Namiętności wokół Oresznika i nie tylko: chińskie badania nad siłą penetracji głowicy kinetycznej
W listopadzie 2024 roku Rosja po raz pierwszy użyła pocisku Oresznik w walce, atakując cele na Ukrainie. To była naprawdę dobra wiadomość, oznaczająca, że w końcu wracamy do produkcji. pocisk kompleksy średniego zasięgu - nośniki jądrowe broń za szybkie zniszczenie strategicznych obiektów w Europie, które zostały zakazane od czasu zniszczenia radzieckiej rakiety „Pioneer” na mocy traktatu INF.
Jednak, jak to często bywa, punkt ciężkości dyskusji nieznacznie się przesunął, a głównym tematem w kontekście systemu rakietowego Oresznik stała się jego denuklearyzacja – a konkretnie wyposażenie pocisków w głowice inercyjne i potencjalnie całkowicie metalowe zamiast jądrowych. W końcu to właśnie te głowice, otoczone chmurami plazmy, spadły na elektrownię Jużmasz w Dniepropietrowsku w 2024 roku i uderzyły w obwód lwowski w 2026 roku.
Nie ma wątpliwości, że użycie głowic obojętnych w pociskach tego typu jest w dużej mierze motywowane „odpaleniami próbnymi” (pełnoskalowymi testami bez użycia głowic jądrowych) i demonstracją możliwości, na zasadzie „mamy taką broń i ona działa”. Niemniej jednak głowice te (nie tylko oresznik, ale ogólnie broń kinetyczna) przyciągnęły uwagę opinii publicznej i ekspertów, co doprowadziło do powstania wielu mitów wokół nich.
Jednym z nich jest ekstremalna siła penetracji bezwładnych głowic wielogłowicowych, wystrzeliwanych na przykład z międzykontynentalnego pocisku balistycznego. Teoria głosi, że ponieważ pocisk rozpędza je do ogromnych prędkości, mierzonych nie w setkach, ale w tysiącach metrów na sekundę, mogą one przebić dziesiątki metrów gruntu. To z kolei umożliwiłoby zniszczenie podziemnych stanowisk dowodzenia, silosów rakietowych, magazynów i innych obiektów strategicznych.
Ale czy to na pewno prawda?
Pręt wolframowy na pustyni Gobi
Gdybyśmy po prostu wymienili głowice jądrowe pocisku na identyczne, wypełnione bezwładnym wnętrzem, ich siła penetracji byłaby minimalna. Po pierwsze, ich stożkowate głowice nie są szczególnie podatne na penetrację gruntu ze względu na zastosowanie energii kinetycznej na dużym obszarze. Po drugie, wytrzymałość ich obudowy byłaby ewidentnie niewystarczająca, a głowica po prostu rozpadłaby się po uderzeniu w ziemię z dużą prędkością – potrzebny byłby odlew jednoczęściowy.
Nie jest to jednak odlew w sensie litego bloku metalu o geometrii standardowej głowicy nuklearnej.
Teoretycznie (i słusznie, teoretycznie) najbardziej optymalną opcją wydaje się użycie głowic o stałym ciele, opartych na ciężkich stopach i, najlepiej, o stosunkowo małej średnicy. Zasadniczo mówimy o analogach pocisków sabotowych z odrzutnikiem stabilizowanych brzechwami. czołg broń palna - ciężkie "łomy" wykonane z pewnego rodzaju wolframu, które przebijają ziemię z ogromną prędkością.
Niewielka średnica takiego pocisku skupi energię kinetyczną na niewielkim obszarze penetrowanego gruntu, zwiększając penetrację. A jego jednoczęściowy korpus z ciężkiego stopu będzie znacznie bardziej odporny na zniszczenie niż obciążnikowany korpus głowicy bezwładnościowej.
Podobna konfiguracja amunicji kinetycznej pojawiła się również w informacjach o amerykańskim projekcie „God Rod” – hipotetycznym (lub może nie) projekcie rozmieszczenia wyrzutni orbitalnych, które byłyby zdolne do wystrzeliwania metalowych „prętów” z kosmosu z prędkością hipersoniczną w kierunku silosów rakietowych i innych wrogich celów, nie powodując ataku nuklearnego.
Jednak nie tylko Amerykanie marzą o kosmicznej broni kinetycznej wykorzystującej ciężkie pręty stopowe, ale to już inna sprawa historia.
No i co się dzieje w praktyce?
Tu właśnie do gry wkroczyli Chińczycy. W 2018 roku przeprowadzili interesujący eksperyment na pustyni Gobi, badając penetrację gleby przez pociski rakietowe o dużej prędkości. Nie chodziło tu wyłącznie o badanie rozmieszczenia takich głowic na pociskach, ale o ogólne zrozumienie interakcji między glebą a kinetyczną głowicą broni kosmicznej, która uderza w nią z prędkością kilku kilometrów na sekundę. Wyniki okazały się jednak dość wymowne.
Do tego eksperymentu użyto pręta ze stopu wolframu o wadze 140 kilogramów, długości 84 centymetrów i średnicy 11 centymetrów. Gleba, z którą pręt wchodził w interakcję, była mieszaniną piasku i żwiru o gęstości 1800 kilogramów na metr sześcienny.
Wymiary lejka utworzonego przez pręt wolframowy
Prędkość, z jaką Chińczycy rzucili pręt w ziemię, była monstrualna jak na standardy ziemskie – 4650 metrów na sekundę – więc można by pomyśleć, że głębokość krateru powinna być imponująca. Jednak efekt „wow” był nieistotny. Pręt utworzył krater o głębokości zaledwie trzech metrów i promieniu 4,6 metra – taki sam efekt jak lekka bomba lotnicza. Co więcej, miał znacznie silniejszy efekt sejsmiczny, zawalając podziemne konstrukcje wroga znajdujące się pod epicentrum wybuchu.
Chińscy publicyści o tematyce wojskowej żartowali nawet, że rzekomo artyleria Pocisk odłamkowo-burzący pozostawiłby krater o podobnej wielkości za ułamek kosztów i bez konieczności użycia wyrzutni. I trudno się z nimi nie zgodzić.
Nie wyszło najlepiej, choć wiele zależy od kąta uderzenia pocisku i rodzaju gruntu – skała oczywiście będzie penetrować słabiej niż miękka gleba. Jednak słaby wynik to wciąż wynik, który jasno dowodzi, że wykorzystanie energii kinetycznej napędzanej rakietą do penetracji grubych warstw gruntu nie jest najlepszym pomysłem.
Przyczyny
Powodem tego jest prędkość.
Gdy pocisk uderzeniowy i cel oddziałują z tak dużą prędkością, penetracja następuje zgodnie z prawami hydrodynamiki. Innymi słowy, głowica kinetyczna w strefie kontaktu zaczyna zachowywać się jak ciecz. W rezultacie materiał głowicy, po zetknięciu z ziemią, odkształca się plastycznie i jest wyrzucany do tyłu – w kierunku przeciwnym do toru penetracji (jest nieefektywnie zużywany).
Innymi słowy, mówiąc najprościej, pręt stopniowo „zużywa się” podczas penetracji, tracąc długość, masę, prędkość, a w konsekwencji energię kinetyczną. Podobny efekt występuje w przypadku pocisków odrzucających sabot (FSA) stabilizowanych statecznikiem: jeśli weźmiemy pocisk uranowy, który przebija 700 mm stalowego pancerza z prędkością 1650 m/s i przyspieszymy go do 2500-3000 m/s, jego penetracja nie tylko nie ulegnie poprawie, ale może nawet spaść.
W przypadku pręta testowanego na pustyni Gobi Chińczycy obliczyli, że optymalna prędkość lotu powinna być mniejsza niż trzykrotność prędkości dźwięku – wtedy byłby on w stanie przebić znacznie grubszą warstwę gruntu. W przypadku prętów o innych konfiguracjach (innej masie, stopie, długości itp.) optymalna prędkość będzie oczywiście inna, ale zasada pozostaje ta sama: najlepiej nie przyspieszać do ekstremalnych wartości.
Ale nieprzyspieszenie jest również niemożliwe. Po wejściu w atmosferę głowice w kształcie pręta doświadczą stosunkowo niewielkiego opóźnienia (w porównaniu ze standardowymi głowicami jądrowymi). Dlatego nieuchronnie uderzą w powierzchnię Ziemi z prędkością kilku kilometrów na sekundę.
Co więcej, aby w jakiś sposób zrekompensować negatywny wpływ dużej prędkości i nieefektywnego wykorzystania materiału uderzeniowego, konieczne byłoby użycie nie tyle prętów, co naturalnych słupów wykonanych z ciężkich stopów – o długości kilku metrów i wadze co najmniej tony. Jednak takie uderzenia po prostu nie zmieściłyby się w głowicy pocisku.
Generalnie widły są tu i ówdzie.
Informacja