Нове дослідження, опубліковане 18 грудня, проливає світло на потенційні проблеми в амбітних зусиллях Пентагону розгорнути мережу космічних датчиків для виявлення та відстеження гіперзвукових ракет.
Ґрунтуючись на результатах внутрішнього моделювання та імітаційного моделювання, дослідження, проведене Центром стратегічних і міжнародних досліджень, визначає області для вдосконалення запланованої мережі та ставить запитання, спрямовані на те, що потрібно зробити, щоб перемогти ці високоманеврені ракети.
«Немає такого поняття, як ідеальна архітектура датчиків», — йдеться у звіті під назвою «На шляху: космічні та бортові датчики для гіперзвукової протиракетної оборони< a i=2>».
Гіперзвукова зброя літає зі швидкістю, яка в п’ять разів перевищує швидкість звуку. Їх швидкість і непередбачувані траєкторії польоту ускладнюють виявлення та відстеження.
Дослідження висвітлює ініціативи Міністерства оборони щодо створення багаторівневої системи датчиків відстеження ракет і попереджає, що потрібно докласти більше зусиль у технологію, яка використовується для з’єднання даних датчиків — відома як злиття датчиків. Це критично важливо для створення точних «слідів» і уникнення плутанини, йдеться у звіті, оскільки одна ракета, що летить швидко, може виглядати як кілька інших об’єктів.
«Міністерство оборони інвестує мільярди доларів у космічні датчики як стрижень гіперзвукової оборонної архітектури, і має «багато справді розумних людей, які працюють над цією проблемою», — сказав Томас Карако, директор проєкту протиракетної оборони CSIS. Звіт, за його словами, є спробою розширити розмову та попередити про потенційні підводні камені.
Технічні проблеми
Хоча технології інфрачервоного та електрооптичного зондування є зрілими, відстеження гіперзвукових ракет набагато складніше, ніж традиційне попередження про балістичні ракети, йдеться у звіті.
«Розрізнення гіперзвукової теплової сигнатури на тлі Землі порівнюють із відстеженням трохи яскравішої свічки в морі свічок, що потребує ретельного тестування для перевірки».
Автор звіту Масао Далгрен сказав, що моделі та моделювання, використані для дослідження, підкреслюють важливість даних «контролю вогнем» — достатньо точних, щоб скерувати перехоплювач збити ракету, що летить.
Дальгрен, співробітник проєкту протиракетної оборони CSIS, пояснив, що наявність високоякісних даних управління вогнем зменшує навантаження на перехоплювач, і це ключовий компроміс, який необхідно враховувати.
«Якщо у вас є точніші дані, ви могли б використати перехоплювач, якому, можливо, не потрібно було б так багато маневрувати, і він міг би бути дешевшим», — сказав він.
І навпаки, менш точні дані покладають більше навантаження на перехоплювач, щоб компенсувати слабкі місця в даних.
Злиття датчиків — процес об’єднання даних з кількох датчиків для створення точнішої та повної картини навколишнього середовища — це ще одна проблема, про яку йдеться у звіті. Дальгрен порівняв це з проблемою автономних транспортних засобів. Автомобілі використовують різноманітні датчики, щоб орієнтуватися в навколишньому середовищі, а об’єднання датчиків допомагає гарантувати, що автомобіль має 360-градусний огляд навколишнього середовища та може уникати перешкод.
У протиракетній обороні «проблема виникає, коли ви намагаєтеся отримати канали даних з кількох супутників та об’єднати їх в одну цільову траєкторію», – сказав він.
Миністерство оборони зараз покладається на кілька супутників попередження про ракети, але майбутня архітектура на низькій навколоземній орбіті, яку зараз розробляє Агентство космічного розвитку, матиме десятки супутників стеження.
«Як об’єднати ці дані в загальну операційну картину?» – сказав Дальгрен. «Ми швидко рухаємося, щоб вивести ці супутники на орбіту, але здатність об’єднати дані буде вузьким місцем», – додав він. «Злиття датчиків — це важкий інженерний виклик».
Компроміси в охопленні
Дослідження передбачає, що можна розглянути інші компроміси, щоб забезпечити охоплення Індо-Тихоокеанського регіону, де можуть бути розгорнуті китайські гіперзвукові ракети.
Запланована багатоорбітальна архітектура Міністерства оборони включає супутники на низькій, середній, геостаціонарній і високоеліптичній орбітах.
- Сузір’я LEO виграють від розповсюдження та економії масштабу, але зазнають проблем із стійкістю та орбітальним терміном служби, йдеться в дослідженні;
- Сузір’я MEO пропонують більше покриття та стійкість, але потребують потенційно дорожчих супутників із більшою апертурою;
- Орбіти GEO та HEO потребують кількох супутників, щоб вибірково охоплювати певний полюс або довготу, але вони набагато дорожчі;
- Бортові датчики можуть забезпечити постійне покриття та не обмежені орбітальною механікою космічного корабля, але мають менші сліди виявлення та потребують місць базування для роботи.
Наприклад, сузір’я LEO на сильно нахилених орбітах мають тенденцію до закритих територій поблизу екватора, включаючи критичні частини Індо-Тихоокеанського регіону, йдеться у звіті. Активи MEO, що обертаються поблизу екватора, можуть доповнити покриття.
Інструменти моделювання та симуляції, які використовувалися для дослідження, включають Systems Toolkit (STK) ANSYS/AGI та системи SMARTSet Iroquois Systems/Lockheed Martin. Аналітики створили оригінальні 3D-моделі умовної гіперзвукової зброї та імпортували інфрачервоні дані місцевості, надані NASA. Фінансування дослідження надали General Atomics, L3Harris, Leidos і Lockheed Martin.