Dzelzs kupola aizsardzības sistēmas vājo vietu pierādījumu skaidrojums

Redaktora piezīme: Analītiķi saka, ka, lasot lasītāju atbildi uz neseno ziņu stāstu “Izraēlas raķešu aizsardzības sistēmas neveiksme, veicot svarīgu uzdevumu”, kur Teds Postols tika citēts, sakot, ka Dzelzs kupols nav efektīvi detonējis kaujas lādiņas, bija tik negatīva un saniknoja tik daudz cilvēku, īpaši izraēliešus. , ka mēs lūdzām profesoru Postolu paskaidrot, kā viņš nonācis pie saviem secinājumiem, un parādīt savus datus. Viņš graciozi piekrita. Šis raksts atspoguļo viņa viedokli, un tas ne vienmēr ir viņa viedoklis MIT tehnoloģiju apskats — un tas neatspoguļo MIT vai kāda no tās departamentiem, laboratorijām vai centriem veiktu kolektīvu novērtējumu. (Tas ir tāpēc, ka mēs esam redakcionāli neatkarīgi no institūta.)

Ievads

2014. gada jūlija pirmajās nedēļās atkal uzliesmoja konflikts starp Izraēlu un palestīniešiem Gazā. Tas ir izraisījis jaunu liela mēroga raķešu uzbrukumu kārtu, ko Hamas sācis no Gazas, pret Izraēlas iedzīvotāju centriem. Pēdējo reizi tik liela mēroga raķešu uzbrukumi starp Hamas un Izraēlu notika 2012. gada novembrī. 2012. gada novembra konflikta laikā debesīs tika novērots liels skaits fotogrāfiju ar dzelzs kupola pārtvērēja sliedēm. Šīs kontrindikācijas atklāja, ka Iron Dome pārtvērēju līmenis bija ļoti zems — iespējams, pat 5 procenti vai mazāk.



Šajā rakstā ir izskaidrots, kāpēc debesīs fotografēto sliežu ģeometrija norāda, vai dzelzs kupola pārtveršanas mēģinājumam bija iespēja pārtvert artilērijas raķetes mērķi.

Es parādīšu datu paraugus, kas norāda, ka Iron Dome veiktspēja bija ļoti zema 2012. gada novembrī, un es parādīšu līdzīgus datus par 2014. gada jūliju, kas norāda, ka Iron Dome veiktspēja gandrīz pēc pusotra gada, visticamāk, nav uzlabojusies.

Šobrīd vēl turpinās 2014. gada jūlija datu vākšana. Taču visi manis līdz šim savāktie dati liecina, ka Iron Dome darbība nav uzlabojusies.

Viena no sarežģītākajām problēmām artilērijas raķetes pārtveršanā ir tā, ka pārtvērējam ir jāiznīcina raķetes kaujas galviņa. Ja pārtvērējs trāpīs raķetes aizmugurē, viss, kas notiks, ir izlietotās raķetes motora caurules bojājums, kas būtībā ir tukša caurule. Artilērijas raķetes aizmugures daļas bojāšana būtībā neietekmē sadursmes iznākumu. Raķetes gabali būtībā nokritīs tajā pašā apsūdzētajā zonā, un kaujas galviņa gandrīz noteikti nonāks zemē un eksplodēs. Šie fakti nozīmē, ka vienīgā jēgpilnā veiksmīgas pārtveršanas definīcija ir artilērijas raķetes kaujas lādiņa iznīcināšana. Kā tiks parādīts turpmākajā diskusijā, artilērijas raķetes kaujas lādiņa iznīcināšana ir daudz prasīgāka nekā bojājumu nodarīšana citām artilērijas raķetes daļām vai sekmīga lidmašīnas bojāšana, izraisot tās misijas neveiksmi.

Aizsargātajās teritorijās izkliedēto iedzīvotāju aizsardzībai pret šādu raķešu uzbrukumu radītajiem draudiem ir jāietver aizsardzība pret krītošiem gružiem, kas var radīt nopietnus ievainojumus personām, kuras neatrodas aizsargājamās patversmēs.

Kā es apspriedīšu vēlāk šajā rakstā, Izraēlai patiesībā ir ārkārtīgi efektīva pretraķešu aizsardzība. Šī aizsardzība ir agrīnās brīdināšanas sistēma, kas informē cilvēkus uz zemes, ka raķete virzās viņu virzienā, un patversmes, kas ir sakārtotas tā, lai personas varētu viegli nokļūt aizsardzībā desmitiem sekunžu laikā pēc brīdinājuma. Rakstā, uz kuru ir atsauce vēlāk šajā rakstā, ir parādīts, ka Londonas bombardēšanas laikā ar V-1 un V-2 raķetēm, agrīnās brīdināšanas sekundes, ievērojami samazināja upuru un nāves gadījumu skaitu no atsevišķiem uzbrukumiem.

Konkrētajā Izraēlai vērsto raķešu uzbrukumu gadījumā lielais artilērijas raķešu kaujas lādiņu skaits ir no 10 līdz 20 mārciņām, kas padara patversmju efektivitāti vēl lielāku.

Šie divi faktori, mazais kaujas galviņu izmērs un brīdinājuma un patvēruma sistēma pilnībā izskaidro, kāpēc raķešu uzbrukumos nav cietušo.

No dzelzs kupola sliežu fotogrāfijām var novērtēt, vai dzelzs kupola pārtveršanas mēģinājums ir veiksmīgs

Vispirms parādīšu, kāpēc Dzelzs kupola pārtvērējam jātuvojas mērķa artilērijas raķetei no frontālā virziena. Pēc tam es parādīšu, ka dzelzs kupola pārtvērējam praktiski nav nekādu izredžu iznīcināt ienākošo artilērijas raķešu kaujas galviņu, ja pārtvērējs iedarbina raķeti no sāniem vai aizmugures.

Pēc tam es iepazīstināšu ar fotogrāfiskiem pierādījumiem par sliedēm debesīs, norādot, ka Dzelzs kupola pārtvērēji galvenokārt dzenāja vai iesaistījās artilērijas raķetēm sānu ģeometrijā.

Es nezinu, kāpēc Dzelzs kupoli neiesaistīja lielāko daļu artilērijas raķešu, izmantojot pareizu priekšpuses ģeometriju. Tomēr ir skaidrs, ka Iron Dome radara izsekošanas un vadības sistēma nedarbojas, jo sākotnēji tā nosūta dzelzs kupola pārtvērējus, lai pārtvertu punktus, kā rezultātā pārtvērējs nevar sasniegt pareizo ģeometriju veiksmīgai cīņai pret artilēriju. raķetes.

Es parādīšu 2012. gada novembra un 2014. gada jūlija sliežu ceļu fotogrāfijas, kas norāda, ka dzelzs kupoli joprojām darbojas neregulāri, kā rezultātā joprojām ir ļoti zems pārtveršanas līmenis.

Dzelzs kupola sliežu nozīmes novērtēšana

Lai saprastu, kāpēc Dzelzs kupola pārtvērējam jātuvojas artilērijas raķetei no frontālā virziena, ir nepieciešama elementāra izpratne par Dzelzs kupola pārtvērēju.

1. attēlā zemāk parādīts konceptuāls attēls, kurā redzams dzelzs kupola pārtvērēja priekšējais trieciens pret artilērijas raķeti Grad. Zilā punktētā līnija, kas izplūst no dzelzs kupola pārtvērēja priekšējās daļas, attēlo tā saukto lāzera drošinātāja redzamības līniju. Lāzera drošinātāja mērķis ir radīt gaismas staru, kas atstarojas no artilērijas raķetes priekšpuses, lai pārtvērējs varētu noteikt, ka mērķa artilērijas raķete šķērso pārtvērēju. Kā redzams diagrammā, kaujas galviņa Iron Dome pārtvērējā ir novietota krietni aiz drošinātāja bloka, aptuveni trīs pēdu attālumā no lāzera drošinātāja apertūras. Tas dod drošinātājam pietiekami daudz laika, lai noteiktu, kur atrodas mērķa raķetes priekšpuse, novērtētu, cik ilgs laiks būs nepieciešams, lai artilērijas raķetes priekšpuse izietu paralēli artilērijas raķetes kaujas galviņai, un uzspridzinātu Dzelzs kupola kaujas lādiņu.

Laika aizkave ir diezgan svarīga daudziem mainīgajiem lielumiem. Tam ir jāņem vērā ne tikai mērķa raķetes kaujas galviņas atrašanās vieta, bet arī no Iron Dome kaujas galviņas fragmentu ātrums, nokavētais attālums, Dzelzs kupola pārtvērēja neparalēlā orientācija attiecībā pret artilērijas raķeti un augstais. Dzelzs kupola pārtvērēja un artilērijas raķetes garāmbraukšanas ātrums.

2. attēlā parādīts, kā fragmenti pārvietojas, pieņemot, ka Iron Dome pārtvērēja un artilērijas raķetes šķērsošanas ātrums ir aptuveni 1200 metri sekundē un fragmenti no Dzelzs kupola kaujas lādiņa tiek projicēti ar ātrumu aptuveni 2100 metri sekundē perpendikulāri Dzelzs kupola pārtvērējs. Tā kā Dzelzs kupola pārtvērējs pārvietojas ar ātrumu 1200 metri sekundē attiecībā pret artilērijas raķeti, fragmentu sānu ātrumam 2100 metri sekundē ir jāpievieno papildu šķērsošanas ātrums. Fragmentu mākoņa neto virzienu, kā tas būtu redzams, ja novērotājs sēdētu uz artilērijas raķetes, parāda gaiši zilā bultiņa, kas iet cauri gan dzelzs kupola kaujas lādiņai, gan artilērijas raķetes kaujas galviņai.

3. attēlā parādīts rezultāts, ja viss darbojas, kā paredzēts. Tomēr ir virkne iespējamo iznākumu, kad panākumi ir ļoti iespējami, un ārpus šī diapazona panākumu iespēja krasi samazinās.

Kā redzams no bultiņas, kas 2. un 3. attēlā apzīmēta ar ātrumu 1500 metri sekundē, lielāks šķērsošanas ātrums var izraisīt būtiskas fragmentu mākoņa neto virziena izmaiņas. Tādējādi drošinātājam ir jānosaka labākais laiks kaujas galviņas uzspridzināšanai, pamatojoties uz šķērsošanas ātrumu, attālumu līdz artilērijas raķetes mērķim, kad tas iet garām Dzelzs kupola pārtvērējam, un dažādām saplūšanas aizkaves, kas saistītas ar Dzelzs kupola pārtvērēja kaujas galviņas detonēšanu.

Precīzā šķērsošanas ātruma un krustojuma ģeometrijas nenoteiktības dēļ pat ideāls drošinātājs var neizdoties artilērijas raķetes kaujas galviņā ievietot nāvējošus fragmentus.

Turklāt, ja vien attālums starp Dzelzs kupola kaujas lādiņu un artilērijas raķetes kaujas galviņu nav mazs (apmēram metrs), būs ievērojami samazināta iespēja, ka kāds fragments no Dzelzs kupola kaujas lādiņa trāpīs, caurdurs un izraisīs. artilērijas raķetes kaujas lādiņa detonāciju.

Tādējādi frontes sadursme negarantē, ka Dzelzs kupola pārtvērējs iznīcinās artilērijas raķetes kaujas galviņu.

4. un 4.A attēlā parādītas drošinātāja laika kļūmes sekas, kas gandrīz noteikti bija sadursme starp Dzelzs kupola pārtvērēju un fotogrāfijās uz zemes redzamo artilērijas raķeti. Kā redzams, apskatot 4. attēlā redzamo fotogrāfiju, apgabalā, kur raķete nokrita, ir būtiski bojājumi. Šo bojājumu gandrīz noteikti izraisīja raķetes mazās kaujas galviņas detonācija. 4A attēlā parādīts palielināts raķetes priekšējais gals, kur var redzēt caurumus izlietotajā un tukšajā raķetes dzinēja korpusā, kas atradās tieši aiz kaujas galviņas. Tāpēc šī fotogrāfija parāda piemēru tam, kas varētu būt bijis veiksmīgs dzelzs kupola pārtveršanas mēģinājums.

Šajā gadījumā ir gandrīz droši, ka artilērijas raķeti iedarbināja Dzelzs kupola pārtvērējs, kas pareizi tuvojās artilērijas raķetes priekšgalam. Diemžēl laika noteikšanas komandas no drošinātāja izraisīja to, ka sprāgstošās dzelzs kupola kaujas lādiņas fragmenti trāpīja artilērijas raķetei pēc tam, kad kaujas galviņa bija pagājusi garām. Salīdzinoši zemais caurumu blīvums artilērijas raķetes aizmugurē liecina, ka sadursmei bija arī relatīvi liels nolaišanās attālums - iespējams, vairāki metri.

Šī fotogrāfija ilustrē, kā pat tad, kad Dzelzs kupola pārtvērējs atrodas pareizā priekšējā trajektorijā, tam joprojām var neizdoties iznīcināt mērķa artilērijas raķetes kaujas galviņu.

5., 6., 7. un 8. attēlā ir parādītas detalizētas vektoru diagrammas, kas parāda, kā Dzelzs kupola pārtvērējs darbotos, ja tas iedarbotos ar artilērijas raķeti no dažādiem virzieniem. Šajās diagrammās ātrumi ir parādīti pēdās sekundē, nevis metros sekundē, kas izmantoti 1., 2. un 3. attēlā.

5. attēlā parādīts gandrīz priekšpuses sasaistes virziens (atkal ņemiet vērā, ka visi vektoru ātrumi tagad ir pēdās sekundē). Rūpīgi pārskatot sadursmes ģeometriju, tiks atklāts, ka pat mēreni šķībs pietuvošanās ārpus frontes virziens krasi samazinās iespēju, ka uz artilērijas raķetes kaujas galviņas varētu tikt izsmidzināti fragmenti no Dzelzs kupola kaujas lādiņa. Tādējādi tas parāda, ka priekšējā ģeometrija ir ļoti jutīga pret nelielām ārējām kļūdām, kuras varētu būt galvenās vadības sistēmas kļūmes, kas radušās dzelzs kupola pārtvērēja vadībā un kontrolē.

Šī konkrētā diagramma (5. attēls) parāda, cik svarīgi galvenajai vadības un kontroles sistēmai ir novietot pārtvērēju pareizajā vietā, pirms tas sāk faktisko tuvināšanas procesu pret mērķa artilērijas raķeti.

6., 7. un 8. attēlā parādītas detalizētas vektoru diagrammas pārtvērēju iedarbībām, kas tuvojas mērķa artilērijas raķetei no sāniem vai no aizmugures. Rūpīga drošinātāju sensora staru kūļa ģeometrijas un dzelzs kupola kaujas galviņas fragmentu izsmidzināšanas modeļa pārbaude liecina, ka ar šāda veida iesaistīšanos ir divas ļoti nopietnas problēmas.

Pirmkārt, ja drošinātājs uztver artilērijas raķeti, tas nevar noteikt, kur atrodas kaujas galviņa uz artilērijas raķetes. Otrkārt, ir gandrīz droši, ka pat tad, ja drošinātājs uzspridzinās nejauši laikā, kad kaujas galviņa varētu atrasties Iron Dome kaujas lādiņa izsmidzināšanas shēmā, attālums starp Dzelzs kupola kaujas lādiņu un artilērijas raķetes kaujas lādiņu gandrīz visos apstākļos būs tāds pats. ļoti liels, kā rezultātā artilērijas raķetes kaujas galviņas atrašanās vietā ir ļoti zems fragmentu blīvums. Ņemot vērā nelielo fragmentu skaitu, ko var izkliedēt ar Iron Dome kaujas galviņu, tas nozīmē, ka ir ļoti liela iespēja, ka neviens fragments netrāpīs kaujas galviņai. Šo situāciju vēl vairāk apgrūtina tas, ka kaujas galviņas projicētais laukums ir ļoti mazs, jo tas tiks sastapts no priekšpuses vai aizmugures, nevis no sāniem. Turklāt, ļoti iespējams, lauskas ietriecas metāla virsmās, kas atrodas ļoti zemos slīpuma leņķos attiecībā pret fragmentu kustības virzienu. Tā rezultātā fragmenti mēdz atlēkt no čaumalas vai gandrīz nenodot enerģiju uz mērķi. Tādējādi 6., 7. un 8. attēlā redzams, ka praktiskiem nolūkiem varbūtība, ka dzelzs kupola pārtvērējs var iznīcināt iesaistītās artilērijas raķetes kaujas galviņu, būtībā ir nulle.

Ko liecina dati par Iron Dome sniegumu 2012. gada novembrī un 2014. gada jūlijā?

9., 10. un 11. attēlā redzamas sliedes debesīs, kas liecina, ka dzelzs kupola pārtvērēji mēģināja ieķerties mērķa artilērijas raķetēm, dzenoties tām no aizmugures vai uzbrūkot no sāniem.

Savienojuma ģeometrijas ir viegli nosakāmas, jo artilērijas raķetes krīt lielos pacēluma leņķos attiecībā pret zemi — iespējams, 60 līdz 70 grādi attiecībā pret vertikāli. Šis atgriešanās leņķis ir saistīts ar aerodinamisko pretestību, kas palēnina artilērijas raķeti un galu galā liek tai nokrist salīdzinoši stāvā leņķī.

12. un 13. attēlā ir redzamas fotogrāfijas, kuras, domājams, ir uzņemtas 2014. gada jūlijā. Esmu atradis 2012. gada novembra fotogrāfijas, kurām ir kļūdaini marķētas, ka tās ir no 2012. gada jūlija, tāpēc es pašlaik pārbaudu, vai savāktās fotogrāfijas patiešām ir uzņemtas norādītos laika posmus. Šīs divas fotogrāfijas ir pārbaudītas kā no 2014. gada jūlija.

14. attēlā ir parādīts ļoti aptuvens aprēķins, kas balstīts uz maniem novērojumiem 2012. gada novembrī, kad es redzēju, iespējams, ne vairāk kā 10–20 procentus no dzelzs kupola sliežu ceļiem, kas norādīja uz saķeres ģeometriju, kas bija priekšpusē.

Kā parādīts veiktspējas aprēķinos, ja pieņemam, ka iesaistīšanās ģeometrija un 20 procenti no iesaistīšanās bija priekšpuse, tad tobrīd es aprēķināju, ka SCUD kaujas lādiņa iznīcināšanas iespējamība varētu būt no 0,3 līdz 0,6. Tādējādi, ja visu citu darbību rezultātā pārtveršanas iespējamība būtu nulle, pārtveršanas ātrums būtu aptuveni

0,2 × (0,3 vai 0,6) = 0,06 līdz 0,12

Tas ir pārtveršanas rādītājs, kas definēts kā artilērijas-raķetes kaujas lādiņa iznīcināšana, no 6 līdz 12 procentiem.

Mans labākais aprēķins ir tāds, ka mazāk nekā 20 procenti no saderināšanās gadījumiem, par kuriem man izdevās iegūt datus, faktiski bija priekšpusē, un man nav informācijas par faktiskajiem garām attālumiem vai to, vai iesaistīšanās mēģinājuma ģeometrijas bija tuvu pretparalēlām. Tādējādi apgalvojums, ka Iron Dome pārtveršanas veiktspēja, šķiet, ir 5 procenti vai mazāka.

Šāda aprēķina paraugs ir parādīts 14. attēlā.

Kāpēc Izraēlas upuru skaits raķešu uzbrukumos ir tik mazs?

Žurnālā publicēts raksts Daba 1993. gadā pievērsās debatēm par Patriot pretraķešu aizsardzības darbību 1991. gada Persijas līča karā. Toreiz tika izvirzīti tie paši jautājumi — kāpēc postījumi bija tik zemi un kāpēc bija tik maz upuru? (Tagad visi ziņojumi liecina, ka SCUD uzbrukumu tiešās ietekmes dēļ bija tikai viens upuris. Šo negadījumu izraisīja raķete Patriot, kas nogāzās zemē, mēģinot pārtvert SCUD raķeti.)

SCUD uzbrukumu gadījumā Izraēlā tika palaists daudz mazāk raķešu (varbūt aptuveni 40), taču raķešu kaujas galviņas bija daudz lielākas - aptuveni 500 mārciņas. Neskatoties uz to, daudzas SCUD kaujas galviņas nokrita atklātās vietās, nodarot salīdzinoši nelielu kaitējumu. Gadījumos, kad kaujas lādiņas nokrita pie ēkām, civilās aizsardzības pasākumi būtībā pasargāja iedzīvotājus no SCUD ietekmes sekām.

15., 16. un 17. attēlā redzami zaudējumi Izraēlā artilērijas raķešu uzbrukumos 2012. gada novembrī un 2014. gada jūlijā. Kā redzams, pārbaudot fotogrāfijas, pat tad, kad raķetes trāpa ēkām, bojājumiem ir tendence būt diezgan lokāliem. Tas nenozīmē, ka cilvēki raķešu uzbrukuma zonā netiktu ievainoti vai nogalināti, ja viņi atrastos pietiekami tuvu trieciena vietai, taču ir ļoti skaidrs, ka kaujas galviņas nav pietiekami lielas, lai izraisītu upurus vai nāvi tiem, kuri ir pienācīgi pajumti.

Turpretim 17. un 18. attēlā parādīti bumbu uzbrukumu rezultāti Gazā 2014. gada jūlijā. Precīzs bumbu iznākums nav zināms, taču šķiet, ka tie, iespējams, ir 1000 līdz 2000 mārciņu kategorijā. Šādos gadījumos mēģinājumi nodrošināt iedzīvotāju pajumti var izrādīties neveiksmīgi, jo dažas patversmes var izturēt tādus postījumus, kādus varētu nodarīt tik lielas bumbas.

Tātad tas atkal parāda, ka artilērijas raķešu kaujas galviņu mazais izmērs un spēja ātri brīdināt iedzīvotājus par šīm mazajām kaujas galviņām ir ārkārtīgi spējīga aizsardzība, kas darbojas daudz efektīvāk nekā dzelzs kupols.

Teodors Postols ir MIT zinātnes, tehnoloģiju un sabiedrības programmas zinātnes, tehnoloģiju un nacionālās drošības politikas profesors.

1. attēls

2. attēls

3. attēls

4. attēls

4A attēls

5. attēls

6. attēls

7. attēls

8. attēls

9. attēls (2012. gada novembris)

10. attēls (2012. gada novembris)

11. attēls (2012. gada novembris)

12. attēls (2014. gada 10. jūlijs)

Ceturtdien virs Sderotas tiek notriektas divas raķetes. (Fotoattēlu kredīts: Mitch Ginsburg / Times of Israel)

13. attēls (2014. gada 8. jūlijs)

Attēls uzņemts otrdien, 8. jūlijā

14. attēls

15. attēls

16. attēls

Sdotnegevas apgabala padomē netālu no ceļa uzsprāga raķete, nodarot bojājumus ceļam, taču nav cietuši. (2014. gada jūlijs)

17. attēls

Uzbrukušās govju kūts jumts

Dzelzs kupols arī pārtvēra raķeti, kas tika palaista Netivotas pilsētā valsts dienvidos, arī Gazas reģionā. Ašdodas apgabalā aptuveni 10 govis gāja bojā un daudzas citas tika ievainotas, kad raķete trāpīja vietējā mošavā govju kūtī, sacīja iedzīvotāji.

18. attēls

19. attēls

paslēpties