Bystroushaak's blog / Czech section / Představení / SLAM

SLAM

V padesátých letech minulého století málem vzniklo první autonomní atomové monstrum. Autonomní proto, že ho nikdo neřídil - jednou vysláno mělo křižovat svět a ničit vše nad čím přeletělo. Atomové proto, že jeho motor byl náporový ramjet poháněný nestíněným 600MW atomovým reaktorem. Monstrum proto, že mělo nést 26 vodíkových bomb a díky nestíněnému reaktoru zabíjet už pouhým přeletem. Pokud by někdy došlo k jeho vypuštění, pravděpodobně by pro lidstvo nebylo žádné zítra.

Naštěstí pro nás, budoucí generace, nebyla tato střela nikdy dostavěna. Na druhou stranu k tomu nebylo daleko a jediný důvod proč k dostavění nikdy nedošlo bylo praktické zavedení mezikontinentálních balistických střel přibližně ve stejné době.

Létající páčidlo

Od roku 1946 probíhal v USA výzkum nukleárních motorů v rámci projektu NEPA (Nuclear Energy for Propulsion of Aircraft) - atomem poháněného bombarderu. Od poloviny padesátých let pak také začal vývoj a výzkum střel s plochou drahou letu.

Studená válka probíhala plným proudem a tak si v roce 1956 podaly americké Air force žádost na atomem poháněnou, okřídlenou střelu. Ta měla být dle zadání schopná doručit atomové bomby nad území protivníka, což v té době obstarávaly pouze konvenční bombardéry.

Tak vznikl projekt SLAM - Supersonic Low Altitude Missile, do češtiny volně přeloženo jako "nadzvuková, nízko letící střela", kterému bylo přezdíváno Flying Crowbar (Létající Páčidlo).

(Obrázek pochází ze stránek http://www.bisbos.com/air_missiles_pluto.html)

Jednalo se o téměř 27 metrů dlouhou a 1.5 metrů širokou, aerodynamicky zaoblenou střelu, jenž byla schopna nést až 26 jedno-megatunových vodíkových bomb, či menší počet bomb s větším účinkem. Pohon měl být zajištěn nestíněným nukleárním náporovým motorem, což mělo několik výhod a několik nevýhod.

Mezi výhody tohoto typu nukleárního pohonu patří relativně nízká váha střely - pouhých 27 549 kilogramů, což je o dost méně, než v případě kdy by byl použit stíněný ramjet a reaktor. Další výhodou byl obrovský dosah střely, který mohl teoreticky dosahovat až 182 tisíc kilometrů, což by stačilo na více než čtyři a půl obletů země. To vše při rychlostech mezi mach 3.5 a 4.2, v závislosti na výšce.

Díky vysoké rychlosti, nestíněnému reaktoru a náporovému motoru, kde vzduch protéká přímo skrz reaktor, měla střela zabíjet a ničit už jen svým přeletem. Intenzita neutronového záření měla být dostatečná, aby zabíjela a způsobovala nemoc z ozáření v oblastech nad kterými by se pohybovala. Při rychlosti mach 3.5 ve 300 metrech výšky mala střela produkovat hluk 162dB, což mělo údajně samo o sobě stačit k okamžitému ničení budov a zabíjení lidí v okruhu stovek metrů.

Po vypuštění měla SLAM vystoupat do výšky okolo 9 kilometrů, kde se mela pohybovat až k území nepřítele. Tam by poklesla na 300 metrů, aby se vyhnula detekci pomocí radarů. Díky rychlosti by proti ní prakticky neexistovala obrana - zasáhnout něco co se k vám blíží rychlostí skoro kilometr za vteřinu a kličkuje ve třech stech metrech výšky by byl velký problém i dnes, přestože žijeme v době počítačů s frekvencemi v řádu gigahertzů a radarů s dosahem stovek kilometrů.

(Obrázek pochází ze stránek http://www.bisbos.com/air_missiles_pluto.html)

Jakmile by se střela ocitla nad cílovou oblastí, odhodila by jednu z 26 vodíkových bomb a pokračovala nad další cíl. Padl dokonce návrh, aby po odhození všech bomb létala křížem krážem nad sovětským svazem a ozářila tak tak co nejvíc lidí a nepřátelského území. Na konci své letové životnosti, která se počítala ve dnech a týdnech, měla střela provést sebedestrukci nárazem do prioritního cíle, který by zničila jednak kinetickou energií, druhak zamořila zničeným reaktorem.

Projekt byl ukončen po sedmi letech, prvního července 1964, kdy se Američani začali probouzet z nukleárního poblouznění (atomovou bazuku už jste viděli?). SLAM se tou dobou začal jevit jako moc drsná zbraň - představa střely o velikosti lokomotivy, která celé dny a týdny krouží vzduchem a hledá svého nepřítele jako jezdec apokalypsy byla nakonec moc děsivá i na tehdejší neutěšenou dobu. Panovaly obavy, že rusové budou pouhou existencí střely nuceni vytvořit podobný koncept nezastavitelné zbraně, což by nebylo dobré ani pro jednu stranu. Zároveň v té době začalo zavádění balistických střel jako prostředku odstrašování, takže nakonec byl projekt zrušen, přestože do něj byla vložena na tehdejší dobu obrovská suma peněz - 260 milionů před-inflačních dolarů.

Těsně před ukončením na SLAM pracovalo 177 inženýrů a vědců na plný úvazek, v dobách největší slávy to bylo přes 350 výzkumníků.

Konstrukce

Vývojáři střely se museli potýkat s velkými problémy, které vedly k vývoji několika technologií, jenž se používají dodnes. Střela byla postavena tak, že balancovala na samé hraně možností tehdejších možností výroby prakticky s nelimitovaným rozpočtem, což bylo do té doby něco nevídaného (uvědomte si, že šlo o padesátá a počátek šedesátých let, kdy projekt Apollo ještě nikomu nic moc neříkal).

Velký postup v té době díky střele zaznamenala metalurgie, aerodynamika, navigace a také stínění elektronických součástek proti radioaktivitě.

Tělo

Tělo střely bylo tvořeno z do té doby neznámých materiálů, schopných dlouhodobě odolávat vysokým teplotám. Ty vznikaly jednak třením se vzduchem, díky rychlosti, jakou se střela pohybovala, druhak jako produkt štěpné reakce v atomovém reaktoru.

(Obrázek pochází ze stránek http://damonmoran.blogspot.com/2008/08/project-pluto-slam.html)

Některé díly náporového motoru si sáhly až na samou hranici fyzikálních možností. Okolí výtokových trysek mělo být například pokryto zlatem, aby se zlepšilo vyzařování tepla, protože chlazení nebylo ani přes mohutný průvan dostatečné. I tak se ale počítalo s tím, že střela bude létat s některými částmi rozžhavenými do ruda. To bylo možné jen díky tomu, že neobsahovala prakticky žádné pohyblivé části.

Náporový motor

Princip náporového motoru (ramjetu) je poměrně jednoduchý:

Jedná se o otevřenou, na obou stranách zúženou komoru. Do té je na vstupu díky pohybu letounu vháněn vzduch, jenž je hned za sací rourou zpomalen pomocí překážky, čímž dochází k nárůstu tlaku. Do proudu vzduchu je vstřikováno palivo, které shoří a ohřeje vzduch, což má za následek jeho prudké rozpínání a další nárůst tlaku. Díky tomu se vzduch velice rychle dere ven, jenže vstupem to nejde (tlačí tam nově příchozí vzduch), takže uniká zúženým výstupem a dodává tak letounu energii nutnou pro pohyb a nasávání.

(Obrázek pochází z wikipedie http://en.wikibooks.org/wiki/File:Ramjet-schematic-kk-20050816.png)

Ramjety umožňují pohyb vysokou rychlostí (~mach 4), při zachování malé hmotnosti a velikosti. Na druhou stranu, díky tomu že se jedná o náporový motor je nutné nejprve urychlit letadlo či střelu na rychlost, při které vznikne dostatečný tlak vzduchu na vstupu. K tomu je zapotřebí dalších přídavných motorů, které se zapínají při vzletu a přistání.

Nukleární náporový motor

Nukleární ramjet pracuje podobně, akorát místo paliva se používá pouze teplo z reaktoru. To ohřívá vzduch, jenž se rozpíná a je tak vytlačován z komory.

Prakticky je možné zkonstruovat dva druhy nukleárních ramjetů:

Nepřímý, který je zapojený podobně jako klasická jaderná elektrárna. Reaktor ohřívá primární okruh, který ohřívá sekundární okruh, jenž ohřívá vzduch. Tento druh reaktoru byl vytvořen a uvažován pro pilotované atomové bombardéry, ale tíha stínění byla nakonec moc veliká, takže to Američané vzdali. Perličkou je, že rusové atomový bombardér měli, s relativně malým stíněním. Nebylo to díky převratnému vynálezu lepšího stínění, ale díky "dobrovolníkům".

Přímý, kde je vzduch vháněn přímo do reaktoru a zároveň slouží jako chlazení. Tento přístup je poněkud brutální, protože i když dosahuje vyššího výkonu a konstrukce je relativně lehká, jednoduchá a více/méně bezporuchová, vzduch procházející reaktorem je silně znečistěn radioaktivními prvky, které v reaktoru vznikají.

(Obrázek pochází ze stránek http://www.bisbos.com/air_missiles_pluto.html)

Pro SLAM byl zvolen přímý způsob, který byl považován za v jistém smyslu výhodu - území nad kterým střela přeletí bude zamořeno. Na druhou stranu to mělo tu nevýhodu, že střela nemohla být odpálena nad územím spojenců. U SLAMu se tedy počítalo se startem buďto na moři, nebo na poušti pomocí přídavných raket, které střelu urychlí na potřebnou rychlost.

Konstruktéři se museli vyrovnat s velkou škálou problémů, jako je nepřízeň počasí, sníh, voda a koroze, kterou slaná voda na rozpáleném těle ramjetu způsobovala. Z velké části jim to umožnila jednoduchost motoru, který neměl žádné pohyblivé díly, takže se jim to nakonec povedlo a motor byl otestován a prohlášen za připravený k letecké demonstraci. Tah motoru byl při testech úctyhodných 170 kN.

Reaktor

Jednalo se o malý kompaktní keramický reaktor, speciálně vyvinutý pro SLAM. Kódový název byl Projekt Pluto, konkrétní implementace se nazývala Tori. Reaktor byl několik let testovaný na pozemní stanici, speciálně postavené za tímto účelem.

Teplota uvnitř reaktoru dosahovala až 1400 °C a intenzita záření 4 x 1011 MEV. Jádro reaktoru bylo tvořeno 465 000 prvky paliva, mezi kterými se nacházelo 27 000 děr, jimiž protékal vzduch. Celková váha uranu v reaktoru činila 59.9 kg.

(Obrázek pochází ze stránek http://www.merkle.com/pluto/pluto.html)

Reaktor neměl stínění - žádné olovo a beton, jak je tomu zvykem u běžných, atomových reaktorů, čistě jen válec paliva zasunutý do kanálu, kterým protékal vzduch.

Pro testování reaktoru bylo postaveno speciální zařízení v poušti. Od testovací plochy vedly dvě míle dlouhé koleje, po kterých jezdil plně automatický systém (v roce 1960!), jenž reaktor po testech automaticky odvezl do demontážní haly, jelikož reaktor byl vysoce radioaktivní. Pro testy bylo použito víc než 25 mil potrubí, ve kterém se nacházel stlačený vzduch pro vytvoření dostatečného náporu na motor při simulaci ramjetu.

Navigační systém TERCOM

Díky velkému doletu bylo jasné, že SLAM bude potřebovat něco víc, než jen inerciální navigační systém (dále jen INS), který se v té době používal pro navigaci střel.

INS funguje na principu zaznamenávání změn uhlu pohybu a zrychlení, čehož lze při znalosti pozice počátečního bodu využít k navigaci v prostoru. Inerciální navigace v té době však nebyla moc přesná, jelikož využívala převážně gyroskopů, což jsou mechanické přístroje a jako takové mohou být vyrobeny pouze s limitovanou přesností. Díky tomu šlo tento systém použít pouze na relativně krátké vzdálenosti (desítky/stovky kilometrů), jelikož neexistoval mechanismus opravy informace o prostorové lokaci.

Kvůli nedostatkům v INS byl pro SLAM vytvořen systém zvaný TERCOM - TERrain COntour Matching, do češtiny volně přeloženo jako "porovnávání obrysů terénu". Ten funguje tak, že radarová anténa získává "obraz" okolního terénu - hor, kopců a údolí. Obraz je poté převeden na digitální informaci (v té době to muselo být něco relativně primitivního, protože počítače měly minimální RAM) a porovnán s uloženými vzory. Tak střela v libovolný okamžik ví, kde se nachází a nepotřebuje k tomu aktivní navigační systémy, jako je třeba GPS, který tou dobou ostatně neexistoval a navíc se dá rušit.

Data pro porovnávání jsou získávána radarovým a magnetickým mapováním ze satelitů na oběžné dráze. Z těchto dat je poté vytvořena výšková a magnetická mapa. Výšková mapa se používá při letu nad pevninou, magnetická při letu nad mořem.

(Obrázek pochází ze stránek http://www.ausairpower.net/TE-Cruise-Missiles-1985.html)

Střely využívající TERCOM většinou neobsahují mapu celé země, ale jen okolí předpokládané dráhy, navíc data z TERCOMu často slouží jen jako oprava pro interní INS. Jak to přesně bylo u SLAM jsem se nikde nedočetl. Osobně si myslím, že střela mohla obsahovat větší mapu, jelikož váha dalšího vybavení nehrála velkou roli a místa bylo v těch 26 metrech také dost. To je velký rozdíl oproti běžným střelám, kde se počítal (a počítá) každý gram, kvůli omezenému množství paliva.

I když SLAM nebyla nikdy vyrobena a vše zůstalo jen u prototypů, TERCOM je jedním z příkladů technologie, která si našla využití jinde. Dodnes se využívá spolu s dalšími systémy například ve střele Tomahawk a vlastně prakticky ve všech střelách s plochou drahou letu.

Palubní elektronika

O elektronice použité ve SLAM se mi toho bohužel moc zjistit nepodařilo. Jediné, co je jisté je, že byla speciálně vyvinuta tak, aby odolala vysoké radiaci. Některé součástky byly vyrobeny jako radiačně odolné, jiné byly odstíněny.

Je docela pravděpodobné, že technologie použité v elektronice SLAMu byly později využity v kosmu, kde je záření také nemalé.

Nepodařilo se mi zjistit podrobnosti o palubním počítači, použitém typu paměti, sběrnic atd.. S určitostí vím jen to, že se tam nějaký nacházel, protože TERCOM nemohl operovat bez něj. Počítač kromě navigace údajně uměl přijímat aktualizace povelů přes rádiové spojení, s možností autodestrukce, popřípadě navedení na jiný cíl. Od určité doby letu, či po určitém povelu se však přepnul do autistického módu, takže již nereagoval na povely z venčí, aby se střely nemohl zmocnit nepřítel.

Závěr

SLAM je mnohými považován za nejvíce smrtící zbraň, která kdy byla vyvíjena. Když jsem na ní před čtvrt rokem poprvé narazil, byl jsem fascinován. To co je na SLAMu tak děsivé není schopnost nést vodíkové bomby, ale nezastavitelnost kombinovaná s naprostou bezohledností pohonu, který spálil vše nad čím přeletěl neutronovými paprsky z nestíněného reaktoru.

Teprve tehdy jsem si uvědomil, jak zoufalí museli lidé být ve studené válce, když vynaložili miliony dolarů a spousty lidských sil na zbraň, kterou se snažili odlehčit tlak pistole na vlastní hlavě, namířením větší pistole na hlavu protivníka, v duelu, který nešlo vyhrát.

Co se během těch sedmi let honilo v hlavách vědců a inženýrů, pod jejichž rukama vznikal za neomezeného přísunu peněz přístroj tak smrtící, že na světě dodnes nemá konkurenci? Museli být určitě nadšení pokrokem, který dělali, protože o většině technologií použitých k výrobě v té době nepsali ani autoři sci-fi. Když se tak dívám na ty fotky, dochází mi, že cokoliv bylo možné, neexistovaly žádné bariery, žádné nepřekročitelné hranice. Na jednu stranu to muselo být úžasné, na druhou stranu děsivé, tak jako celý koncept SLAMu. Nedokáži si dost dobře představit morální dilema práce na naprosté špičce technologie, která mohla zničit svět.

Myslím že můžeme být jenom rádi, že SLAM nebyl nikdy dokončen, protože již jen svou existencí by změnil poměr bojových sil na jedné straně, což mohlo vést buď k válce, nebo ještě intenzivnějšímu a bezohlednějšímu zbrojení.

Odkazy:

Krátké články

Pár fotek a videí

Plastikový model SLAMu

Discovery Channel - Nuclear Airplane

Discovery Channel - Project Pluto (dokument přímo o SLAMu)

Missiles of war

Become a Patron