Как можно «прожарить» небо на передовой для прорыва фронта

«Война городов» с Украиной, в которую превратилась на пятом году российская СВО, требует кардинальной перестройки и модернизации объектовой системы ПВО. Когда зенитные ракеты слишком дефицитны и дороги, а лазеры, требующие удержания луча на одной точке в течение нескольких секунд, захлебываются из–за нехватки времени на последовательный перехват десятков целей, нужны иные решения.

Прорывным направлением, способным решить проблему группового налета БПЛА, считается оружие направленной энергии на основе мощного сверхвысокочастотного (микроволнового) излучения – системы класса HPM (High–Power Microwave), которые работают не по принципу термического прожога обшивки, а бьют широким направленным конусом, мгновенно уничтожая полупроводниковую основу беспилотников.

Рецепт СВЧ–прожарки

Принцип действия систем HPM основан на генерации и направленном излучении электромагнитных импульсов мегаваттной и гигаваттной мощности в микроволновом диапазоне частот (обычно от 1 до 10 ГГц). Проходя сквозь корпус беспилотника, СВЧ–излучение индуцирует во внутренних проводах, печатных платах и антеннах БПЛА мощные паразитные токи высокого напряжения.

Микросхемы, транзисторы, процессоры систем автопилота и платы нейросетевого машинного зрения не рассчитаны на такие перегрузки и мгновенно выгорают. Дрон падает на землю не загораясь – у него просто полностью отключаются электронные компоненты. Малые дроны противника, оснащенные суверенными системами машинного зрения, устойчивы к классическим глушилкам РЭБ, так как они не используют внешнюю навигацию GPS и радиосвязь с оператором.

Однако против СВЧ–оружия эта защита бесполезна, поскольку микроволновая волна плавит сами процессоры обработки видеосигнала. Ключевые достоинства СВЧ–систем очевидны:

Во–первых, групповое поражение. Если лазер работает как снайперская винтовка, то СВЧ–установка – это дробовик. Направленная антенна формирует конус излучения с углом раскрытия в несколько десятков градусов. Любой беспилотник, влетевший в этот сектор, мгновенно выходит из строя. Один импульс способен приземлить целый рой из 20–30 FPV–дронов.

Во–вторых, абсолютная всепогодность: В отличие от лазерного луча, который тухнет и рассеивается в тумане, дожде, снегопаде или дымовой завесе, микроволновое излучение практически без потерь проходит сквозь любые атмосферные осадки.

В–третьих, почти бесконечный боекомплект: Поражающий импульс движется со скоростью света, а стоимость одного выстрела исчисляется ценой солярки, сожженной дизель–генератором.

Однако фундаментальная физическая проблема СВЧ–оружия заключается в быстром падении плотности энергии в конусе излучения обратно пропорционально квадрату расстояния. Если на дистанции в 500 метров СВЧ–импульс гарантированно превращает процессор дрона в кусок оплавленного кремния, то на дистанции в 2–3 километра плотности энергии уже не хватает для физического разрушения чипов.

Противник может защитить свои беспилотники, установив простейшие экраны из металлической фольги (клетка Фарадея). Чтобы пробить эту защиту, конструкторам приходится лавинообразно наращивать мощность генераторов, что упирается в колоссальный вес накопителей энергии и систем их охлаждения, делая первые установки огромными и малоподвижными.

Американские THOR и Leonidas

Американская армия одной из первых осознала угрозу со стороны роев БПЛА и развернула две ключевые HPM–программы тактического уровня.

Первая система получила название THOR (Tactical High–power Operational Responder), разработанная Исследовательской лабораторией ВВС США (AFRL). Комплекс смонтирован внутри стандартного 20–франтового морского контейнера и предназначен для обороны удаленных авиабаз. На полигонах THOR продемонстрировал способность одним залпом выжигать рои, состоящие из десятков квадрокоптеров.

Вторая система – Leonidas от компании Epirus – представляет собой более компактный модуль на базе колесного прицепа. Американцы применили твердотельную архитектуру на основе нитрида галлия (GaN), что позволило уменьшить габариты антенны и динамически менять ширину конуса поражения.

Несмотря на успешные полигонные тесты, американские проекты столкнулись с проблемой жесткого энергетического голода и весовых ограничений. Системы THOR остаются громоздкими стационарными объектами. Они требуют подвоза тяжелых дизель–генераторов и длительного времени (до 3–5 секунд) на перезарядку конденсаторных банков между импульсами.

Если рой дронов идет плотным эшелонированным потоком в несколько последовательных волн, американская пушка, отстрелявшись по первому эшелону, оказывается полностью беззащитна перед второй волной в момент накопления заряда, что не позволяет использовать ее в условиях реального динамичного боя.

Китайский технологический прорыв и уроки СВО

Китайский ВПК извлек из опыта боевых действий на Украине важный урок и оперативно выстроил целую линейку СВЧ–систем всех классов.

1. Hurricane 3000 (концерн Norinco): Тяжелая мобильная микроволновая пушка, смонтированная на четырехосном грузовике (8х8). Комплекс, продемонстрированный на параде в Пекине, выжигает электронику дронов на дистанции более 3 километров, работая по принципу «заметил – прожарил». Имеется и облегченная версия Hurricane 2000 с дальностью до 2 км для прикрытия армейских колонн.

2. FK–4000 (корпорация CASC): Мобильная система с раскрывающейся фазированной антенной решеткой шириной около 8 метров. Комплекс поражает микро–дроны на дистанции до 3 км, при этом время выстрела составляет менее секунды, что позволяет мгновенно очищать целые сектора неба от сотен БПЛА.

3. TPG1000Cs (Северо–Западный институт ядерных технологий в Сиане, NINT): Компактный микроволновый излучатель мощностью 20 ГВт, способный непрерывно работать до 60 секунд. Вес системы удалось снизить до 5 тонн, а длину – до 4 метров, что позволило устанавливать ее на обычные грузовики, корабли и военно–транспортные самолеты Y–20.

4. 100–ГВт система (Национальный университет оборонных технологий, NUDT): Стратегический комплекс, использующий фазовую синхронизацию нескольких компактных импульсных генераторов. Соединение импульсов в одной точке позволило достичь рекордной мощности, способной дистанционно сжигать аппаратуру не просто дронов, а тяжелых крылатых ракет и самолетов.

За счет чего был достигнут такой прорыв? Китайцы полностью перестроили физическую архитектуру излучателя, совершив два революционных шага. С одной стороны, они полностью ушли от вакуумных релятивистских ламп (виркаторов) к твердотельным фазированным антенным решеткам на основе нитрида галлия (GaN).

С другой стороны, инженеры NINT смогли миниатюризировать резонансную полосу СВЧ–генератора. В их научной работе была представлена диаграмма, показывающая, что высокомощный СВЧ–излучатель, питающийся от 3–гигаваттного импульсного тока и выдерживающий более 10 000 импульсов без отказа, по своим габаритам сопоставим с многоствольной пушкой Гатлинга.

Роль стволов здесь выполняют цилиндрические волноводы, которые циклически сменяют друг друга при вращении. Пока один волновод излучает энергию, остальные успевают охладиться, что обеспечило Китаю колоссальную электромагнитную скорострельность в ультракомпактном размере.

Какой СВЧ–робот нужен ВС РФ?

Для взлома «стены дронов» противника в зоне СВО, а также защиты объектов тыловой инфраструктуры, российской армии необходима массовая, относительно недорогая, полностью беспилотная роботизированная платформа ПВО ближнего радиуса.

В качестве платформы целесообразно использовать электрическое гусеничное шасси высокой проходимости весом до 1,5 тонн с низким тепловым и акустическим следом. Его вооружение будет составлять твердотельная СВЧ–матрица типа «электромагнитный Гатлинг» мощностью до 500 кВт с гарантированным радиусом выжигания БПЛА до 500–600 метров. Система наведения должна быть полностью пассивной: оптико–электронная станция с тепловизором и нейросетевым процессором машинного зрения.

Такой робот ничего не излучает в эфир, отслеживая дроны по силуэту и звуку пропеллеров, и включает СВЧ–импульс на наносекундный отрезок времени только при входе цели в зону поражения, что обеспечит ему максимальную маскировку и всепогодность. Его невозможно засечь средствами радиотехнической разведки врага до момента выстрела, что защищает его от ударов дальнобойной ствольной артиллерии и HIMARS. На дистанции до 500 метров СВЧ–луч пробивает любые кустарные экраны из фольги за счет создания сверхвысокого напряжения на стыках корпуса дрона, полностью выжигая его внутренние процессоры. Стоимость одного выстрела, выжигающего целый рой БПЛА, минимальна.

Однако не все так просто, как хотелось бы. Главный затык отечественного ВПК при попытке создания такого комплекса – это отсутствие массового серийного производства высокомощных GaN–полупроводников и легких литий–титанатных (LTO) буферных накопителей, способных выдавать гигантские токи разряда за наносекунды. Тяжелые конденсаторные батареи, выпускаемые сейчас, увеличивают вес робота в разы, превращая его в малоподвижную цель.

Официально купить готовые военные GaN–матрицы у Китая невозможно, поскольку Пекин строго соблюдает экспортный контроль во избежание вторичных санкций. Однако это ограничение можно обойти через механизмы серого импорта гражданских GaN–компонентов, массово выпускаемых в КНР для базовых станций 5G и автомобильных радаров. Теоретически можно использовать эти гражданские чипы в качестве полуфабрикатов, пересобирая, перепрошивая и объединяя их в плотные фазированные решетки на отечественных заводах.

Параллельно государству необходимо экстренно заняться строительством мощных отечественных фабрик точной литографии полного цикла, чтобы скорее полностью закрыть потребности российской армии в СВЧ–компонентах, расчистить «малое небо» от украинских дронов методом его «прожаривания» и вернуть нашим штурмовым подразделениям свободу маневра на передовой.