будет один лазер, дающий несколько импульсов в разных направлениях, с помощью активных диэлектрических зеркал или другой активной оптики. В этом случае, вес всего оборудования может быть снижен до сотен граммов, и в свёрнутом виде такая станция поместится в банку для газировки.
Время пролёта микроснаряда через измерительно-корректирующую систему будет порядка десятков микросекунд, что более чем достаточно, чтобы многократно измерить его координаты и осуществить необходимые корректирующие воздействия.
Точность определения координат может быть очень грубой, до сантиметров, что в принципе позволяет использовать менее точные измерители, чем лазерные, но в этом нет необходимости. Измерять скорость снаряда вообще не требуется, только фактическое отклонение от траектории.
Само корректирующее воздействие на снаряд осуществляется за счёт сублимации материала покрытия боковой поверхности при нагреве лазерным импульсом, и здесь нет сложностей, кроме, быть может, обеспечения устойчивости положения снаряда при боковых толчках и несимметричной потере массы. Если цилиндрический снаряд будет вращаться, то можно нанести на него маркеры, позволяющие отслеживать угол поворота, и равномерно распределять воздействия по всей боковой поверхности. Альтернативой может являться сферический снаряд, которому вообще безразлично, в каком он положении.
Величина однократной корректировки поперечной скорости зависит от отклонения, и максимально (для первых 1–2 колец) может составлять порядка 10–20 см/с. После 1–2 корректировок (если делать их аккуратно) погрешность скорости должна уменьшиться в 10-100 раз, то есть до 1 см/с, а после прохождения 3–4 корректировочных колец она уменьшится до границы статистического шума, вызванного погрешностью положения самих колец, неучтённым влиянием силовых полей, солнечного света и т. д.
Первые 1–2 кольца должны располагаться достаточно близко друг к другу и к пушке, с интервалом менее 100 км, но потом погрешность направления уменьшится на 1–2 порядка, и расстояние между следующими кольцами можно будет увеличить до 1000 км и более.
Величина корректировок скорости снаряда для первых двух колец составит порядка 10 см/с, для третьего и последующих менее 1 см/с, т. е. 2–3 микрограмма сублимируемого вещества на одну корректировку, что позволит осуществлять корректировку десятки тысяч раз, и при расстоянии между кольцами 1000 км, такая цепочка может достать до Марса. (или ещё дальше, так как в межпланетном пространстве интенсивность возмущений траектории снаряда будет небольшой, и расстояние между корректировками траектории можно увеличить). При этом масса всей системы составит всего несколько тонн, при пропускной способности до 10 кг снарядов в секунду.
Надо учитывать один момент, связанный с отдачей, получаемой самими корректировочными кольцами при воздействии на снаряд.
Лазерный луч, направляемый на снаряд, никакого заметного импульса не несёт; но газы, истекающие с поверхности снаряда при сублимации, будут частично (примерно на 1 %) попадать на конструкции самого кольца, и передавать ему несимметричный импульс, небольшой, но всё же заметный.
Если при каждой корректировке скорости с поверхности снаряда испаряется 3 мкг вещества со скоростью 3 км/с, и 1 % этого газа далее передаёт кольцу не скомпенсированный радиальный импульс, то после пролёта 1000 снарядов кольцу может быть передан импульс 30 мкг газа, что придаст кольцу дополнительную радиальную скорость до 1 мм/с. Это не много, но если эту величину не контролировать, то за минуту наберётся погрешность дрейфа больше метра. В любом случае, корректировочное кольцо должно иметь средства для точного позиционирования и микро корректировок собственного положения и скорости.
С другой стороны, добавочным импульсом, получаемым кольцом при отдаче, можно управлять. Если на самом кольце разместить по кругу маленькие регулировочные плоскости, размером с крыло бабочки, то регулируя их положение можно произвольно изменять силы, действующие на кольцо при истечении газов из его центра. Таким образом можно не только компенсировать силу отдачи, но и маневрировать в некоторых пределах, точно регулируя взаимное расположение колец в цепочке вообще без использования собственных микродвигателей, точнее используя всё кольцо как сопло двигателя, а сублимацию вещества с пролетающих микро снарядов в качестве топлива. При этом частично отпадает необходимость во внешних устройствах для измерения смещения колец относительно траектории, так как сами снаряды несут информацию об этом смещении, хотя и с некоторым дополнительным шумом, который может быть подавлен статистическими методами для извлечения точных координат самого кольца.
Поскольку мы пока не планируем межзвёздные перелёты — нам бы до Марса добраться — то настолько длинная цепочка корректировочных станций пока не нужна. Чтобы разгонять космические аппараты в пределах 20–30 тысяч километров от Земли, достаточно будет всего нескольких десятков корректировочных станций, которые перед запуском поместятся в одном достаточно большом чемодане.
Правда, в гравитационном поле Земли всё несколько сложнее, чем в идеальном сферическом вакууме, который мы рассматривали до сих пор.
Во-первых, снаряды при скорости 20–30 км/с будут лететь явно не по прямой, а по более или менее искривлённой ветви гиперболы. Соответственно, вдоль этой траектории должны находиться корректировочные станции.
Во-вторых, они вообще не смогут там находится, в смысле висеть неподвижно неограниченно долго, а сами должны двигаться по эллиптическим траекториям вокруг Земли. В результате, мы конечно можем в какой-то момент времени идеально выстроить все станции вдоль любой нужной кривой; но через некоторое время они уйдут с неё.
Есть разные варианты, как можно удерживать корректировочные станции на нужной кривой достаточно долго, или даже бесконечно.
На достаточно большом удалении от Земли, или в межпланетном пространстве, где ускорение свободного падения не превышает нескольких сантиметров в секунду (точнее, разность приливных ускорений между разными станциями), можно прямо динамически удерживать их на нужных местах. Это, правда, требует затрат топлива; но во время работы корректировочных станций, когда есть отдача от снарядов, это не требует затрат топлива, мы уже этот момент поясняли. Ускорение, получаемое кольцом от отдачи газов, может достигать нескольких мм/с, а при необходимости его можно специально увеличить на 1–2 порядка, так что корректировочные станции могут использовать этот ресурс для значительной корректировки и изменения положения со временем.
Но на расстояниях менее 100 тыс. км от Земли этот способ не сработает, так как ускорения слишком большие, и для такого маневрирования потребуется очень много топлива.
Здесь остаётся только 1 вариант — все станции должны двигаться по орбитам с одинаковым периодом, но разными эксцентриситетами (и возможно ориентацией осей). Тогда 1 или 2 раза за период все они будут выстраиваться точно вдоль любой нужной нам кривой. До и после этого момента они в течении некоторого времени тоже будут находится вдоль почти такой же кривой, но она будет поворачиваться и плавно изменять свою кривизну.
Даже для низких орбит, в интервале высот до 1000 км, можно подобрать такую конфигурацию синхронных орбит, чтобы, допустим, 1 раз в 2 часа все станции занимали нужное взаимное положение, и сохраняли его в течении нескольких минут. При этом допустимо плавное изменение как
