Новые технологии и возможности. Разработки Пентагона в области стратостатов
Запуск серийного стратостата производства Raven Aerostar
В распоряжении вооруженных сил США имеются разнообразные средства разведки и целеуказания оперативно-стратегического уровня, такие как космические аппараты или БПЛА. Несколько лет назад Пентагон решил усилить эту систему разведки новыми средствами на стратосферных платформах. Испытания уже показали, что современные технологии позволяют создать стратостат с расширенными функциями и улучшенными возможностями в деле разведки. Можно предполагать, что после недавнего инцидента с китайским метеозондом работы в этом направлении получат новый толчок.
Причины интереса
Пентагон и другие организации, как государственные, так и коммерческие, достаточно давно проявляют интерес к стратосферным платформам для размещения различного оснащения. Причины такого интереса просты и понятны: стратостаты имеют ряд характерных особенностей, которые дают им преимущества перед техникой иных классов. В то же время, имеются и недостатки, которые, впрочем, можно преодолеть.
Главные преимущества стратостатов связаны с высотами полета. Они способны подниматься выше, чем самолеты или БПЛА, что делает их крайне сложной целью для зенитных систем – и для обнаружения, и для поражения. При этом они летают значительно ниже спутников, что позволяет сократить расстояние до объекта разведки и улучшить качество собираемой информации.
При всем этом, стратосферная платформа значительно проще и дешевле авиационной или орбитальной, как в производстве, так и в эксплуатации. В частности, это дает возможность создавать и запускать крупные разведывательные группировки и следить за значительными территориями.
Подготовка к запуску малого стратостата SkySat
В то же время, стратостат имеет недостатки. Главный – отсутствие способности активного полета и маневра. Направление полета такого аппарата определяется только внешними факторами в виде воздушных течений. Кроме того, создание подъемной силы за счет легкого газа накладывает ограничения на грузоподъемность и, соответственно, состав оборудования. Увеличение этих параметров связано с использованием более объемных баллонов, что не всегда возможно и целесообразно.
Технологическая база
Таким образом, стратостат может быть удобным средством для решения отдельных задач, однако для полного использования его потенциала требуются те или иные новые наработки или технологии. Пентагон в лице агентства DARPA и других организаций, а также коммерческие подрядчики уже занимаются поиском необходимых решений и даже демонстрируют интересные результаты.
В первую очередь, совершенствовать стратостаты предлагается за счет внедрения новых материалов и конструкций. Так, предлагаются разные варианты баллонов из различных материалов с выгодными соотношениями объема, массы, прочности и достижимой грузоподъемности. Также прорабатываются и совершенствуются системы автоматического поддержания давления в полете или при нештатных ситуациях.
В рамках сразу нескольких проектов прорабатывается оптимальный облик гондолы для полезной нагрузки. Это изделие должно быть легким, прочным и объемным – для размещения всей требуемой аппаратуры. Кроме того, изучаются возможности по сокращению радиолокационной заметности, что сделает стратостат еще более сложной целью для ПВО. Стелс-технологии, прежде всего, используются в проектах для Пентагона.
Демонстрация принципов системы ALTA
Системы управления
Направление и скорость полета стратостата определяются воздушными потоками, однако это не исключает возможность полета по заданному маршруту. Для этого летательный аппарат должен изменять высоту, переходя из одного течения в другое, движущееся в нужном направлении. Это не позволяет выполнять энергичные маневры, но заметно расширяет оперативные возможности. Такой маневр может обеспечиваться разными способами.
Любопытное решение было разработано в рамках программы DAPRA ALTA (Adaptable Lighter Than Air) и затем реализовано компанией Alphabet в проекте Loon. В этом случае работа стратостата обеспечивается наземной станцией контроля и управления. Станция должна собирать доступную информацию о метеоусловиях в районе работы стратостата и искать воздушные потоки. При необходимости изменения направления движения, она подает летательному аппарату команду занять определенную высоту и попасть в нужный поток.
Этот принцип работы реализован и испытан на практике. Так, в середине десятилетия изделия Loon проходили испытания, а в 2017 г. их привлекли к реальной спасательной операции в Пуэрто-Рико. Они находились над районом стихийного бедствия и обеспечивали постоянную связь.
Более сложную и эффективную технологию разрабатывает компания World View Enterprises на основе опыта NASA. Ее прибор Strat-OAWL (Stratospheric Optical Autocovariance Wind Lidar) устанавливается на стратостат и за счет лазера и оптики отслеживает перемещения воздушных масс. Соответственно, летательный аппарат самостоятельно изучает метеоусловия и находит нужные ему воздушные течения. С 2019 г. изделие Strat-OAWL регулярно испытывается в разных районах.
Задачи разведки
По известным данным, к концу десятых годов DARPA и подрядчики провели все запланированные исследования и создали требуемые технологии. Это позволило им перейти на стадию разработки перспективного стратостата для применения в разведке. Эта программа получила обозначение COLD STAR (Covert Long-Dwell Stratospheric Architecture). Не позднее 2020-21 гг. этот проект дошел до летных испытаний, и такие мероприятия будут продолжаться.
По известным данным, этот проект предусматривает строительство стратостата классической конструкции с некоторыми характерными особенностями. Так, для снижения заметности используется эллиптическая гондола. На борту размещается набор аккумуляторов и солнечные панели для их подзарядки. Также разрабатывается развитый автопилот с искусственным интеллектом, способный управлять летательным аппаратом и его целевой нагрузкой.
COLD STAR рассматривается как многоцелевая платформа, но сообщается, что основной полезной нагрузкой для него станут средства разведки – оптической, инфракрасной, радиолокационной или радиотехнической. По некоторым оценкам, такие аппараты смогут выполнять съемку местности или работать в качестве средства предупреждения о ракетном нападении. В частности, многочисленные стратостаты предлагается применять для отслеживания гиперзвукового вооружения потенциальных противников.
Также для Пентагона разрабатывается проект TRIPPWIRE (Tactical Responsive ISR Platforms and Payloads Watching Isolated Remote Environments). Этот стратостат принципиально не отличается от COLD STAR и должен строиться на тех же технологиях. При этом известно, что в рамках этого проекта создадут и испытают огневые средства для борьбы с чужими стратостатами. Как именно предлагается поражать их, пока не сообщается.
Некоторые образцы стратосферных платформ, такие как COLD STAR, дошли до испытаний и опытной эксплуатации в вооруженных силах. Можно ожидать, что организации Пентагона и их подрядчики уже занимаются следующим поколением современных стратостатов. Либо, как минимум, прорабатывают пути развития этого направления и ищут необходимые технологии.
Стратосферная угроза
Стратосферные платформы, при всех ограничениях, имеют ряд характерных преимуществ разного рода. Применение современных технологий и компонентов позволяет более полно реализовать потенциал такой техники – и сделать ее более интересной с точки зрения практического применения, в т.ч. в военной сфере.
Часть возможностей и потенциала таких платформ недавно показал инцидент с китайским стратостатом в небе над США. Аппарат пролетел через всю территорию страны и имел теоретическую возможность съемки широкой полосы местности, включающей несколько стратегически важных объектов. При этом стратостат не могли сбить, пока он не снизился до доступной высоты. Эти события показали, что стратостат является сложной целью даже для современной развитой системы ПВО со всеми необходимыми компонентами.
Недавний негативный американский опыт и сведения о перспективных проектах Пентагона приводят к очевидным выводам. В США понимают возможности и ценность стратостатов и намерены в будущем использовать такую технику. Соответственно, конкурентам и соперникам Вашингтона следует учитывать будущее появление новой угрозы и принимать необходимые меры.
Необходимо совершенствовать радиолокационные и иные системы для своевременного обнаружения стратосферных целей. Также возникают повышенные требования к огневым средствам. Как именно будут решаться эти задачи разными странами, пока не ясно. Однако нельзя исключать, что мировые лидеры в области ПВО и ПРО, например Россия, уже имеют все необходимые компетенции, технологии или даже реальные возможности.
Прошлое и будущее
В прошлом Пентагон и ЦРУ активно использовали разведывательные стратостаты и массово запускали их к потенциальному противнику, однако эффективность такой разведки оказалась невысокой. Затем появилась более удобная и полезная альтернатива в виде космических аппаратов. На долгие годы спутниковая разведка заняла ведущее место.
Спустя много лет, стратостаты получили возможность вернуться в сферу разведки. Новые технологии и компоненты позволяют им приобрести ранее отсутствовавшие возможности и резко нарастить эффективность. Принципиальная возможность получения таких результатов уже подтверждена практикой, и теперь разрабатываются проекты техники для полноценной эксплуатации. Справятся ли эти летательные аппараты со всеми поставленными задачами и сумеют ли отвоевать у спутников ранее потерянное место, станет известно в будущем.
Информация