Теоретические основы космической обороны

Итак, мы знаем (или предполагаем), что злые инопланетяне собрались нас закидывать релятивистскими снарядами. Перед нами боевая задача - прикрыть всё сечение Земли с одной стороны (благо направление, с которого бомбить будут, нам известно заранее и с высокой точностью).
Коллега Фортунатус (он же Роберт Ибатуллин, автор РиЧ), в своё время сам рассматривал возможность такой защиты и пришёл к выводу, что эффективным способом является пылевая бомба, расположенная на пути снарядов где-то в районе орбиты Нептуна. Но коллега исходил из версии, что снаряды нужно уничтожать на таком расстоянии, чтобы они промахнулись по Земле в целом, то есть основная часть обломков и образовавшейся плазмы должна успеть разлететься на расстояние больше диаметра Земли.
Между тем, это вариант идеальный, но не единственно возможный. Есть более дешёвое решение.
Диаметр Земли - двенадцать с хвостиком мегаметров. Площадь круга (окружности) с диаметром 13000 равняется 132732289.6142
140 миллионов квадратных километров, коротко говоря.
Расположим перехватчики сотовой структурой - каждый контролирует шестиугольник со стороной в километр. Площадь его зоны - два с половиной квадратных километра.
Таким образом для покрытия зоны нам нужно 56 миллионов перехватчиков.
При весе каждого перехватчика в два килограмма общая масса щита составит 112 тысяч тонн - вполне реально даже для современной космической промышленности, не то, что для Космофлота рассматриваемого мира. А уж в мире РиЧ это делается переработкой реголита буквально за пару лет.
Перехватчик представляет собой круглую пластину около метра в диаметре, расположенную в центре шестиугольной соты - зоны ответственности. Вес пластины - один килограмм, второй килограмм - система ориентации, двигатель и запас топлива. Расстояние до любой точки соты не более километра. При предельном ускорении 8g максимальное время достижения точки встречи составит пять секунд.
Таким образом, нам нужен лидар, обнаруживающий цель за двадцать световых секунд. Облучение зоны подхода начинаем заранее, за несколько часов до столкновения. Свет обгоняет импакторы вдвое, когда мы знаем координаты, до столкновения останется десять секунд. Пять на собственно выход в точку встречи и ещё пять - на дополнительное корректирующее маневрирование, компенсирующее собственные манёвры импактора.
При сечении импактора в один квадратный сантиметр, с ним встретится одна десятитысячная массы перехватчика, то есть сто миллиграммов. Тротилловый эквивалент столкновения составит 250 тонн. Причём этот эквивалент будет (с точки зрения импактора) поставлен в виде чрезвычайно плотного потока релятивистских частиц, мгновенно пронизывающих стержень от носа до кормы. Получится объёмный взрыв, энергии которого более чем хватит на полное испарение 100 килограммов импактора.
Пусть щит расположен в одной световой секунде от Земли, на расстоянии лунной орбиты. Предположив, что продукты взрыва разлетаются со скоростью звука (300 метров в секунду) к моменту входа в земную атмосферу импактор будет представлять собой плазменное облако диаметром в 600 метров.
Скорость облака практически не изменится, так как встречный импульс щита крайне мал по сравнению с импульсом импактора.
100 килограммов массы стержня, распределённые по 282 743 квадратным метрам, дают что-то около четырёх десятых грамма на квадратный метр. На высоте 50 километров, где плотность воздуха составляет около грамма на кубометр, такое облако встретит равную себе массу, пробежав полметра. Таким образом, никакой "огненной нити" не возникнет, а будет обычный взрыв в 290 мегатонн в верхних слоях атмосферы.
Радиус огненного шара для такого взрыва составит 5132,9 метра.
Ожоги третьей степени для незащищённой кожи в радиусе 116 километров. Так как центр взрыва на высоте 50 километров, то в проекции на земную поверхность - это 104 километра. Ударная волна наносит серьёзный вред в ещё меньшем радиусе - максимальные её значения вообще до поверхности не дойдут, ослабнут по дороге. Таким образом каждый импактор выжигает зону в 8495 квадратных километров. Но без побочных эффектов суперторнадо и обширных испарений.
Поверхность Земли, напомним, 510 072 000 квадратных километров. Чтобы её поджарить всю, понадобится 60 тысяч импакторов. Но это при идеальном распределении секторов поражения. Реально - в несколько раз больше, так как часть импакторов прилетит в уже поражённые зоны. Но даже при этом - не будет запыления, не будет значительного испарения. Решающим терраформирующим фактором могут стать лесные пожары, но тут мы упираемся в ещё один естественный защитный фактор - облачность. Если вспышка происходит над затянутой облаками поверхностью, достаточно не смотреть вверх, чтобы выжить - яркость будет недостаточной для воспламенения чего-либо.
И самое забавное, что тут рой работает сам против себя - если он бьёт не весь целиком сразу, а один снаряд идёт за другим, то каждый успешно долетевший и устроивший кузькину маму импактор будет повышать облачность и снижать ущерб от следующего взрыва. На суше дымовую завесу обеспечат пожары, на море - облака от испарения.
Над особо горючими зонами (сухими лесами, городами с деревянной застройкой) можно и искусственно облака создать за несколько часов до удара, чтобы избежать помощи пришельцев в этом деле.
Всё это, напомним, при условии, что перехватчики успешно сделают свою работу. Импактор, долетевший одним куском, пробивает и облака, и всё остальное, изрядно трясёт поверхность, разрушая убежища, портит почву и вытягивает в небо кучу пепла/пыли/пара.
А основная прелесть такого щита - в том, что он многоразовый. Шестьдесят тысяч импакторов уничтожат шестьдесят тысяч перехватчиков. Из 56 миллионов. Этот расход ничтожен. Основную массу можно собрать и снова запустить, как только системы дальнего обнаружения покажут, что там ещё что-то летит.
Альтернативный вариант - перехватчик со внешним разгоном. Ставим в центре каждого гексагона пушку, выстреливающую в точку встречи снаряд со скоростью 300 метров в секунду. Это позволяет увеличить сторону шестиугольника до полутора километров, а площадь зоны ответственности, соответственно, до пяти квадратных километров. Снаряд-перехватчик представляет собой надувной шар в тот же метр диаметром и в тот же килограмм массой. Если для попадания в точку встречи нужна меньшая поперечная скорость (импактор пройдёт ближе к центру гексагона), выстрел производится под углом к плоскости щита. Общая масса пушки со снарядом та же, а вес всего щита падает до 56 килотонн.
Кажется, очевидное решение - поставить вместо лёгкой одноразовой газовой пушки (фактически гильзы со вставленной пулей) рельсотрон со стартовой скоростью, скажем, три километра в секунду. Зона ответственности у него возрастает в десять раз, площадь зоны - в сто... только вот облом-с, масса такой установки вместе с её энергогенератором получается точно не меньше тонны - так что по общему весу щита мы в десять раз проигрываем.
Что может противопоставить этому атакующий? Самое очевидное - направить несколько импакторов в один гексагон. Если они летят одновременно, перехватчик просто физически не сможет успеть ко всем. Если они летят один за другим, перехватчик уже уничтожен и в обороне дыра.
Но это не панацея, поскольку если несколько импакторов летят одновременно, то они выжгут один и тот же участок земной поверхности - проблемы с покрытием территории. Один взрыв в десять гигатонн наносит меньше ущерба, чем тысяча взрывов по десять мегатонн. Оверкилл получается - а количество импакторов отнюдь не бесконечное.
Если же импакторы летят один за другим, очередью, с достаточным интервалом, чтобы планета успела повернуться и подставить не пострадавшие территории, то перехватчики из соседних гексагонов могут успеть перераспределиться и закрыть дыру, немного увеличив свои зоны ответственности.