Science-Fiction-Filme über den Weltraum haben eine sehr schwache Bildungskomponente. In den Filmen führen harte Piloten während Zweikämpfen ihre Raumschiffe durch den Weltraum, als wären sie in der Atmosphäre. Sie wechseln die Rolle, drehen, drehen und laufen, manchmal nutzen sie den Immelman-Coup - als ob sie von der Schwerkraft der Erde abhängen. Ist es realistisch?
Nein.
Tatsächlich sieht der Kampf im Weltraum wahrscheinlich völlig anders aus. Und da immer mehr Ausrüstung in den Weltraum gelangt und Konflikte in der Zukunft durchaus möglich sind, ist es Zeit zu überlegen: Wie wird ein Kampf im Weltraum tatsächlich aussehen?
Die gemeinnützige Aerospace Corporation hat entschieden, dass es jetzt an der Zeit ist, dieses Problem zu prüfen. Dr. Rebecca Reesman vom Zentrum für Weltraumpolitik und -strategie der Aerospace Corporation hat mit ihrem Kollegen James Wilson zusammengearbeitet, um ein Forschungspapier über Weltraumkriegsführung zu verfassen. Es heißt "Die Physik des Weltraumkrieges: Wie die Orbitaldynamik den Kampf im Weltraum begrenzt ".
Wenn die Zukunft der Menschen an der Vergangenheit gemessen werden kann, wird die Militarisierung des Weltraums fortgesetzt. Trotz aller Gespräche und Vereinbarungen über die Notwendigkeit eines friedlichen Weltraums. Da immer mehr Länder in den Weltraum eintreten und der Wettbewerb um Ressourcen Probleme verursacht, ist es an der Zeit, den Überlegungen zu Weltraumkonflikten Realismus zu verleihen.
Dies versuchen die Autoren in der Einleitung zu ihrer Arbeit zu sagen. „Die USA und der Rest der Welt diskutieren die Möglichkeit, Konflikte im Weltraum fortzusetzen. Es ist wichtig, ein allgemeines Verständnis dafür zu erlangen, was in diesem Bereich physikalisch möglich und praktisch sein wird. Episoden aus "Star Wars", Büchern und Fernsehserien malen eine völlig andere Welt, als wir in den nächsten 50 Jahren sehen werden, und vielleicht im Prinzip - und das alles aufgrund der Gesetze der Physik. "
Es gab noch keine Schlachten im Weltraum, aber Waffen werden bereits getestet. China arbeitet an einer Antisatellitenwaffe und hat eine solche Rakete getestet. Indien auch. Russland arbeitet auch an ähnlichen Waffen und die Vereinigten Staaten. Bereits 1985 gelang es den Vereinigten Staaten , einen ihrer Satelliten mit einer Rakete zu zerstören .
Flugzeug F-15A Eaglestartete 1985 während der Tests eine ASM-135-Rakete, die den Satelliten Solwind P78-1 zerstörte.
Dies ist sicherlich nur die Spitze des Eisbergs, die mit zukünftigen Konflikten im Weltraum verbunden ist. Bisher hat keiner dieser Tests Menschen in das Raumschiff einbezogen. Das Papier sagt, dass es niemals notwendig sein kann. "Weltraumschlachten in der modernen Welt werden ausschließlich von unbemannten Fahrzeugen durchgeführt, die von Bodenbetreibern gesteuert werden, und es werden auch Einschränkungen im Zusammenhang mit der Bewegungsphysik im Weltraum auftreten."
In den frühen Tagen des Weltraumzeitalters, auf dem Höhepunkt des Kalten Krieges, stellten sich die Supermächte vor, dass Konflikte im Weltraum größtenteils eine Erweiterung der Konflikte auf der Erde darstellen würden. Die UdSSR entwarf sogar Raumstationenmit einer modifizierten automatischen HP-23-Kanone an Bord, um die Angriffe amerikanischer Astronauten abzuwehren. Die USA arbeiteten ähnlich.
Sowjetisch bewohnte Raumstation "Almaz" im Pavillon "Cosmos" bei VDNKh in Moskau. In Russland wurden verschiedene Militärsatelliten und Raumstationen entworfen, von denen einige mit automatischen Waffen bewaffnet werden sollten. Die Idee wurde später als zu teuer verworfen.
Der technologische Fortschritt hat es jedoch ermöglicht, diese Projekte zugunsten unbemannter Satelliten aufzugeben. „Infolgedessen wurden beide Programme eingeschränkt. Stattdessen haben Verbesserungen der Technologie und der Datenübertragungssysteme die Schaffung von Satelliten ermöglicht, die militärische Funktionen ausführen können, die zuvor auf den Schultern von Astronauten platziert werden sollten. Der gleiche Fortschritt ist das Herzstück unseres modernen Lebens mit einer alles durchdringenden Verbindung. " Jetzt dominieren Satelliten den Weltraum und die Menschen leben nur noch auf der ISS.
Diese Zukunft wird im Artikel beschrieben. In den nächsten 50 Jahren werden Weltraumkonflikte mit Angriffen auf Satelliten verbunden sein. Aber nicht alle dieser Angriffe werden direkt und explizit sein. Die Autoren beschreiben vier Ziele für den Weltraumangriff:
- Den Feind zu täuschen, zu seinem eigenen Nachteil zu handeln.
- Die Fähigkeit des Feindes, Raumausrüstung vorübergehend oder dauerhaft zu benutzen, zu stören oder ernsthaft zu beeinträchtigen.
- Zerstöre die Raumfähigkeiten des Feindes vollständig.
- Verteidige dich gegen Gegenangriffe sowohl im Weltraum als auch auf der Erde.
Die Satelliten bewegen sich vorhersehbar. Sie bewegen sich schnell, aber ihr zukünftiger Standort ist leicht vorherzusagen und daher in vielen Fällen leicht abzufangen. Einige Satelliten können die Höhe der Umlaufbahn ändern, haben jedoch keine wirkliche Manövrierfähigkeit und können sich einem Angriff nicht entziehen.
„Um die Grundlagen der Physik zur Begrenzung von Weltraumangriffen zu beschreiben, werden in diesem Artikel fünf Schlüsselkonzepte beschrieben: Satelliten bewegen sich schnell und vorhersehbar und manövrieren langsam; der Raum ist groß; Die Wahl des richtigen Moments ist sehr wichtig. "
Durch die Erdatmosphäre zu fliegen ist nicht einfach, aber intuitiv. Im Weltraum ist jedoch alles anders, und dies ist streng genommen nicht einmal ein Flug. In Abwesenheit von Atmosphäre und Schwerkraft ändert sich alles. "Reisen im Weltraum werden für diejenigen, die es gewohnt sind, in der Erdatmosphäre zu fliegen und die Möglichkeit haben, zu tanken, kontraintuitiv sein", schreiben die Autoren.
Zwischen Satelliten werden Weltraumschlachten ausgetragen, und Sie können nicht tanken. Foto: F-16 von KC-135 Stratotanker betankt
„Weltraumkollisionen werden sorgfältig geplant und langsam entfaltet. Der Weltraum ist groß und es fällt einem Raumschiff schwer, aus einem vorhersehbaren Pfad herauszukommen. Darüber hinaus erfordern Angriffe im Weltraum eine hohe Präzision, da Raumfahrzeuge und Bodenwaffen ein Ziel im Weltraum erst nach komplexen Berechnungen angreifen können. “ Es wird kein operatives Personal von Piloten geben, das bereit ist, schnell in die Luft zu jagen und abzuheben. Die Weltraumschlacht der Satelliten wird eher wie eine mathematische Übung sein.
„Die Physik setzt dem, was im Weltraum passiert, ihre eigenen Grenzen. Nur wenn Sie sie beherrschen, können Sie andere Probleme lösen - wie man kämpft und, was noch wichtiger ist, wann und warum man einen Krieg im Weltraum führt “, schreiben sie.
Die Umlaufbahn eines Satelliten ist leicht vorherzusagen, da Geschwindigkeit, Höhe und Form zusammenhängen. In geringen Höhen werden Satelliten von der Atmosphäre gebremst. Darüber hinaus ist die Erde kein perfekter Ball. All diese Faktoren können jedoch bei einem Angriff berücksichtigt werden. „Um von der etablierten Umlaufbahn abzuweichen, müssen Satelliten den Motor zum Manövrieren verwenden. Dies unterscheidet sie von Flugzeugen, die Luft für Manöver verwenden - eine solche Option funktioniert im Vakuum des Weltraums nicht “, schreiben sie.
| Höhe | Geschwindigkeit | Zeitraum | |
|---|---|---|---|
| Niedrige Erdumlaufbahn | 160-2000 km | 7-8 km / s | 1,5-2 h |
| Mittelerde-Umlaufbahn | 2000 - 35.000 km | 3-7 km / s | 2-23,5 h |
| Geosynchrone Umlaufbahn | 35 786 km | 3 km / s | 24 h |
| Hohe elliptische Umlaufbahn | Variable | 1,5-10 km / s | 12-24 h |
In einem Weltraumkampf muss sogar das Raumvolumen selbst berücksichtigt werden. „Zwischen der erdnahen Umlaufbahn und der geostationären Umlaufbahn befinden sich etwa 200 Billionen Kubikkilometer. Das ist das 190-fache des Erdvolumens. "
Daher wird die Verfolgung von Satelliten in einem solchen Raumvolumen eine Herausforderung sein, zumal einige von ihnen speziell so konstruiert sind, dass sie schwer zu erkennen sind. Schwierig, aber nicht unmöglich - Satelliten werden regelmäßig gefunden. Und da sie nicht sehr wendig sind, ist ihre Flugbahn nach Bestimmung der Umlaufbahn des Satelliten leicht zu verfolgen.
Das schiere Raumvolumen bedeutet auch, dass die meisten Weltraumschlachten sehr kurzlebig sein werden. Es werden keine Duelle erwartet. „Der Weltraum ist großartig, daher werden Weltraumschlachten nicht lange und aktiv dauern. Entweder ist es eine kurze und starke Änderung der Geschwindigkeit der Vorrichtung, um einen schnellen Effekt zu erzielen, oder eine lange und allmähliche Änderung für eine kleine oder konstante Interaktion. "
Das Ändern der Geschwindigkeit erfordert Kraftstoff, aber die meisten Satelliten können die Geschwindigkeit nicht ändern, während andere nur sehr begrenzte Optionen haben.
„Es kann mehrere Wochen dauern, bis die Betreiber des angreifenden Satelliten ihn an die gewünschte Position gebracht haben. Während dieser Zeit können sich die Bedingungen, unter denen der Angriff durchgeführt werden musste, oder der Gegenstand des Angriffs selbst ändern. " Und wenn der verteidigende Satellit seine Flugbahn als Reaktion nur geringfügig ändern kann, verfügt der Angreifer möglicherweise nicht über genügend Kapazität oder Treibstoff, um seinen Pfad für das Abfangen richtig anzupassen.
Die Autoren weisen auch darauf hin, wie wichtig es ist, das richtige Timing zu wählen. Selbst wenn der angreifende Satellit die Umlaufbahn des Ziels betreten kann, gibt es keine Garantie dafür, dass er nahe genug an ihn heranrücken kann.
"Die Art des Konflikts erfordert oft, dass zwei konkurrierende Waffensysteme näher zusammenrücken", heißt es in dem Bericht. Die Autoren verwenden Beispiele mit einem Flugzeugträger, der sich dem Ziel nähern muss, und mit Düsenjägern, die sich nähern müssen. Gleiches gilt für Satelliten.
„Es ist ziemlich einfach, zwei Satelliten in derselben Ebene auf dieselbe Höhe zu bringen (obwohl Zeit- und Geschwindigkeitsanpassungen erforderlich sind). Dies bedeutet jedoch nicht, dass sie am selben Ort landen werden. Es ist auch notwendig, in der Phase zusammenzufallen - ein Punkt auf der Bahnbahn. Da Höhe und Geschwindigkeit zusammenhängen, ist die Aufgabe, zwei Satelliten an einen Ort zu bringen, nicht intuitiv. " Dies erfordert ein genaues Timing und eine sorgfältige Vorbereitung.
Satelliten ändern ihren Standort im Orbit mithilfe von Phasenmanövern. Mit zunehmender Höhe verlangsamt sich der Satellit und bewegt sich sozusagen relativ zur vorherigen Umlaufbahn und Höhe rückwärts. So kann ein Satellit einen anderen einholen.
Die Autoren diskutieren auch eine andere Konvergenzmethode mit einem Zufall auf der Zielebene. Der Satellit manövriert, um seine Umlaufbahnebene mit der Zielebene auszurichten. Infolgedessen hat der Angreifer einen Vorteil beim Festlegen der Besprechungszeit. "Ohne zu früh drohende Manöver durchzuführen, kann der Angreifer harmlos erscheinen, während er auf den optimalen Moment wartet, um anzugreifen", erklären die Autoren.
Alle diese Manöver gehen nicht schnell. „Die Weltraumphysik diktiert langsame Angriffe im Weltraum. Die Satelliten müssen mehrere Tage, wenn nicht Wochen oder Monate, manövrieren, um eine Position zu erreichen, in der sie etwas tun können “, schreiben sie. Aber du kannst es schaffen.
Und wenn alles zum Abfangen bereit ist, "gibt es viele Möglichkeiten für eine schnelle Annäherung an das Ziel."
Das Manövrieren von Satelliten im erdnahen Orbit unterliegt natürlichen Einschränkungen. Einerseits können einige Phasenmanöver einen Satelliten in die Atmosphäre senden, wo er verbrennt. Andererseits kann es zu weit von der Erdumlaufbahn entfernt in den Strahlungsgürtel der Erde gehen . Daher ist die Manövrierfähigkeit des Satelliten begrenzt.
Wenn der Satellit ein Direktphasenmanöver durchführt und die Geschwindigkeit um 115 m / s ändert, kehrt er in die Erdatmosphäre zurück und verbrennt. Wenn er ein Umkehrphasenmanöver durchführt und die Geschwindigkeit um 350 m / s ändert, fällt er in eine Zone mit hoher Strahlung.
Satelliten in geostationären Umlaufbahnen ändern ihre Position relativ zur Erde nicht. In diesem Fall unterscheiden sich die Angriffs- und Verteidigungsmechanik. Im Allgemeinen bleiben jedoch Einschränkungen bestehen. Das Manövrieren im Raum erfordert Zeit und Energie, unabhängig von der Art der Umlaufbahn.
Umlaufbahnen und Manövrierfähigkeit sind jedoch nicht alles, was in diesem Artikel behandelt wird.
Die Autoren diskutieren die Arten möglicher Angriffe. Der Artikel beschreibt Kollisionen, Projektile und elektronische Interferenzen. Jeder Typ erfordert seine eigenen Überlegungen und Schulungen.
Die Autoren diskutieren auch die Folgen erfolgreicher Angriffe - Schwierigkeiten treten beim Auftreten von Trümmern auf. Sie können andere zufällige Satelliten beschädigen, insbesondere die eigenen Satelliten des Angreifers oder die der neutralen Seite. Es gab drei erfolgreiche Angriffe auf Satelliten: einen von China, einen von den Vereinigten Staaten und einen von Indien. Die Autoren zeigen Diagramme der Fragmente von jedem von ihnen.
Vergleich der Dichte von Fragmenten in verschiedenen Höhen als Funktion der Zeit nach Zerstörung des Ziels. Chinesische Tests fanden in einer viel höheren Höhe (856 km) statt, weshalb die Fragmente länger dauerten.
Die Trümmerwolke unmittelbar nach dem Angriff erweist sich als dicht und breitet sich schnell im Weltraum aus. Obwohl seine Dichte schnell abnimmt, bewegen sich die Trümmer weit weg und sind immer noch gefährlich.
Eine Trümmerwolke nach indischen Versuchen im Jahr 2019 - 5, 45, 90 Minuten nach dem Angriff und auch nach 1, 2, 3 und 6 Tagen.
Der Artikel zeigt deutlich alle Schwierigkeiten auf, die während Weltraumschlachten auftreten, und ihre gravierenden Unterschiede zu Luftschlachten. Einige wichtige Fragen blieben jedoch hinter den Kulissen.
Was passiert, wenn ein Land entscheidet, dass ein Angriff auf seine Satelliten vorbereitet wird? Sie wird nicht untätig daneben sitzen, sondern zu Anschuldigungen, Drohungen und möglicherweise Vergeltungsmaßnahmen auf der Erde übergehen. Ein Weltraumangriff könnte der Ausgangspunkt für einen weiteren Bodenkrieg sein.
Infolgedessen könnte ein Weltraum-Wettrüsten beginnen, bei dem die Länder um die Ausgaben für Weltraumwaffen und andere Technologien konkurrieren. Dies wird die Ressourcen der Welt ernsthaft belasten, die sich auf die Lösung des Problems des Klimawandels konzentrieren müssen.
Wie wird es enden? Krieg im Orbit? Der Krieg auf dem Mond? Ein Krieg auf dem Mars? Wann wird die Menschheit zur Besinnung kommen und aufhören?
Vielleicht wird es eines Tages einen endgültigen Krieg geben, nach dem all dies enden wird. Dies ist jedoch in den nächsten 50 Jahren unwahrscheinlich. Und wenn es zu diesem Zeitpunkt einen Krieg gibt, ist es möglich, dass die Satelliten daran teilnehmen und ihre Schlachten so aussehen, wie die Autoren es beschrieben haben: langsam, umsichtig und vorsichtig.