Зачем Пентагону карманный симулятор подводного удара

DARPA объявило конкурс предложений на тему «новая метрология волновых процессов в сжимаемых жидкостях». Агентству хочет знать, как ведет себя вода при запредельных нагрузках. Если простыми словами, то они хотят просчитать физику удара на скоростях, при которых вода перестает быть мягкой и встречает объект как бетон.

Ударные волны требуется измерять при числах Маха до четырех и базовом давлении вдвое выше критического. Это около 44 МПа, примерно как на глубине 4,4 км, то есть глубже среднего дна Мирового океана. Температура должна доходить до полутора критических, около 700 °C, где вода уже становится сверхкритическим флюидом. Звук в обычной воде идет со скоростью около полутора километров в секунду, значит, речь о фронтах, несущихся на 6 км/с, и о скачках давления в гигапаскали. А чтобы никто не гадал, где именно будут летать и взрываться эти изделия, на девятом месяце проекта в уравнения вводится пятипроцентная соленость и требуются таблицы отклика для морской воды.

На практике такие режимы возникают в двух случаях: при подводном подрыве мощных боевых частей и при движении гиперзвуковых или суперкавитирующих торпед и перехватчиков. Показательно, как они выстраивает шкалу точности. С одного края стоит «ударный предел» в 2,3 ГПа, с другого «акустический» в один микропаскаль. Микропаскаль — стандартная опорная величина в гидроакустике, от нее отсчитывают уровни подводного шума в децибелах. Именно в децибелах DARPA и задает требования к точности. Похоже, задача в том, чтобы понять, как мощный гидроудар от взрыва или прохода скоростного аппарата затухает до слабого шепота, который должны засечь сонары за сотни миль.

Уйти от полномасштабных испытаний и крупных установок предполагается за счет микромасштаба, делая ставку на масштабную инвариантность ударных процессов. Образно-Ученым предлагают уместить океан в спичечный коробок: миниатюрные ударные трубки, «кавитация на чипе», микрореакторы высокого давления. В пару к ним нужен самостоятельный софт для обычных процессоров и видеокарт, который на основе кинетической теории связывает поведение молекул с механикой сплошной среды. Главную трудность в документеперекладывают на исполнителей. В микроканалах огромную роль играют стенки и геометрия, и как не дать им исказить картину, участники должны придумать сами. А предсказывать поведение толщи океана по процессам в капилляре — задача на грани возможного.

За полтора года сборки уникального стенда и написания с нуля многомасштабного физического движка DARPA готова заплатить небольшие по американским меркам 995 тысяч долларов. Крупные нацлаборатории и федеральные научные центры фактически отстранены от роли генподрядчика: участвовать они могут лишь как субподрядчики, и платить им через проект не будут. Ставка сделана на университеты и частные компании. Права Пентагон оговаривает жестко. На все новые результаты он получает права для государственных нужд. На прежние частные наработки, без которых прототип не работает, он требует такую же или специальную лицензию, позволяющую передать технологию дальше. В документе сказано о планах вывести программу за пределы НИОКР в практическое применение. Часть работ может получить запрет на публикацию без разрешения DARPA, поскольку они способны раскрыть характеристики военных систем.

🔒DARPA&CIA