고요한 아침, 깊은 산속의 벙커나 원양으로 향하는 잠수함의 발사대에서 여러 개의 대륙간 탄도 미사일이 거대한 불덩어리와 함께 하늘로 치솟았다고 상상해 보십시오. 몇 분 안에 그들은 음속의 20배 이상으로 가속되어 대기권을 빠져나와 조용한 우주 가장자리로 들어갈 것입니다. 그리고 그들의 마지막 목적지는 바로 여러분 발 앞에 있는 도시입니다.
목표물에 접근한 후 수십 마하의 고속으로 다시 대기권에 진입해 약 1분 뒤 착륙한다. 다음 몇 초 안에 수십만 톤의 TNT에 해당하는 에너지가 건물에서 폭발하여 몇 초 만에 도시 전체를 휩쓸었습니다.
현재, 당신의 유일한 희망은 극도로 복잡하고 정교한 대미사일 시스템입니다.
그렇다면 미사일 방어 시스템이란 정확히 무엇입니까? 다가오는 미사일로부터 실제로 당신을 보호할 수 있습니까? 미사일을 성공적으로 요격하려면 미사일을 찾아내고, 미사일을 고정하고, 미사일을 파괴하는 세 가지 작업이 필요합니다.
이것이 인류 역사상 최초의 미사일 방어 시스템, 소련의 '시스템 A'이다.
그 중 높이 8m, 길이 150m에 마치 댐처럼 생긴 이 거대체가 그 '눈'인 다뉴브-2 장거리 레이더 경보소다.
그 임무는 미사일의 위치를 찾는 것입니다.
탐지 범위 1,200km 내에서 미사일이 발견되면 '다뉴브-2'가 가장 먼저 대응해 1km 내 표적의 대략적인 방향을 표시하고 미사일의 대략적인 높이와 초기 속도를 계산해 이 예비 데이터를 지휘본부로 전송한다.
다음으로는 직경 4.65m의 레이더 3개가 인계됩니다.
지휘본부로부터 데이터를 받은 후, 그들은 세 각도에서 5미터 이내의 정확도로 미사일의 위치를 고정할 것입니다.
이 데이터를 바탕으로 날아오는 미사일의 궤적과 최적의 요격 경로를 계산해 발사대에 지시를 보낸다. 마지막으로 요격미사일은 유도레이더의 유도에 따라 미리 설정된 궤적을 따라 다가오는 미사일을 향해 돌진한다.
그러나 이 모든 것은 1960년대에는 거의 상상할 수 없는 일이었습니다. 당시에는 그러한 시스템을 구축하기 위해 "미사일 찾기"의 첫 번째 단계조차 거의 불가능했습니다.
당시 레이더 기술은 상당히 성숙했지만 주로 항공기용으로 설계되었습니다.
항공기에 비해 미사일을 잠그는 것이 훨씬 더 어렵습니다. 제2차 세계대전 당시 독일의 폭격기 슈투카(Stuka)의 레이더 반사 단면적은 약 10제곱미터에 달했습니다. V-2 미사일의 반사면은 0.1제곱미터에 불과하다. 이는 레이더의 에코가 항공기 에코의 강도가 1%에 불과하다는 것을 의미합니다.
더욱 문제가 되는 점은 미사일이 항공기보다 훨씬 빠르기 때문에 레이더가 신호를 포착할 수 있는 창이 더 짧다는 것입니다.
미사일을 찾아내려면 당시 가장 발전된 대공방어 레이더보다 수십 배나 높은 탐지 능력이 필요했다. 게다가 당시 미사일에 대한 사람들의 이해도 상당히 제한적이었습니다. 미사일을 전문으로 하는 기술자라도 대부분의 지식은 발사 방법과 타격 방법에 집중되어 있습니다.
대미사일 시스템의 가장 큰 관심사인 궤도 추적에 대해서는 연구가 거의 공백 상태다. 미사일 탄두의 반사 특성조차 아직 이해되지 않았습니다.
따라서 소련 공산당 중앙위원회가 프로젝트 설립을 결정했다고 해도 여전히 대미사일체계 개념의 타당성에 의문을 제기하는 학자급 전문가들이 많다.
나중에 가가린을 우주로 발사한 유인 로켓의 아버지인 코롤레프조차 기술적으로 현재나 미래에 효과적인 미사일 방어 시스템을 구축할 가능성이 없다고 공개적으로 밝혔습니다.
게다가 미사일 데이터 자체도 일급비밀이다. 미사일 전문가들은 관련 정보에 매우 신중하며, 미사일 연구팀에 핵심 데이터 제공조차 거부했다.
이런 상황에 직면한 대미사일 시스템 연구를 담당하는 제30실험설계국은 다소 조잡한 해결책을 내놓았다.미사일의 궤적을 모르기 때문에 더 많은 미사일을 발사하여 레이더에 어떻게 나타나는지 확인하십시오.
Kisunik 소장의 지휘 하에 제30 설계국은 카자흐스탄의 미사일 발사대 근처에 РЭ-1과 РЭ-2라는 두 개의 실험용 레이더 기지를 건설했습니다.
그리고 1년 넘게 두 레이더로 매일 하늘에 떠 있는 미사일을 응시하게 했고, 기록된 에코 신호를 경위의, 카메라, 미사일 헤드 회전 센서의 원격 측정 정보 기록과 비교하고 레이더에 있는 미사일의 신호 구조를 조금씩 분석했다.
반복적인 관찰과 비교를 통해 Kisunik 팀은 마침내 미사일의 완전한 레이더 특성을 파악했습니다. 마침내 1957년에 РЭ-2 레이더가 공중에서 R-2 미사일을 성공적으로 추적했습니다.
이러한 데이터를 기반으로 엔지니어들은 수천 킬로미터 떨어진 곳에 있는 미사일 추적을 탐지할 수 있는 "Danube-2" 장거리 레이더 경고 스테이션을 추가로 개발했습니다.
동시에 Kisuniko가 추진한 "삼각 측량 방법"도 레이더 성능 문제를 성공적으로 해결했습니다.
소위 삼각측량은 단순히 세 사람이 서로 다른 방향에서 하늘의 동일한 미사일을 가리키는 것과 같습니다. 우주에서 세 시선의 교차점이 표적의 위치입니다.
표적이 정밀 측정 범위에 들어가면 3개의 레이더가 동시에 켜져 우주에서 미사일의 정확한 좌표를 측정합니다. 이때 대미사일체계연구팀은 마침내 필요한 스킬포인트를 모두 클릭해 미사일의 위치를 파악했다.
그렇다면 완전한 미사일 방어 시스템을 구축하기 전에 마지막 질문이 하나 남았습니다. 어떻게 미사일을 격추시킬 것인가 하는 것입니다.
비행이 끝날 때 미사일의 속도는 일반적으로 초당 3~4km에 이릅니다. 요격미사일 자체의 속도는 거의 이 수준이다.
이러한 속도에서는 미사일이 레이더의 정확한 탐지 범위에 진입한 후 발사되어 요격되는 데 걸리는 시간이 불과 몇 분에 불과합니다. 이 몇 분 동안 미사일 방어 시스템은 두 미사일의 미래 교차점을 계산해야 할 뿐만 아니라 요격체가 해당 위치로 정확하게 비행할 수 있도록 요격체의 비행 궤적을 지속적으로 수정해야 합니다.
그것은 수백 킬로미터 떨어진 곳에서 두 개의 총알을 동시에 하늘로 발사한 다음, 공중에서 서로 정확히 맞히도록 요구하는 것과 같습니다. 어려움을 상상할 수 있습니다.
따라서 소련 엔지니어들은 미사일 정확도를 향상시키는 데 에너지를 소비하지 않고 보다 "비용 효율적인" 솔루션을 선택했습니다.요격기에 특수 조각화 탄두를 장착하세요.
탄두에는 탄화텅스텐으로 코팅된 직경 24mm의 폭발구 16,000개가 들어 있습니다. 요격체가 목표물에 접근하면 탄두가 공중에서 폭발해 수만 개의 고속 금속 파편을 목표물 방향으로 방출해 70m가 넘는 거대한 부채꼴 형태의 킬존을 형성한다.
이는 훌륭한 저격수를 트롤로 바꾸는 것과 같습니다. 1961년 3월 4일, 소련은 인류 역사상 최초로 진정한 미사일 요격 시험을 실시했습니다.
이번 실험에서는 파편탄두를 장착한 V-1000 요격미사일이 레이더와 컴퓨터의 유도를 받아 미리 정해진 요격지점을 향해 날아갔고, 최종적으로 지상 25㎞ 상공에서 R-12 미사일을 격파하는 데 성공했다.
그럼에도 불구하고 소련은 여전히 안전하지 않다고 생각했습니다.
이후 실전배치된 A-35 대공방어체계에서는 간단히 핵탄두로 교체됐다. 핵폭발의 충격파, 방사선, 고에너지 입자로 인해 직접 형성된 초대형 AOE는 수 킬로미터 안에 있는 모든 것을 들어 올려 올렸습니다. 그야말로 '대포로 모기를 잡는다'는 느낌을 줍니다.
정확한지 묻지 말고 불가능하다고만 말씀하세요. 소련 고위 관리들은 이 결과에 매우 만족했고, 곧 이를 '고속 대미사일 무기'라는 이름으로 붉은 광장 군사 퍼레이드에 투입했다.
흐루시초프는 또한 프라우다(Pravda)에서 "우리의 로켓은 이제 우주에서 파리를 공격할 수 있다"고 자랑스럽게 선언했습니다.
그러나 비록 수종이 직접 나서서 대승을 거두었지만, 인류 역사상 1세대 대미사일 시스템으로서 A-35는 사실 여전히 치명적인 문제를 안고 있다.
우선 이 시스템에서는 요격미사일 자체가 독립적인 컴퓨팅 능력을 갖고 있지 않다. 모든 궤도 계산과 유도 제어는 지상 레이더와 지휘 센터에 의존합니다. 핵폭탄은 깨끗하게 폭발할 수 있지만, 폭발 시 발생하는 전자기 펄스는 적의 미사일을 간섭할 뿐만 아니라 우리 주파수 대역을 무차별적으로 공격하게 됩니다.
이는 작은 "홍수 시스템"과 같습니다. 일단 폭발하면 모든 사람은 총검만 할 수 있습니다. 실험에서는 대미사일 공격을 하는 동안 자신의 레이더와 통신 시스템이 오프라인 상태가 되는 상황이 있었습니다.
이때 지역 영토에서 싸우는 수비수들은 자체 핵폭탄으로 인해 눈이 멀었고 대 미사일 시스템은 중단 될 수밖에 없었습니다. 그러나 수천 킬로미터 떨어진 공격자들은 전혀 영향을 받지 않고 또 다른 미사일을 발사할 수 있습니다. 둘째, 요격 고도는 약 25km에 불과합니다.
이때 탄두는 마하 20을 넘는 속도로 최종 다이브 단계에 돌입했고, 요격 시스템의 기회는 단 한번뿐이다. 일단 비워지면 미사일은 몇 초 안에 직접 착륙합니다. 전체 시스템에는 오류가 발생할 여지가 거의 없습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 현대의 미사일 방어 시스템은 많은 수정을 거쳤습니다.
한편으로, 현대의 미사일 방어 시스템은 더 이상 지상 레이더에 전적으로 의존하지 않습니다. 대신 '눈'과 '뇌'의 일부를 요격 미사일에 직접 설치해 미사일이 표적 근처로 날아간 뒤 공격할 대상을 판단할 수 있도록 했다. 유명한 패트리어트 대미사일 미사일이 전형적인 예이다.
레이더와 컴퓨팅 모듈이 내장되어 있고 측면에는 궤도 변경을 위한 제트 장치가 장착되어 있다. 지상 레이더는 날아오는 미사일을 탐지하면 먼저 표적의 방향과 궤적을 대략적으로 지적해 근처로 보낸다.
이후 미사일 앞부분의 레이더가 활성화돼 위성과 협력해 표적을 보다 정확하게 식별한다. 마지막으로 계산 모듈은 궤적을 다시 계산하고 로켓의 제트 장치를 시동하여 요격 방향을 조정하고 최종적으로 요격을 완료합니다.
또한 이 시스템의 정확성 덕분에 Patriots는 더 이상 800 AOE 공격의 자체 손상을 입히거나 폭발성 탄두를 운반하는 핵폭탄이 필요하지 않습니다. 물리적 공격에만 의존하여 다가오는 미사일을 격파할 수 있습니다.
다른 한편, 사람들은 마지막 순간에 "작전을 벌이는 것"보다 전장을 전진시키고 미사일의 초기 비행 중간 단계에 주의를 돌리는 것이 더 낫다는 것을 깨달았습니다.
중간 부분은 가장 긴 시간, 가장 작은 속도 변화, 가장 안정적인 비행 경로를 갖습니다. 따라서 미사일 방어 시스템은 더 먼 거리에서 표적을 탐지할 수 있으며 요격 창을 계산하고 요격체를 발사하는 데 더 많은 시간을 가질 수 있습니다. 이로 인해 대미사일 미사일에 더 많은 시간이 걸리고 오류 허용 범위가 더 커졌습니다.
그러나 중간단계 대미사일에도 문제는 있다. 이 단계에서 미사일은 너무 높이 날아가 거의 공기가 없는 대기권을 벗어났습니다. 지상에서 수십 킬로미터 위에 있는 최종 탄두의 경우 공기 저항의 영향을 받아 모양과 부피가 다른 물체의 속도 곡선이 다릅니다.
레이더는 이러한 특성을 바탕으로 탄두를 정확하게 찾아낼 수 있습니다.
그러나 대기권 밖에서는 공기 저항이 사라져 레이더의 눈으로 볼 때 미사일 탄두의 비행 궤적이 금속 조각의 비행 궤적과 거의 동일합니다. 방어 측의 대미사일 미사일 수는 항상 제한되어 있습니다. 일반적으로 높은 차단율을 보장하려면 세 발 중 적어도 한 발은 막아야 합니다.
이 전투 피해 비율에서는 Hafk조차도 레이더에 있는 모든 미사일을 격추할 만큼 많은 로켓을 보유하지 않습니다.
따라서 우주에서 실제 탄두를 찾기 위해 레이더 탐지를 기반으로 하는 최신 중도 미사일 시스템에는 적외선 이미징 및 광학 인식과 같은 다중 대역 및 다중 시스템 탐지 방법도 통합되어 있습니다.
단지 "명확하게 보는 것"만으로는 충분하지 않습니다. 중거리 대미사일은 우주에서 유연하게 기동할 수 있는 능력도 갖춰야 한다.
수천 킬로미터 거리에서는 계산 오차가 천분의 1에 불과하더라도 결국에는 수십 킬로미터 정도 벗어날 수 있습니다. 이를 위해서는 요격 미사일 자체가 우주에서 '볼' 수 있을 뿐만 아니라 유연하게 '이동'할 수 있어야 합니다. 그리고 이는 중거리 대미사일인 외기권 요격체 EKV의 핵심 구조에 달려 있다.
주 로켓이 요격체를 미리 정해진 궤도로 보내면 위성 발사처럼 부스터를 모두 버리고 작은 요격체 유닛만 남는다.
벡터 노즐을 갖춘 추진 시스템, 탄두를 파괴하는 탄두, 표적을 추적하는 탐사선 등 세 부분으로 구성된다. 그것은 매우 빠르게 날아가는 위성과 같습니다. 전단에 위치한 적외선 탐지기와 광센서는 최종 단계에서 표적을 확인하는 역할을 담당한다.
목표가 고정되면 내부 컴퓨팅 모듈은 두 목표의 상대적 위치와 속도를 실시간으로 계산하고 향후 교차로를 예측합니다. 마지막으로, EKV에 장착된 추진기는 비행 방향을 신속하게 조정하고 요격체의 궤적을 올바른 위치로 "파괴"합니다.
오늘날의 미사일 방어 시스템은 더 이상 단일 요격체나 레이더에 의존하지 않고 여러 계층과 방법을 결합한 방어 네트워크에 의존합니다.
저궤도 적외선 조기경보위성, 장거리 위상배열 레이더 등으로 구축된 인지 네트워크를 통해 미사일 발사 초기 단계에서 조기 탐지가 가능해 다단계 요격을 위한 충분한 시간과 데이터 지원을 제공한다.
미사일 비행 말미에는 백업으로 고고도 터미널 요격에 더 중점을 둔 시스템도 있다. 하지만 그렇다고 해도 100% 성공할 수는 없습니다. 창과 방패 사이의 군비 경쟁은 오늘날까지 계속되고 있으며 결코 결정되지 않을 수도 있습니다.
그러나 나는 여전히 인류가 더 이상 그것을 필요로 하지 않는 날이 오기를 진심으로 희망합니다. 비록 그것이 10억분의 1일지라도 말입니다.