Розробка та виготовлення нових високоенергетичнихтвердих палив для балістичних ракет України, а також для нових керованих авіаційних та зенітних ракет, нова концепція побудови заводів спецхімії, які витримують ворожі атаки.
Це - лише частина важливих пропозицій, які в деталях готовий передати Україні доктор хімічних наук, професор Зіновій Пак, з яким поспілкувалися представники Defense Express.
Читайте також: Як дійсно SAMP/T тепер може збивати "Искандер" краще за Patriot і це пояснює, що саме зробили у РФ зі своїми балістичними ракетами
Нижче - повна версія розмови, деякі частини якої були опубліковані у окремих матеріалах:
- Чому в Україні досі немає власних балістичних ракет на 500 та 1000 км і що треба терміново виправляти, щоб врятувати "Сапсан"
- Яке паливо потрібно для української балістики, щоб летіти на 1000 км і чому його може зробити лише Україна
Хто такий Зіновій Пак
Якщо коротко, то Зіновій Пак є винахідником радянського твердого палива для найбільш потужних міжконтинентальних балістичних ракет СРСР. Він закінчив хімічний факультет Львівського державного університету у 1961 році і був розподілений до науково-виробничого об'єднання “Союз" в місті Дзержинський Московської області.
Зараз це головне підприємство оборонно-промислового комплексу Росії з назвою "Федеральний центр подвійних технологій "Союз", що спеціалізується на розробці та виробництві твердого ракетного палива, зарядів і корпусів ракетних двигунів з полімерних композиційних матеріалів, енергетичних установок на їх основі для ракетних комплексів різного призначення.
На "Союзі" Зіновій Пак працював до 1996 року, де він був і генеральним директором, і генеральним конструктором. Саме там він став творцем нових видів ракетного палива для МБР РС-12М, Тополь-М, Р-39 (перша серійна твердопаливна ракета підводного базування), РТ-23, РТ-23 УТТХ "Молодец".
Дві останні ракети були розроблені на КБ "Південне", ракети збирались на "Південмаші" у Дніпрі. Ступені ракетних двигунів з заливкою твердим паливом виготовлялись на Павлоградському хімзаводі, який зараз, зокрема, відповідає за виготовлення двигунів для РСЗВ "Вільха" та палива для української балістики - оперативно-тактичного комплексу "Сапсан".
Після керівництва підприємством "Союз" Зіновій Пак був головою ДержКом Оборонпрому Росії (1996 р.), міністром оборонної промисловості Російської Федерації (1996-1997 рр.) і генеральним директором Російського агентства з боєприпасів (1999-2003 рр). Він є автором понад 500 наукових праць і 170 винаходів.
Зараз живе в Словенії. Більш, ніж два роки тому подав документи на отримання українського громадянства. Мав неодноразові зустрічі та спілкування з представниками української влади різного рівня.
Від розробників "Сапсана" до міністра оборони та міністра стратегічної промисловості України - окрім хіба що Президента, до якого хоче звернутися з відкритим листом. "Всі кажуть, що пропозиції цікаві, важливі. Але зрушень жодних нема. Так само, як і з отриманням громадянства. А час іде...", - каже у розмові Зіновій Петрович.
Як СРСР доганяв американську ядерну МХ
СРСР у період холодної війни технологічно відставав від США у створенні міжконтинентального балістичного озброєння, особливо на етапі переходу від ракет на рідкому паливі на твердопаливні двигуни, які забезпечували більшу оперативність застосування. Зрівняти можливості вдалося лише після розробки в СРСР нового ракетного палива на основі такого елементу як амоній дінітрамид. Такого аніону в хімії не існувало до 1971 року.
"У 1971-му році ми відкрили АДНу (амоній дінітрамид) внаслідок вирішення задачі, яка була поставлена перед Інститутом органічної хімії Академії наук СРСР. Я взяв цю нову молекулу за основу і почав розробляти абсолютно новий клас ракетних палив.
У США відкрили АДНу на 20 років пізніше, але зафіксували це міжнародним патентом, чого ми не змогли зробити. Бо ця розробка в СРСР була секретною. Проте на час відкриття американцями АДНи Радянський Союзу вже налагодив промислове виробництво ракетного палива на основі АДНи, а у складі РВСН вже були нові ракети".
Нове тверде ракетне паливо виявилися більш енергетичним, ніж попередні рішення. Це дало можливість КБ "Південне" розробити нове покоління МБР і вирішити проблему технологічного відставання від США, яка стала пасткою для радянських амбіцій з огляду на "слабкість" попередніх видів ракетного палива.
На той час США та Радянський Союз підписали Договір про обмеження стратегічних озброєнь, де, серед іншого, була спільно прийнята умова, що бойова маса міжконтинентальної балістичної ракети не повинна бути більшою, ніж 104 тонни. Спочатку це не виглядало проблемою. Поки СРСР не почав створювати нові МБР, аби не відставати від США з їх ракетами МХ (зокрема, LGM-118A Peacekeeper - американська важка МБР шахтного та залізничного базування). МХ мала максимальну дальність у 9600 км, стартову масу у 88,5 тонн, а її бойова частина складалась з 10 бойових блоків, які розподілялися.
Виявилось, що СРСР не може створити свою "МХ - ракету" зі схожими параметрами. Як щодо дальності, так і щодо спроможності забезпечити оснащення ракети важкою бойовою частиною з блоками, що розподіляються. Бо на все це енергетики існуючих на той час в СРСР зразків твердого ракетного палива не вистачало. Проте перехід на тверде сумішеве паливо на основі АДНи дозволив конструкторам ракетного озброєння задовольнити військово-політичні вимоги керівництва СРСР до носіїв ядерної зброї.
Так в СРСР з'явилися комплекси шахтного базування РТ-23 та бойовий залізнодорожний ракетный комплекс РТ-23 УТТХ "Молодец" з триступеневими твердопаливними міжконтинентальними балістичними ракетами 15Ж61 (стаціонарне базування) та 15Ж60 (мобільне залізничне базування). Головний розробник ракети - КБ "Південне" (генеральний конструктор В. Уткін).
Виробник - Павлоградський механічний завод. Ці МБР мали бойову массу 104,5 тони; боєголовку з 10 блоками окремого наведення кожен потужністю 55 кілотонн (кТ) і дальність стрільби до 10 100 км. Ці МБР перебували на озброєнні у період 1989-2003 рр.
Таємниця третьої ступені "Скальпеля"
Нові комплекси РТ-23 та ракети до нього по термінології НАТО отримали назву SS-24 Scalpel. Усі вироблені 46 найсучасніших МБР стаціонарного базування "Скальпель" були розміщенні у ядерних шахтах на території України (43-я ракетна армія). Після оголошення безядерного статусу України під тиском США та Росії у ході ядерного роззброєння і вивезення ядерних б/ч до Росії утилізація ракет SS-24 Scalpel - зокрема, першої та другої ступені - відбувалася на Павлоградському хімзаводі.
Це паливо вимивалось гідророзмивом з можливістю повторного використання тільки такого компоненту як октаген, властивості якого не змінювалися в процесі розмиву. Інші складові продуктів гідророзмиву використовувались для ромислових вибухових матеріалів Але треті ступені цих ракет вивозили до Росії. Їхнє паливо мало ще більшу енергетику, ніж у першій та другій ступенях. 3-я ступінь важила 12 тонн, їх знищували у Пермі на стенді шляхом випалювання. Технологія вимивання для них була визнана неприйнятною з огляду на високу ймовірність вибуху.
У паливі для третьої ступені МБР РТ-23 та РТ-23 УТТХ "Молодец”, окрім окисника АДНи, було втілене ще одне хімічно-технологічне ноу-хау. Це поєднання АДНи і супер горючого гідриду алюмінію. Таке поєднання тривалий час вважалось неможливим. Низка наукових шкіл пробували використати гідрид алюмінію для палива, але це не вдавалося.
"Коли ми створили перше паливо на АДНІ , я подивився на гідрид алюмінію, і побачив - якщо їх "поженити", то з'являться абсолютно нові можливості. З'являється неймовірна величина. Але властивості гідриду алюмінію такі , що він надзвичайно швидко навіть при низькх температурах розкладається з виділенням водню, що неприпустимо для збереження монолітності двигуна напротязі тривалого зберігання на боєвому чергуванні ( 15-20 років). Всі прагнули, щоб гідрид алюмінія був стабільним. Щоб він не виділяв газів. А я пішов іншим шляхом. Чого його робити стабільним? Чому б цей газ не зв’язати і не перетворити в рідину? Це зняло б питання про стабільність гідриду алюмінію. І ми знайшли таку систему, таке рішення. Воно запатентоване, але закритим патентом СРСР, який зараз Росія не може застосувати на практиці через низку причин", - каже Зиновій Пак.
"Переконаний: як поєднувати гідрид алюмінію, як забезпечити високу ефективність і енергетику - все це і далі залишається секретом і складністю для низки країн, які займаються розвиток балістичних ракет. Це стосується європейських країн. Так само це стосується Південної Кореї та Туреччини. Але це можна зробити спільними зусиллями. Де від наших партнерів - фінансування, промислове та вимірювальне устаткування, від нас - знання та рішення".
Від теорії до практики
Чи прийнятні ці рішення по твердому сумешевому паливу для того, аби запровадити нові рецептури для українських оперативно-тактичних ракет типу "Сапсан" і, наприклад, в інсуючих габаритах двигуна суттєво підвищити дальність стрільби цього комплексу, або ракетних комплексів інших розробників та виробників? Так.
Чи можна використовувати ці напрацювання для спорядження, або створення нових ракет класу "земля-повітря" до зенітно-ракетних комплексів або авіаційних ракети на базі таких енергетичних твердопаливних матеріалів? Відповідь також так.
Але для переходу від теорії до практики в Україні мають бути ухвалені відповідні оргштатні рішення з відповідним фінансування щодо формування в Україна окремого КБ чи нової науково-промислової школи по твердому паливу/ вибухівці. З залученням хіміків, технологів, промисловців, структур Національної академії наук. В ідеалі цей напрям спецхімії має стати складовою двох програм: Державної ракетної програми і Програми розвитку боєприпасної галузі. Технологією виготовлення твердого ракетного пального володіють лише декілька країн у світі.
Так, дійсно, у цьому переліку є і Україна. У 2018 році повідомлялось, що Науково-виробниче об’єднання "Павлоградський хімічний завод" вперше в Україні розробило нове сумішеве тверде ракетне пальне з поліпшеними властивостями. Але це стосувалось твердого палива до ракет для ЗРК "Бук" і з того часу новин позитивних новин по цій темі більше не було.
Виготовлення ракетного палива до інших зразків озброєнь - до того ж ОТРК "Сапсан" - було пов'язане з низкою проблем, зокрема, з пошуком надійних джерел постачань окремих компонентів. Зокрема, каучука. А також з не завжди вдалими спробами використати паливо з МБР РТ-23 після гідророзмиву для "ерзац-рецептур" для повторного використання в окремих ракетних зразках, які розробляли українські підприємства ОПК.
Заряд ракетного двигуна виготовляється на базі палива. Паливо - хімічна, а заряд - механіко- математична проблема. Вирішувати їх треба системно, з орієнтацією на майбутнє - а не в форматі пожежних команд. Потенціалу лише Павлоградського хімзаводу, який зараз відповідає за серійне виготовлення низки зразків твердого палива, в сучасних умовах недостатньо для розвитку цілого напряму спецхімії.
"Деякі ракетники приїздили з України до Словенії за певними консультаціям. Аби оцінити поведінку заряду ракетного двигуна, вони також їздили до Південної Кореї і там спеціалісти їм розшифровували, як буде себе вести паливо у двигуні. Як забезпечити правильну криву з урахуванням швидкості горіння, залежності швидкості горіння від тиску, бо тиск змінюється - і тому важливо, щоб фронт горіння одночасно підійшов до теплозахисного шару корпусу двигуна. Бо якщо десь це буде швидше, то станеться пропалювання корпусу зсередини і вибух", - каже Зиновій Пак.
Такі негаразди з українськими двигунами до "Сапсану" дійсно траплялися. Тож це означає, що вже зараз - ще до формалізації окремого напрямку для розвитку спецхімії - і для КБ "Південне", і для науково-виробничого об'єднання "Павлоградський хімічний завод" - вкрай актуальним є питання розширення наукової, лабораторно-вимірювальної, технологічної та кадрової бази для покращення підготовки конструкторів і технологів, забезпечення їх необхідним арсеналом обчислювальної техніки. І це в умовах, коли ці підприємства перебувають під достатньо регулярними ракетними атаками з боку Росії.
Які заводи нам потрібні? Розпорошені виробництва, помножені на безпеку
Тут викликів перед Україною два - створення виробництв, які можуть виробляти спецхімію в умовах війни і забезпечити безпеку в ході самого процесу виробництва палива або вибухівки. Щодо виробництва ракетного палива. Радянська ракетна промисловість була побудована навколо концепції так званої "п’яної бочки". Змішування в'язкого пального-зв'язуючого і окислювача проводять в ротаційних машинах.
Де-факто, крутиться бочка, куди завантажують компоненти і за рахунок гравітації іде їхнє перемішування. Максимальна тікучість палива з'являється після тривалого змішування. Бочку треба десь 5-6 годин крутити, і ще немає гарантії, що все добре перемішалося. Потім готовою масою заповнюють корпус двигуна. Потім все це витримують деякий час при підвищеній температурі (45-70 °С) в термокамері з поступовим зниженням температури. За такою старою технологію й досі йде виробнитво ракетного палива в Росії. Такі технологічні цикли і процедури залишились у спадщину і Павлоградському хімзаводу.
Сучасні рішення, які потрібні Україні - ці біпланетарні змішувачі на 2 т палива. Які дозволяють контролювати як якість змішування, так і прискорюють інші ланцюжки виготовлення. Є розуміння, хто їх може виготовити і поставити в Україну. А як має виглядати завод в нову епоху спецхімії?
Радянська спадщина свідчить, що всі боєприпасні, порохові і підприємства спецхімії розташовані на колосальних територіях. Це пов'язано з правилами безпеки, аби обмежити наслідки можливого вибуху на окремих майданчиках чи ділянках виробництва. Як наслідок - великі площі, роз’єднуючі земляні вали, жорсткі заходи безпеки на самих майданчиках. Так, Павлоградський хімічний завод займає площу десь у 700 га. Але є розроблені рішення, де виробництво продуктів спецхімії розміщується у сферах. Вони мають 20 м у діаметрі. Висота - приблизно 20-25 м. Така сфера витримує вибухове навантаження у півтори тонни тротилу. Якщо всередині такої сфери підірвати таку масу тротила, то продукти вибуху йдуть вгору вертикально через сітку. Будівля залишається майже цілою. Стійкість від зовнішнього тиску - в межах 5-6 тонн. Фактично цю споруду неможливо зруйнувати ззовні ударами ракетним озброєнням.
Цей напрям є вкрай важливим і дозволяє визначити будівництво боєприпасних заводів чи підприємств спецхімії в Україні саме за такою схемою як перспективне. Також ця технологія мінімізує використання площі для побудови таких складних і небезпечних об'єктів.
Також можливе використання так званих об’єктів "С", де раніше зберігалися ядерні боєприпаси від тактичних та балістичних ядерних озброєнь за часів СРСР. Місця вибору цих ділянок були оптимально визначені, в цих зонах зараз можна добудовувати такі захищені виробництва спец хімії в рамках державних програм розвитку ракетної та боєприпасної сфери.
Потенціал твердих палив: електромагнітна зброя, алмази і не тільки
Спроможність виготовляти тверді ракетні палива різних рецептур - це означає мати широкий спектр можливостей. Декілька прикладів, є така розробка, що зветься МГД-генератор, або магнітогідродинамічний генератор. Це пристрій, який перетворює кінетичну енергію рухомого електропровідного середовища (плазми або іонізованого газу) в електричну енергію, використовуючи взаємодію з магнітним полем. В основному використовується для виробництва електроенергії, в тому числі в якості компонентів електростанцій. Переваги - потенційно висока потужність і ефективність. Недоліки - високі робочі температури, необхідність у потужних магнітних полях, складнощі з матеріалами та управлінням.
"Так, ми робили тверде паливо для МГД-генераторів. То є супер-наука. Бо там залучена фізика: спеціальні тверді продукти згоряння, які мають багато калію або цезію, при високих температурах іонізуються. Це все скеровується на магнітний контур. І в магнітному контурі іде генерація електричного струму. За 15 секунд роботи наш МГД-генератор на одному заряді продукує електроенергію, яка дорівнює в потужності середній теплоелектростанції. Маєте акумулятор - забрали ту енергію на акумулятор.
На базі цієї енергетики ми робили дві системи. Одна з них - це система електромагнітного метання. Двигун спрацьовує, заряджає акумулятор, акумулятор видає поштовх на електромагнітну систему. Ми досягали швидкості снаряду у 12 км на секунду з багатоствольної гармати".
З використанням твердих палив також розроблені заряди для екологічно чистих систем пожежогасіння. За цим напрямком йде робота з Австралією та США. Німеччина оплатила міжнародний патент на цю розробку. Також серед запатентованих рішень - виготовлення твердих зарядів для виготовлення штучних алмазів і виготовлення екологічно чистих зарядів для феєрверків.
Друге призначення таких МГД генераторів - це електромагітне зондування земної кори на глибини в кілометри для пошуку корисних копалин, і навіть для прогнозу землетрясіння. Не випадково наші твердопаливні генератори в 1992-1994 році закупила одна американська фірма.
Сухий залишок
1. Керівництво України має звернути особливу увагу на розвиток спеціальної хімії як окремого науково-промислового напрямку, необхідного для розвитку ракетної та боєприпасної галузі. Це потрібно для вирішення поточних потреб зі створення та серійного виготовлення твердих ракетних палив високої якості зі стабільними характеристики для різних типів зброї, вибухівки для боєприпасів; використання напрацювань у цій царині для створення систем зброї на новий приннципах; розвитку систем подвійного призначення, зокрема, МГД-генераторів, систем пожежогасіння. При цьому Україна може скористатися напрацюваннями та пропозиціями, які пропонують окремі науковці. Або, якщо хочеться йти власним шляхом, почати рух - і створювати наукові школи, групи, екосистеми. Справа не в назві, а в суті.
2. Розрахувати на допомогу провідних країн у царині чутливих технологій для розвитку власного ракетного озброєння - занадто оптимістично. Так, були прохання до США на постачання твердого палива від старих ATACMS для наших нових "Сапсанів". Позитивної відповіді для Києва не було при Байдені. Тим більше не буде при Трампі. Хоча зараз, як відомо, компанія Lockheed Martin вже серійно виготовляє балістичні ракети PrSM (Precision Strike Missile) для HIMARS як "наступник" оперативно-тактичної ракети MGM-140 ATACMS з дальність до 300 км.
У базовій версії Precision Strike Missile Increment 1 має дальність стрільби понад 500 кілометрів, але у майбутньому планується збільшити дальність вдвічі, до 1000 км. Обладнаний PrSM бойовою частиною масою 91 кг, що не дуже багато як для ракет такого класу, наприклад ATACMS може нести бойову частину вагою близько 300 кг. Проте цей показник компенсується більшою дальністю, кількістю ракет в одному пусковому пакеті та точністю. Але і старе паливо для ATACMS - недоступне для України.
Тож розробник палива для радянських МБР РТ-23 Зіновій Пак каже, що творче переосмислення рецептур палив до цих ракет може дати нові можливості нашим вітчизняним розробкам. Також це варто спробувати зробити в кооперації з нашими европейскими партнерами щодо створення енергетичних палив на базі рішень та технологій, які використовувалися в радянських балістичних ракетах і які залишаються ефективними. За словами доктора хімічних наук, "ми маємо шанс для нового технологічного ривка у створенні цілої лінійки ракетного озброєння, яке спирається на властивості високоенергетичних ракетних палив".
Як забезпечити об'єднання зусиль? Як варіант: виголосити пропозицію на черговому засіданні міністрів оборони у форматі Рамштайну щодо спільної ініціативи для розвитку української оборонної промисловості у сегменті спеціальної хімії. Форма взаємодії може бути різною, головне - аби кожна зі сторін змогла знайти для себе унікальне місце і де спільний успіх буде залежати від консолідованих зусиль усіх учасників такої ініціативи. Хоча ці проекти можна реалізувати і на двосторонньому рівні.
Галичанин Зіновій Пак, який розробив паливо для найкращих ракет Радянського Союзу, хоче отримати громадянство України і допомогти своїй батьківщині стати сильнішою у протистоянні з Росією. "Щоб мати державний суверенітет - ми повинні перш за все забезпечити боєприпасний та ракетний суверенітет. Тоді будемо мати хоч якусь гарантію безпеки".
Читайте також: Стало зрозуміло, які саме "лінкори" хоче побудувати Трамп, навіщо та у скільки це обійдеться
