Астрономія
Астрономія

У далекій-далекій галактиці. Як насправді виглядатимуть битви у космосі?

Star Wars / GIPHY

Star Wars / GIPHY

«Зірка смерті» руйнує планети одним пострілом, «Тисячолітній сокіл» вправно відстрілюється від імперських винищувачів, а штурмовики постійно промазують. І все навкруги спалахує, вибухає та гримить. Так, Джордж Лукас в курсі, що звуки у космосі не розповсюджуються. Проте кінематограф диктує свої умови, і щоб глядачі не знудилися під час перегляду, фантастичні картини показують яскраві та гучні космічні баталії. Але як насправді виглядало б протистояння у космосі? Відповідь на це питання спробували знайти спеціалісти Aerospace Corporation — організації, що займається консультаціями з питань космічних місій. Nauka.ua ділиться основними думками їхнього звіту.

Помста ситхів

Звичайно, жодної космічної битви ще не відбувалося (ну, принаймні, в околицях Сонячної системи). Якщо це і станеться, навряд чи противниками будуть позаземні цивілізації — о ні, людство скоріше використає космічну зброю проти себе. Під час холодної війни між СРСР та США уряди країн зробили кілька кроків назустріч цьому. Так, американський проєкт Manned Orbiting Laboratory та радянська програма «Алмаз» передбачали побудову пілотованих космічних станцій, за допомогою яких військові могли б здійснювати розвідку та у разі потреби знищувати ворожі супутники. Втім, дуже швидко уряди переконалися, що відправляти людей для таких місій занадто обтяжливо, адже екіпаж потребує їжі, води і повітря. У результаті витрати на такі програми будуть перевищувати їхню практичну користь, тож від них відмовилися.

GIPHY

GIPHY

Натомість сьогодні, з розвитком технологій та систем передавання даних, такі військові функції несуть супутники. Росія, Китай, Індія, США працюють над протисупутниковою зброєю. Майбутній космічний конфлікт, якщо він відбудеться, буде здійснюватися виключно безпілотними апаратами, керованими операторами на Землі, які до того ж будуть сильно обмежені фізикою руху в космосі. Тож поганяти на кораблях-винищувачах та постріляти з лазерів не вийде.

Воєнні дії на Землі, як правило, передбачають боротьбу за домінування у певному фізичному просторі: на суші, у морі чи в повітрі. У цьому плані космічна війна виглядатиме зовсім інакше, адже супутники постійно переміщуються. Тож вести космічні баталії можна кількома способами:

  1. спровокувати ворога, щоб він відреагував у спосіб, що вдарить по його інтересам;
  2. погіршити космічні можливості супротивника — тимчасово або назавжди;
  3. повністю знищити космічний потенціал ворожого уряду;
  4. захищатися від контратак.

Але те, як саме рухаються предмети у космосі, не є інтуїтивно зрозумілим для більшості людей. Саме тому автори звіту докладно розглянули основні обмеження, що впливатимуть на пересування та ефективність космічного озброєння. Вони виділили п’ять ключових принципів, які слід враховувати: швидкість руху супутників, їхню передбачуваність, маневрування, простір для битви та час.

Зовсім не варп-двигун

Об’єкти, що рухаються у космосі, пересуваються інакше, ніж в атмосфері Землі. Чим більша висота супутника, тим меншою буде його швидкість. Цю строгу залежність подолати не вийде, тож намагання збільшити чи зменшити швидкість супутника щоразу впливатиме і на його положення по відношенню до поверхні планети. Втім, супутники завжди рухаються швидко. На загальновживаних орбітах вони долають від 3 до 8 кілометрів на секунду. Для порівняння: звичайна куля рухається зі швидкістю 0,75 кілометрів на секунду.

Напрямок польоту супутника також обмежений. На відміну від літака, який будь-коли може змінити місце, куди він прямує, супутник рухається одним і тим самим шляхом. Ці шляхи можуть бути круговими або еліптичними, але у будь-якому разі космічні апарати на орбіті повинні обертатися навколо центру Землі. У результаті супутник буде повертатися приблизно до однієї точки на своїй орбіті, причому із регулярними інтервалами. Кругові орбіти дозволяють супутникам підтримувати постійну швидкість, а на еліптичних через різні висоти вона буде періодично збільшуватися та зменшуватися.

Залежність між висотою, швидкістю та формою орбіти робить шляхи супутників передбачуваними. Звісно, існують певні зовнішні фактори, що можуть вплинути на рух апаратів, однак і вони можуть бути вирахувані. Щоб відхилитися від встановленої орбіти, супутники повинні використовувати двигун, який дозволить їм маневрувати.

Але згадаймо очевидну істину: космос великий. Простір між навколоземною та геостаціонарною орбітою скаладає близько 200 трильйонів кубічних кілометрів. Шукати серед усієї цієї порожнечі невеликі рухомі апарати виглядає складним випробуванням. Але не неможливим. Супутники регулярно відстежуються, і оскільки вони обмежені в своєму маневруванні, тільки-но вдасться зафіксувати їхню орбіту, монітори з легкістю зможуть відстежувати їхню траєкторію.

GIPHY

GIPHY

Окрім того, більшість космічних битв мають бути дуже короткочасними. Жодних дуелей на лазерах чи тривалою перестрілки з руйнуванням щитів, як у фільмах. Усе виглядатиме так: тижні інтенсивних розрахунків у лабораторіях, виведення супутника на потрібну орбіту, і, нарешті, швидка атака, що має усі шанси завершитися невдачею. Адже якщо супутник, який нападає, має виконати складні маневри, щоб взяти ціль на мушку, він може не мати резервів енергії, необхідних для реагування, якщо ціль спробує уникнути атаки.

Окрім того, у плануванні атаки важливо визначити найкращий час для удару. На Землі для протистояння часто потрібно, щоб суперники наблизилися один до одного достатньо близько. Те саме стосується і супутників. Мало запустити два апарати на однакову висоту та в одну площину, треба ще й домогтися, щоб їхні положення на траєкторії співпадали.

Існує кілька способів наблизитися до іншого супутника. Зокрема, апарати можуть опинитися неподалік одне від одного за допомогою цілеспрямованих дій (маневрів) або ж їхні орбіти можуть перетинатися природним шляхом, і потрібно лише вирахувати час їхньої зустрічі. Метод узгодження площин передбачає маневрування нападника, щоб у результаті опинитися у площині, що знаходиться на одній лінії із ціллю. При цьому нападник може спробувати видати себе за нешкідливий супутник і не починати атаку відразу, чекаючи найкращого моменту.

Втім, жодне маневрування у космосі не відбуватиметься одразу. Супутникам можуть знадобитися дні, а можливо, навіть тижні або місяці, щоб змінити позицію.

GIPHY

GIPHY

Існують природні обмеження щодо можливості маневрування супутниками на низькій навколоземній орбіті. Якщо супутник опуститься занадто низько, він впаде у атмосферу Землі та згорить. З іншого боку, якщо апарат відправити занадто далеко від він опиниться у поясі Ван Аллена — радіаційному середовищі, в якому накопичуються високоенергетичні частинки, що пошкодять його роботу.

Супутники на геостаціонарних орбітах зберігають однакове положення по відношенню до Землі, тому деякі механіки атаки та оборони тут відрізнятимуться. Зміна розташування (так званих слотів) вздовж цієї орбіти означає зміну точки, над якою зависає супутник. Щоб змінити своє положення тут, супутник має рухатися вперед чи назад, і цей перехід буде легко помітити, так само, як і нападника, який буде наближатися до супутника на цій орбіті.

Креслення «Зірки смерті»

Але як саме можна здійснити атаку? Найпростіший шлях — фізичне знищення цілі. Для цього існує два варіанти: наземні протисупутникові ракети і зброя на орбіті.

У випадку з ракетами усе доволі просто: достатньо відправити знаряд на правильну траєкторію. Ця зброя, на відміну від орбітальної, не вимагає високоточних налаштувань та споживає мало палива. Дістатися до низької навколоземної орбіти вона зможе за 10 хвилин, а до геостаціонарної — менше, ніж за 5 годин. Усе це лишає для ворога мало часу та можливостей зреагувати та запобігти атаці.

Орбітальна зброя — це, по суті, супутник, що цілеспрямовано знищує собі подібних. На відміну від наземної ракети, яку можна запустити без попередження практично у будь-який момент, запускати такий апарат можна за місяці чи навіть за роки до потенційного конфлікту. Зброя повинна бути розміщена на орбіті, що має доступ до цілі. Її перевага полягає в тому, що такий супутник-нападник може переслідувати ціль, що маневрує, аніж запущена з поверхні ракета.

Обидва типи кінетичної атаки вимагають наближення до цілі, але існує інший, дистанційний спосіб. Щоб заподіяти шкоду чужому супутнику, можна використовувати електромагнітне випромінювання. У такому разі пряму атаку навіть буде важко відрізнити від ненавмисного інциденту.

GIPHY

GIPHY

Частіше за все у такому випадку використовують радіочастоти. Вони глушать сигнал противника та можуть створювати шум, що перешкоджає роботі супутника, або ж цілеспрямовано імітувати сигнали ворога, щоб змусити супутник виконати шкідливі для нього маневри. Втім, такий напад є зворотнім, адже постійної шкоди він не може заподіяти.

Існує також зброя спрямованої енергії, що застосовує концентровані радіочастоти або світло (лазери), які перешкоджають роботі супутника. Ефекти від такої атаки вже можуть бути незворотніми. Лазери можуть «засліпити» оптичні датчики та камери, а радіохвилі заважатимуть бортовій електроніці, викликаючи тимчасові несправності чи навіть плавлення критичних компонентів обладнання.

Також треба враховувати, що інтенсивність сигналу зменшується з квадратом відстані від джерела. Так, об'єкт, що знаходиться у 10 км від джерела, зазнає лише 1 відсоток інтенсивності випромінювання у порівнянні з об’єктом, що знаходиться безпосередньо поруч із джерелом. Для супутників на орбіті, де відстані часто вимірюється сотнями або тисячами кілометрів, знадобиться зброя великої потужності.

Таким чином, справжні «зоряні війни» виглядатимуть зовсім не так, як у фільмах Джорджа Лукаса. Битви у космосі — це нудно, складно, дорого. До того ж, із наслідками таких зіткнень доведеться боротися усьому людству, незалежно від того, які саме країни розпочали конфлікт. Адже при руйнуванні супутників утворюється космічне сміття, що рухається по орбіті з великими швидкостями та може руйнувати обладнання, в яке врізається. Таким чином, руйнування одного супутника поставить під загрозу існування інших. Чим більше таких уламків буде накопичуватися, тим більш небезпечно буде запускати будь-який космічний апарат, а людство має багато планів щодо вивчення космосу, у тому числі й за допомогою пілотованих місій. Тож перш, ніж починати конфлікт на орбіті Землі, варто добряче подумати.

GIPHY

GIPHY