирана или Северной Кореи — но в итоге ставка была сделана на противоракеты наземного и морского базирования.
Прежде чем перейти к подсчетам, я хотел бы обратить внимание на предполагавшуюся архитектуру системы «Бриллиантовой гальки». Низкоорбитальное созвездие из множества крохотных, индивидуально дешевых и малоуязвимых сателлитов, распределенных так, чтобы обеспечивать максимально эффективное перекрытие желаемых регионов. Ничего не напоминает? Правильно, «Старлинк» компании SpaceX Илона Маска использует в принципе аналогичную архитектуру.
Теперь к цифрам.
Предположим, что целью США является создание системы спутников-перехватчиков, способных гарантированно остановить запуск 300 межконтинентальных баллистических ракет наземного базирования. Исходя из требований резервирования, необходимо иметь примерно по 2 перехватчика на 1 МБР постоянно в зоне поражения. Итого 600 перехватчиков.
Поскольку спутники на низких орбитах находятся над конкретной территорией лишь ограниченное (небольшое) время, то перехватчики должны быть развернуты в избыточном количестве. Данные СОИ указывают на соотношение 10 к 1 — то есть требовалось вывести на орбиту порядка 10 спутников, чтобы 1 из них постоянно находился над конкретной территорией. Следовательно, чтобы обеспечить постоянное нахождение 600 спутников-перехватчиков на позиции, необходимо запустить около 6.000 перехватчиков.
Цифра выглядит значительной, но я отмечу, что в настоящее время спутниковое созвездие «Старлинк» состоит уже из примерно 3.000 сателлитов, с планами дальнейшего увеличения. То есть создание созвездия из вдвое большего числа спутников-перехватчиков — задача вполне решаемая.
Насколько массивным и крупным должен быть индивидуальный перехватчик? Расчеты 80-ых предполагали, что масса единицы «гальки» может быть в пределах нескольких килограмм. Для более точных подсчетов, я предлагаю ориентироваться на кинетический перехватчик Raytheon EKV (англ. Exoatmospheric Kill Vehicle), представляющий собой «боевую часть» наземной противоракеты GBI системы национальной противоракетной обороны США. Его масса — около 64 кг. Можно резонно предположить, что орбитальный спутник-перехватчик будет иметь сопоставимую, или чуть меньшую суммарную массу (например, ему не требуется столь же эффективная сенсорная система — его цель не маленькие боеголовки, а большие, активно излучающие тепло, верхние ступени ракет).
Для простоты, определим вес 1 спутника-перехватчика в 50 кг.
Стандартная нагрузка ракеты-носителя Falcon 9 Block 5 при выводе спутников «Старлинк» в частично-многоразовом режиме (с возвращением первой ступени) составляет от 40 до 60 спутников. Точное количество зависит от параметров орбиты и конкретной модели. Спутники версии 1.0 имеют массу около 260 кг, версии 1.5 — около 295 кг.
Взяв среднее значение в 50 спутников «Старлинк» за запуск, и учитывая что наш теоретический спутник-перехватчик имеет массу около 50 кг (т.е. более чем вчетверо меньше) можно сделать вывод, что вполне реален вывод до 200 перехватчиков одним запуском Falcon 9 Block 5. Лимитирующим фактором становится не столько масса, сколько объем головного обтекателя.
Вывод на орбиту полного созвездия из 6.000 перехватчиков потребует при таком соотношении 30 пусков. Для сравнения: за 2022 год компания SpaceX выполнила 32 запуска по программе «Старлинк». При среднем времени межполетного обслуживания в районе 60 дней (2 месяца), вывод на орбиту всего созвездия в течении года потребует задействования пяти первых ступеней Falcon 9 Block 5, каждая из которых совершит по 6 полетов. Что вполне в пределах возможного и потребует задействования не более чем 50% наличного флота первых ступеней SpaceX.
Разумеется, это лишь абстрактные спекулятивные калькуляции. Однако:
* Создавая и развертывая систему «Старлинк», компания SpaceX успешно решила вопросы создания, поддержания и координации гигантского спутникового созвездия, осуществляющего непрерывный обмен коммуникационной и сенсорной информацией (в количествах, многократно превосходящих требования системы противоракетной обороны)
* Противоракетная оборона США располагает несколькими типами кинетических перехватчиков, способных (пускай и не всегда гарантированно) решить задачу перехвата боеголовки. Все эти перехватчики гарантированно способны решить задачу перехвата взлетающей баллистической ракеты (представляющей собой намного более легкую цель)
* За счет повторного использования первых ступеней ракеты-носителя Falcon 9, и высокого темпа межполетного обслуживания, компания «SpaceX» создала флот ракет-носителей, способных решить задачу развертывания созвездия перехватчиков.
В целом... учитывая общий рост международной напряженности, а также возрастающую доступность ракетных технологий (к примеру, на днях скромная КНДР испытала твердотопливный ракетный двигатель тяжелого класса с управлением вектором тяги — технология, которая еще недавно была доступна только супердержавам...), вопрос о «Бриллиантовой гальке» сводится к простому «когда?»
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2022-12-16 06:29 pm (UTC)Двойное назначение никогда и не скрывалось. Но только оно другого рода. Это идеальный наблюдатель, но не оружие.
no subject
Date: 2022-12-17 06:06 pm (UTC)no subject
Date: 2022-12-17 09:39 pm (UTC)Я некорректно написал. Двойное назначение Старлинк не то чтобы не скрывалось. Оно никогда не отрицалось, по крайней мере я не слышал о заявлениях Маска. Сейчас тайное просто стало явным: Старлинк показал жизнеспособность, и его подключают к боевым системам. В каком виде (кроме связи) — вопрос открытый, так как ключевые подробности неизвестны. Но в теории (в том чсле теории заговора) из Старлинка можно построить гигантскую, масштабов Земли АФАР-антенну потрясающей разрешающей способности. Опять же в теории — это возможность для управляемого оружия сверхточно наводиться на цели, включая маневрирующие. Менять полетные задания и/или целеуказание прямо на ходу.
Если такую систему построят, это будет инженерное чудо, и тогда уж точно грядут звездные войны.
no subject
Date: 2022-12-17 10:58 pm (UTC)no subject
Date: 2022-12-18 08:00 am (UTC)Вообще-то, одна из непоняток Старлинка — почему энергобюджет на единичный спутник у него вдвое больше, чем, например, у отечественного тяжеленного "Экспресса". Сам спутник вроде бы мааааленький, но гармошку солнечной панели раскладывает габаритами с Газель — не сильно утрирую.
При всей якобы открытости Маска мы очень многого не знаем и приходится гадать. Ну, хорошо, допустим, не АФАР, а пассивная ФАР, когда излучатели (немного, но и не один) на отдельных аппаратах, формально никакого отношения к Старлинку не имеющих. Немногим хуже будет работать.
Но даже и не это главное. Главное, что Старлинк — это конвейер, а он работает непрерывно. Как конвейер ). То есть, сейчас он в личиночном состоянии, а когда будет развернут в минимально полноценной конфигурации, единичные спутники уже будут не те, о которых мы тут гадаем. +1, а то и +2 поколения. И поколения эти будут обновляться в реальном времени — полсотни спутников отчалили в страну вечной охоты, полсотни запустились нового поколения. А через неделю еще полсотни, и еще... С учетом Старшилда это точно будут аппараты двойного назначения.
no subject
Date: 2022-12-18 08:07 am (UTC)Именно. Это отлаженная система массового поточного производства орбитальных платформ. Которую уже можно адаптировать под конкретные задачи.
no subject
Date: 2022-12-18 08:44 am (UTC)Будем надеяться, что задачи эти будут в направлении светлого будущего. Потому что сейчас всё катится совсем в другую сторону. Ёрничай — не ёрничай, а ничего в этом хорошего, увы.
no subject
Date: 2022-12-18 08:09 am (UTC)У них лазерная коммуникация. Т.е. нужно больше энергии, для передачи информации. Плюс — задел на установку шпионского и георазведовательного оборудования. Вон, "Старшилд" пилят на тех же базах, что и обычные спутники "Старлинк".
"Ну, хорошо, допустим, не АФАР, а пассивная ФАР, когда излучатели (немного, но и не один) на отдельных аппаратах, формально никакого отношения к Старлинку не имеющих."
Это — реально. Вряд ли, современный "Старлинк" этим снабжен, но запустить соответствующие спутники, в процессе дальнейшего развертывания или обновления — как пальцами щелкнуть, если денег дадут.
"С учетом Старшилда это точно будут аппараты двойного назначения."
Про него это сказали прямым текстом. При чем, связь, у "Старшилда" — вторичная задача.
no subject
Date: 2022-12-18 08:37 am (UTC)У самых первых Старлинков вроде бы не было лазерной коммуникации, а энергобюджет был.
Кстати, сделать работающую межспутниковую сеть c гарантированной доставкой — очень нетривиальная задача. Даже на земле, под присмотром, mesh-сети ничего не обещают. Либо у Маска опять кролик в шляпе припрятан, либо старшилд можно будет развалить как минимум на сегменты точечными ударами.
no subject
Date: 2022-12-18 08:43 am (UTC)Так проект, как вы сказали, конвейерный.
"сделать работающую межспутниковую сеть c гарантированной доставкой — очень нетривиальная задача."
Её и до Маска осуществляли.
"либо старшилд можно будет развалить как минимум на сегменты точечными ударами."
Закрытую лазерную связь — 100%, можно. Тогда, скорее всего, перейдут на радиоканал.
no subject
Date: 2022-12-18 10:29 am (UTC)== Её и до Маска осуществляли. ==
Так же масштабно? ) Кто? Где? Когда?
Если вы имеете в виду — на канальном уровне, то не вопрос, конечно. Прицелиться и "поморгать" лазером.
А вот на транспортном уровне будут проблемы. Канал тут не важен, оптика, радио, да хоть провода — все равно. Если есть центральный коммутатор (общий или на сегмент) на орбите, всё упирается в его возможности по маршрутизации трафика. И он же слабое звено — упал/уронили коммутатор, отвалился целый сегмент.
Но такого коммутатора 146% не будет, а будет самоорганизующаяся сеть из множества ячеек-спутников. Посылка может бродить между ячейками сети до морковкина заговения, спутники начнут отвлекаться на маршрутизацию лавинообразно растущего трафика, маршрут может закольцеваться, единичные пакеты начнут пропадать на сбойных/сбитых спутниках (т.е. делать ничтожными все уже доставленные пакеты из большой посылки) и т.п. Гарантировать доставку до адресата — вот это нетривиальная задача. Не интересовался, кстати, Старлинк хотя бы планирует подтверждение посылки? То есть один спутник "поморгал" другому (отправил), а другой "поморгает" в ответ, что получил и контрольная сумма сошлась? А если не, то что делать? Заново отправлять? То есть кэшировать? А если дики-рюсски-барбар ддос атаку сымитирует — забьет каналы мусорным трафиком? ДиДос атаками ЦОДы останавливают, а это, считай, завод с выделенной электростанцией. У спутников хватит мощностей разрулить ситуацию?
Интересная задачка, надо признать. Как минимум, ее попытаются решить.
no subject
Date: 2022-12-18 11:24 am (UTC)Ляжет, ессно дело. Потому и на лазеры перешли — труднее забить канал.
"Не интересовался, кстати, Старлинк хотя бы планирует подтверждение посылки?"
Без понятия. Тем более, я никогда не планировал использовать эту сеть передачи, потому и даже не думал интересоваться.
no subject
Date: 2022-12-21 08:44 pm (UTC)> Это — реально.
Вы уже прикинули необходимую чувствительность приемников? :)
no subject
Date: 2022-12-21 08:48 pm (UTC)no subject
Date: 2022-12-21 09:00 pm (UTC)А... ну тогда конечно. Но реальные спутники Старлинка — связные, принимающие прямой сигнал, а не отраженный.
no subject
Date: 2022-12-21 09:03 pm (UTC)no subject
Date: 2022-12-18 09:09 am (UTC)Вообще-то, одна из непоняток Старлинка — почему энергобюджет на
единичный спутник у него вдвое больше, чем, например, у отечественного
тяжеленного "Экспресса". Сам спутник вроде бы мааааленький, но гармошку
солнечной панели раскладывает габаритами с Газель — не сильно утрирую.
Спутник маленький, а обьемы передачи данных огромные. И двигатель жрет энергию.
И в целом, запас под модернизации.
no subject
Date: 2022-12-18 10:32 am (UTC)== И в целом, запас под модернизации. ==
Верить нужно в самое лучшее, согласен. Иначе впору повеситься. Но рассчитывать всегда на худшее. Иначе за тебя будут решать, вешаться тебе или нет.
no subject
Date: 2022-12-18 10:38 am (UTC)Вообще-то, все началось именно с попыток РФ решать за остальных. А когда стрелочка провернулась, стало не очень весело.