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【科普中国军事科技】美苏争霸时期,前苏联缔造的传奇太空武器是怎样的?

来源:光明网-科普中国2023-09-19 10:03

  在经过1950年代的高空核爆、1960年代的卫星歼击机、1970年代的地基反卫星激光器和1980年代的空射反卫星导弹后,苏联科学家对反卫星平台和作战方式进行了深度的思考。在现有的科技水平下,通过地面发射的动能武器很难抵达足够的高度截击目标卫星,面对有可能变轨的军用航天器则难上加难。进入1980年代,美国的航天飞机更是成为苏联航天军事项目的头号天敌,其机动变轨能力显著性地超过了此前的卫星和载人飞船。为了应对美国总统里根提出的“星球大战”,苏联科学家和工程师们选择了一条没有人尝试的道路:太空激光武器平台。

【科普中国军事科技】美苏争霸时期,前苏联缔造的传奇太空武器是怎样的?

图为苏联“和平”号空间站,是苏联1970-80年代航天技术成果的代表(图片来源:百家号)

  极光

  早在1970年代,在围绕地基反卫星激光器“泰拉”和防空激光器“欧米伽”的科学研究中,苏联科学家已经展开了气体激光器的研究。1972年,化学自动化设计局研发出了5千克/秒气体消耗速度的气体激光器,并且在一年后开始了20千克/秒的激光器研究。1975年,化学自动化设计局研发出了100千克/秒气体消耗速度的气体激光器,激光功率达到了600千瓦。在气体激光器领域的先期研究经验极大的帮助了天基激光器的研发,1985年,发射功率100千瓦的RD0600天基多用途激光器交付给航天部门,完成了武器系统的开发。

【科普中国军事科技】美苏争霸时期,前苏联缔造的传奇太空武器是怎样的?

图为RD0600激光器(图片来源:百家号)

  相比于地面固定式激光器,天基激光器有着很大的局限:因为发射重量,气体消耗速度不能过大,功率输入不能过高,整体重量也不能太大。但是天基激光器同样有着很大的优势:部署在轨道上的激光器高度极高,面临的散射问题没有那么严重,而且基本不受大气折射和气象条件的影响,可以有效地攻击敌方卫星和其他航天器。同时由于激光的发射没有后坐力,也不需要像“金刚石”武装空间站一样通过微调来平衡后坐力。激光武器的超高速度也非常适合轨道上的交战,只要成功进行轨道跟踪,即可命中,是当时技术环境下的最优的反卫星解决方案。

  极地

  苏联科学家从1980年代开始建造的太空激光武器平台被命名为“极地”。得益于新一代重型火箭“能源”的开发,极地号作为太空武器平台的尺寸空前庞大:其长度达到了37米,直径4.1米,全重80吨。“极地”号主要分为两个部分,一个较小的功能服务单元,整合了全部控制系统,遥测控制和指挥无线电通信,所有无法承受真空的设备都被密封在货舱内。较大的一个部分则是目标模块,用于实现对目标的搜索、跟踪和攻击。“极地”号装备了两种主要的探测手段,可以通过雷达搜索和锁定目标,也可以通过光学对比度锁定以避免触发可能的雷达告警。为了获得足够的变轨能力,“极地”号安装了4台主发动机,20台定向和稳定发动机,16台精密稳定发动机和一整套太阳能电池板,用于为卫星系统和武器供电。

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图为“极地”号总体设计概览(图片来源:搜狐)

  不同于此前的苏联火箭,准备搭载“极地”号的“能源”火箭并没有内部货舱,而是将有效载荷配置在火箭一侧的大型通用货舱内。货舱拥有自己的推进系统,长42米,直径6.7米,内部容积达到了1000立方米,净质量为15吨,可以配置成不同的状态满足不同轨道的运载需要。而“能源”火箭也并不会将有效载荷直接送入轨道,仅将其加速到亚轨道速度,在预定高度(通常为110千米高度)与有效载荷分离,载荷通过自身发动机加速飞行进入轨道,从而确保火箭自毁或回收不会严重危害近地轨道的安全。

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图为“极地”号和“能源”火箭结合体(图片来源:澎湃网)

  苏联科学家计划在1986年完成“极地”号的发射,但是基于时任苏联领导人戈尔巴乔夫的指示,为了避免美国产生苏联正在开发轨道对地武器的判断,最终放弃了“极地”号的发射和实验,转而发射“极地”号的全尺寸模型,包含完整的动力系统。1987年,赶工制造出来的“极地”号模型进行了发射实验。在发射110秒后,“极地”号的全尺寸模型在80公里的高度与运载火箭分离。但是由于赶工中使用了未经测试的其他航天器备件,电路出现了问题,“极地”号的全尺寸模型反转的速度远低于预期,最终没能进入预期轨道,随后坠入太平洋。即便如此,对于“能源”火箭和“极地”号的一些概念验证也获得了成功,证实了“能源”号拥有足够的运载能力,火箭本身没有问题。而“极地”号的发射方式也大体成功,苏联方面评估“完成了4%的任务”。

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  (图为“极地”号和“能源”火箭的结合体,上面喷涂的“MIR-2”意为“和平-2”空间站项目(图片来源:知乎)

  由于苏联解体前夕的动荡,航空航天部门的资金供应出现了严重的问题。苏联科学家期望在1995年开始建设的“和平-2”号空间站被迫中止。苏联解体后,俄罗斯和哈萨克斯坦无力维持苏联的太空研究和太空军事化项目。“极地”号和“暴风雪”航天飞机项目都被放弃,沦为苏联太空军事化探索上最后的墓碑。

  出品:科普中国军事科技

  监制:光明网科普事业部

  作者:黄天(海东青科创团队)

  审核专家:刘晓峰(资深军事科普作家)

  策划:金赫

[ 责编:肖春芳 ]
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