Od svog početka, laseri su postali oružje s potencijalnim revolucionarnim borbama. Od sredine 20. stoljeća laseri su postali sastavni dio znanstvenofantastičnih filmova, oružja super vojnika i međuzvjezdanih brodova.
Međutim, kao što je to često slučaj u praksi, razvoj lasera velike snage suočio se s velikim tehničkim poteškoćama, što je dovelo do činjenice da je do sada glavna niša vojnih lasera postala njihova upotreba u sustavima za izviđanje, ciljanje i ciljanje. Ipak, rad na stvaranju borbenih lasera u vodećim zemljama svijeta praktički nije prestao, programi za stvaranje novih generacija laserskog oružja zamijenili su jedan drugog.
Ranije smo ispitali neke faze u razvoju lasera i stvaranju laserskog oružja, kao i faze razvoja i trenutnu situaciju u stvaranju laserskog oružja za zračne snage, laserskog oružja za kopnene snage i protuzračne obrane, laserskog oružja za mornaricu. Trenutno je intenzitet programa za stvaranje laserskog oružja u različitim zemljama toliko visok da više nema sumnje da će se uskoro pojaviti na bojnom polju. I neće biti tako lako zaštititi se od laserskog oružja kao što neki misle, barem to sa srebrom definitivno neće biti moguće.
Ako pažljivo pogledate razvoj laserskog oružja u stranim zemljama, primijetit ćete da se većina predloženih modernih laserskih sustava provodi na temelju vlakana i čvrstog lasera. Štoviše, uglavnom su ovi laserski sustavi dizajnirani za rješavanje taktičkih problema. Njihova se izlazna snaga trenutno kreće od 10 kW do 100 kW, ali u budućnosti se može povećati na 300-500 kW. U Rusiji praktički nema podataka o radu na stvaranju borbenih lasera taktičke klase, razgovarat ćemo o razlozima zbog kojih se to događa u nastavku.
1. ožujka 2018. ruski predsjednik Vladimir Putin, u okviru svoje poruke Federalnoj skupštini, zajedno s nizom drugih probojnih sustava naoružanja, objavio je laserski borbeni kompleks Peresvet (BLK), čija veličina i namjeravana svrha podrazumijevaju njegovu uporabu u rješavanju strateških problema.
Borbeni laserski kompleks "Peresvet". Prođite kraj njega dozimetrom!
Kompleks Peresvet okružen je velom tajnosti. Karakteristike drugih najnovijih vrsta oružja (kompleksi "Bodež", "Avangard", "Cirkon", "Posejdon") izraženi su u jednoj ili drugoj mjeri, što dijelom omogućava prosuđivanje njihove svrhe i učinkovitosti. Istovremeno, nisu pružene konkretne informacije o kompleksu Peresvet lasera: ni vrstu instaliranog lasera, niti izvor energije za njega. Prema tome, ne postoje podaci o kapacitetu kompleksa, što nam, sa svoje strane, ne dopušta da razumijemo njegove stvarne sposobnosti i ciljeve i ciljeve koji su mu postavljeni.
Promotivni video:
Lasersko zračenje se može dobiti na desetke, možda čak i stotine načina. Pa koja metoda dobivanja laserskog zračenja implementirana je u najnovijem ruskom BLK "Peresvet"? Da bismo odgovorili na pitanje, razmotrit ćemo različite verzije Peresvet BLK i procijeniti stupanj vjerojatnosti njihove primjene.
Informacije u nastavku su autorove pretpostavke temeljene na informacijama iz otvorenih izvora objavljenih na Internetu.
BLK "Peresvet". Izvršenje broj 1. Vlakni, čvrsti i tekući laseri
Kao što je već spomenuto, glavni trend u stvaranju laserskog oružja je razvoj kompleksa temeljenih na optičkim vlaknima. Zašto se ovo događa? Zato što je lako skalirati snagu laserskih instalacija na temelju vlakana u vlaknima. Korištenjem paketa modula od 5-10 kW, dobijte zračenje od 50-100 kW na izlazu.
Može li se Peresvet BLK implementirati na temelju tih tehnologija? Velika je vjerojatnost da to nije slučaj. Glavni razlog za to je taj što je tijekom godina perestrojke vodeći proizvođač vlakana lasera, IRE-Polyusovo znanstveno-tehničko udruženje, „pobjegao“iz Rusije, na temelju čega je formirana transnacionalna korporacija IPG Photonics Corporation, registrirana u SAD-u i sada je svjetski lider u industriji. laseri velike snage od vlakana. Međunarodno poslovanje i glavno mjesto registracije korporacije IPG Photonics podrazumijeva strogu poslušnost američkog zakonodavstva, što, s obzirom na trenutnu političku situaciju, ne podrazumijeva prijenos kritičnih tehnologija u Rusiju, što naravno uključuje i tehnologije za stvaranje moćnih lasera.
IPG Photonics proizvodi YLS laserske lasere do 100 kW, koji se mogu integrirati u sklopove ukupne snage do 500 kW. Učinkovitost IPG Photonics lasera doseže 50%.
Mogu li laserske lasere u Rusiji razviti druge organizacije? Možda, ali malo je vjerojatno, ili dok se radi o proizvodima male snage. Vlaknasti laseri profitabilni su komercijalni proizvod, stoga izostanak domaćih lasera s velikom strujom na tržištu najvjerojatnije ukazuje na njihovu stvarnu odsutnost.
Situacija je slična i s solid-state laserima. Vjerojatno je teže implementirati serijsko rješenje među njima, iako je to moguće, a u stranim je zemljama ovo drugo najraširenije rješenje nakon vlakana s laserima. Nisu pronađeni podaci o industrijskim čvrstim laserima velike čvrstoće ruske proizvodnje. Rad na laserima čvrstog stanja provodi se na Institutu za istraživanje laserske fizike RFNC-VNIIEF (ILFI), pa se teoretski laser može ugraditi u BLK Peresvet, ali u praksi je to malo vjerojatno, jer bi se na početku kompaktniji uzorci laserskog oružja najvjerojatnije pojavili ili eksperimentalne instalacije.
Još je manje podataka o tekućim laserima, mada postoje podaci da se razvija tekući ratni laser (je li razvijen, ali odbijen?) U SAD-u u sklopu programa HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Sustav obrane zasnovan na visokoenergetskom tekućem laseru"). Pretpostavlja se da tekući laseri imaju prednost u mogućnosti hlađenja, ali nižu učinkovitost (efikasnost) u usporedbi s laserima čvrstog stanja.
U 2017. godini pojavile su se informacije o raspisivanju Policijskog instituta za istraživanje natječaja za sastavni dio istraživačkog rada (R&D), čija je svrha stvaranje mobilnog laserskog kompleksa za borbu protiv malih bespilotnih letjelica (UAV) u dnevnim i sumračnim uvjetima. Kompleks bi se trebao sastojati od sustava praćenja i izgradnje ciljnih staza leta, pri čemu će ciljna oznaka biti za sustav navođenja laserskog zračenja, čiji će izvor biti tekući laser. Interesantan je zahtjev naveden u izjavi o radu na stvaranju tekućeg lasera, a ujedno je i zahtjev za laserom za napajanje vlakana u kompleksu. Ili se radi o pogrešnom tisku ili je razvijena (razvijena) nova vrsta vlakana lasera s tekućim aktivnim medijem u vlaknima,kombinirajući prednosti tekućeg lasera za udobnost hlađenja i vlaknastog lasera za kombinaciju emitera.
Glavne prednosti vlaknastih, krutih i tekućih lasera su njihova kompaktnost, mogućnost povećanja snage i jednostavna integracija u razne klase oružja. Sve je to za razliku od BLK "Peresvet" lasera, koji je jasno razvijen ne kao univerzalni modul, već kao rješenje napravljeno "s jednom svrhom, prema jednom konceptu". Stoga se vjerojatnost primjene BLK "Peresvet" u verziji br. 1 na temelju vlakana, krutih i tekućih lasera može ocijeniti kao mala.
BLK "Peresvet". Izvršenje broj 2. Plinski dinamički i kemijski laseri
Dinamički i kemijski laseri mogu se smatrati zastarjelim rješenjem. Njihov glavni nedostatak je potreba za velikim brojem potrošnih komponenti potrebnih za održavanje reakcije, što osigurava primanje laserskog zračenja. Ipak, kemijski laseri su bili najrazvijeniji u razvoju 70-ih i 80-ih godina XX. Stoljeća.
Očigledno, prvi put su snage neprekidnog zračenja veće od 1 megavata dobivene u SSSR-u i SAD-u pomoću plinsko-dinamičkih lasera, čije se djelovanje temelji na adijabatskom hlađenju grijanih masa plina koje se kreću nadzvučnom brzinom.
U SSSR-u je od sredine 70-ih godina XX. Stoljeća na osnovu zrakoplova Il-76MD razvijen zračni laserski kompleks A-60, vjerojatno naoružan RD0600 laserom ili njegovim analogom. U početku je kompleks bio namijenjen borbi protiv automatskih balona. Kontinuirani plinsko-dinamički CO laser od megavatske klase razvijen od strane Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA) trebao je biti instaliran kao oružje. U sklopu testova stvorena je obitelj modela GDT klupa s snagom zračenja od 10 do 600 kW. Nedostaci GDT-a su dugačka valna duljina zračenja od 10,6 µm, što osigurava visoku difrakcijsku divergenciju laserske zrake.
Kompleks A-60 i GDL RD0600 razvio KBKhA.
Čak su i veće moći zračenja dobivene s kemijskim laserima na bazi deuterij-fluorida i s kisikovo-jodnim (jodnim) laserima (COILs). Konkretno, u okviru programa Strateške obrambene inicijative (SDI) u Sjedinjenim Državama stvoren je kemijski laser zasnovan na devterijskom fluoridu snage nekoliko megavata; u okviru američkog Nacionalnog programa proturaketne obrane (NMD), zrakoplovni kompleks Boeing ABL (AirBorne Laser) s kisikovim jodnim laserom snage snage reda snage. 1 megavat.
VNIIEF je stvorio i testirao najmoćniji svjetski impulsni kemijski laser na reakciju fluora s vodikom (deuterij), razvio ponavljajući impulsni laser s energijom zračenja od nekoliko kJ po impulsu, brzinom ponavljanja impulsa od 1–4 Hz i divergencijom zračenja blizu granice difrakcije. i učinkovitost od oko 70% (najveća postignuta za lasere).
U razdoblju od 1985. do 2005. laseri su razvijeni na nelančanoj reakciji fluora s vodikom (deuterij), gdje je sumporni heksafluorid SF6, disocijacijski u električnom pražnjenju (fotodisocijacijski laser?) korišten kao tvar koja sadrži fluor. Da bi se osigurao dugotrajan i siguran rad lasera u ponavljajućem impulsu, stvorene su instalacije sa zatvorenim ciklusom promjene radne smjese. Prikazana je mogućnost dobivanja divergencije zračenja blizu granice difrakcije, brzine ponavljanja impulsa do 1200 Hz i prosječne snage zračenja od nekoliko stotina vata.
Boeing ABL.
Funkcionalni dijagram kemijskog COIL-a i kontinuiranog kemijskog COIL-a snage 15 kW proizveden u Laser Systems.
Plinski dinamički i kemijski laseri imaju značajan nedostatak, u većini rješenja potrebno je osigurati nadopunu zaliha "municije", koja se često sastoji od skupih i toksičnih komponenti. Također je potrebno očistiti ispušne plinove koji nastaju radom lasera. Općenito, teško je nazvati plinsko-dinamičke i kemijske lasere učinkovitim rješenjem, zbog čega se većina zemalja prebacila na razvoj vlakana sa vlaknima, čvrstim i tekućim vlaknima.
Ako govorimo o laseru koji se temelji na nelančanoj reakciji fluora s deuterijom, disocirajući u električnom pražnjenju, sa zatvorenim ciklusom promjene radne smjese, tada su 2005. dobivene snage od oko 100 kW, malo je vjerojatno da bi se za to vrijeme mogli dovesti na razinu megavata.
Što se tiče Peresvet BLK, pitanje instaliranja plinsko-dinamičkog i kemijskog lasera na njemu je prilično kontroverzno. S jedne strane, Rusija još uvijek ima značajan napredak u tim laserima. Na Internetu su se pojavile informacije o razvoju poboljšane verzije zrakoplovnog kompleksa A 60 - 60M s laserom od 1 MW. Govori se i o postavljanju kompleksa "Peresvet" na nosač zrakoplova ", što može biti druga strana iste medalje. Odnosno, isprva su mogli napraviti snažniji zemaljski kompleks temeljen na plinsko-dinamičkom ili kemijskom laseru, a sada ga, slijedećim tragom, instalirajte na nosač aviona.
Stvaranje "Peresveta" izveli su stručnjaci iz nuklearnog centra u Sarovu, Ruskog federalnog nuklearnog centra - All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), na već spomenutom Institutu za istraživanje laserske fizike koji, između ostalog, razvija plinske i dinamičke lasere s jodom …
S druge strane, kako god netko rekao, plinski dinamički i kemijski laseri su zastarjela tehnička rješenja. Osim toga, aktivno kruže informacije o prisutnosti izvora nuklearne energije u BLES Peresvet za napajanje lasera, a u Sarovu su više angažirani u stvaranju najnovijih tehnologija probojnosti, često povezanih s nuklearnom energijom.
Na temelju prethodnog, može se pretpostaviti da se vjerojatnost primjene Peresvet BLK u Izvršenju br. 2 na temelju plinsko-dinamičkih i kemijskih lasera može procijeniti kao umjerena.
Laseri s nuklearnim pumpama
Krajem 1960-ih u SSSR-u su započeli radovi na stvaranju jakih lasera s nuklearnim pumpama. Isprva su stručnjaci iz VNIIEF-a, I. A. E. Kurchatov i Istraživački institut za nuklearnu fiziku Moskovskog državnog sveučilišta. Zatim su im se pridružili znanstvenici iz MEPhI, VNIITF, IPPE i drugih centara. 1972. Godine, VNIIEF je pobudio mješavinu helija i ksenona s fragmentima frakcije urana koristeći VIR 2 impulsni reaktor.
U 1974-1976. eksperimenti se provode na reaktoru TIBR-1M, u kojem je snaga laserskog zračenja bila oko 1-2 kW. 1975. godine na temelju pulsnog reaktora VIR-2 razvijena je dvokanalna laserska instalacija LUNA-2, koja je još uvijek radila 2005. godine, a moguće je da i dalje radi. 1985. godine, neonski laser je prvi put u svijetu ispumpan u objektu LUNA-2M.
Instalacija LUNA-2M.
Početkom 1980-ih, znanstvenici s VNIIEF-a razvili su i proizveli 4-kanalni laserski modul LM-4 kako bi stvorili nuklearni laserski element koji radi u kontinuiranom načinu rada. Sustav se pobudi protokom neutrona iz BIGR reaktora. Trajanje generacije određeno je trajanjem pulsa ozračenja reaktora. Prvi put u svijetu demonstrirano je lakiranje kw-a u laserima s nuklearnim pumpama i dokazana učinkovitost metode poprečne cirkulacije plina. Snaga laserskog zračenja iznosila je oko 100 W.
Instalacija LM-4.
U 2001. jedinica LM-4 je nadograđena i dobila je oznaku LM-4M / BIGR. Djelovanje nuklearnog laserskog uređaja s više elemenata u kontinuiranom načinu rada pokazalo se nakon 7 godina očuvanja objekta bez zamjene optičkih i gorivnih elemenata. Instalacija LM-4 može se smatrati prototipom reaktora-lasera (RL) koji posjeduje sve njegove kvalitete, osim mogućnosti samoodržavajuće reakcije nuklearnog lanca.
U 2007., umjesto LM-4 modula, pušten je u rad osmokanalni laserski modul LM-8, u kojem je osigurano sukcesivno dodavanje četiri i dva laserska kanala.
Instalacija LM-8.
Laserski reaktor je autonomni uređaj koji kombinira funkcije laserskog sustava i nuklearnog reaktora. Aktivna zona laserskog reaktora skup je određenog broja laserskih ćelija smještenih na određeni način u matricu neutronskog moderatora. Broj laserskih ćelija može se kretati od stotine do nekoliko tisuća. Ukupna količina urana kreće se od 5-7 kg do 40-70 kg, linearne dimenzije 2-5 m.
Na VNIIEF-u su napravljene preliminarne procjene glavnih energetskih, nuklearno-fizičkih, tehničkih i radnih parametara različitih opcija za laserske reaktore snage lasera od 100 kW i više, koji djeluju od frakcija sekunde do kontinuiranog načina rada. Razmatrali smo laserske reaktore s akumulacijom topline u jezgri reaktora u lansiranjima, čije je trajanje ograničeno dopuštenim zagrijavanjem jezgre (toplinski kapacitivni radar) i kontinuiranim radarom s uklanjanjem toplinske energije izvan jezgre.
Kapacitet topline RL i RL kontinuiranog djelovanja.
Pretpostavlja se da bi laserski reaktor snage lasera reda 1 MW trebao sadržavati oko 3000 laserskih ćelija.
U Rusiji se intenzivno radilo na laserima s nuklearnim pumpama ne samo na VNIIEF-u, već i na Federalnom državnom jedinstvenom preduzeću „Državni znanstveni centar Ruske Federacije - Institutu za fiziku i energetiku nazvanog A. I. Leipunsky “, kako je dokazano patentom RU 2502140 za stvaranje„ reaktorsko-laserske instalacije s izravnim pumpanjem fragmenti fisije “.
Stručnjaci Državnog istraživačkog centra Ruske Federacije IPPE razvili su energetski model pulsnog reaktor-laserskog sustava - nuklearno crpljeno optičko kvantno pojačalo (OKUYAN).
Laserski modul zasnovan na reaktoru BARS-5 i kaseti od 37 kanala u laserskom modulu.
OKUYAN na bazi reaktora BARS-6.
Podsjetivši na izjavu zamjenika ministra obrane Rusije Jurija Borisova u prošlogodišnjem razgovoru za novine Krasnaya Zvezda ("Laserski sustavi su ušli u službu, koji omogućavaju razoružavanje potencijalnog neprijatelja i pogoditi sve one objekte koji služe kao meta za lasersku zraku ovog sustava. Naši nuklearni znanstvenici naučili su koncentrirati energiju, nužno za poraz odgovarajućeg oružja neprijatelja praktično u trenucima, u djeliću sekunde "), možemo reći da Peresvet BLK nije opremljen nuklearnim reaktorom male veličine koji laser napaja strujom, već laserskim reaktorom, u kojem se energija fisije izravno pretvara u lasersko zračenje.
Sumnju izaziva samo gore spomenuti prijedlog da se Peresvet BLK postavi u avion. Bez obzira na to kako osiguravate pouzdanost zrakoplova nosača, uvijek postoji rizik od nezgode i pad zrakoplova s naknadnim rasipanjem radioaktivnih materijala. Međutim, moguće je da postoje načini za sprečavanje širenja radioaktivnih materijala kada nosač padne. Da, i već imamo leteći reaktor u krstarećoj raketi, petrel.
Na temelju prethodnog, može se pretpostaviti da se vjerojatnost primjene Peresvet BLK u verziji br. 3 na osnovi nuklearnog lasera može procijeniti kao velika.
Nije poznato je li instalirani laser pulsan ili kontinuiran. U drugom slučaju, pitanje kontinuiranog rada lasera i prekide koji se moraju izvršiti između načina rada su upitni. Nadamo se da Peresvet BLK ima kontinuirani laserski reaktor, čije je radno vrijeme ograničeno samo opskrbom rashladnom tekućinom ili nije ograničeno ako se hlađenje pruža na neki drugi način.
U ovom se slučaju izlazna optička snaga Peresvet BLK može procijeniti u rasponu od 1-3 MW s izgledom da će se povećati na 5-10 MW. Jedva je moguće pogoditi nuklearnu bojevu glavu čak i takvim laserom, ali zrakoplov, uključujući bespilotnu letjelicu ili krstareću raketu je sasvim. Također je moguće osigurati uništavanje gotovo bilo kojeg nezaštićenog svemirskog broda u niskim orbitama, a moguće i oštetiti osjetljive elemente svemirskih letjelica u višim orbitama.
Dakle, prva meta za Peresvet BLK mogu biti osjetljivi optički elementi američkih satelita za upozorenje protiv rakete, koji mogu djelovati kao element proturaketne obrane u slučaju da američki iznenadni napad razoruža.
zaključci
Kao što smo rekli na početku članka, postoji prilično velik broj načina da se dobije lasersko zračenje. Pored gore spomenutih, postoje i druge vrste lasera koji se mogu učinkovito koristiti u vojnim poslovima, na primjer, slobodni elektronski laser u kojem je moguće mijenjati valnu duljinu u širokom rasponu do mekog rendgenskog zračenja i za koji je potrebno samo puno električne energije koju proizvodi mala veličina nuklearni reaktor. Takav laser se aktivno razvija u interesu američke mornarice. Međutim, uporaba slobodnog elektronskog lasera u Peresvet BLK malo je vjerojatna, jer trenutno u Rusiji praktički nema podataka o razvoju lasera ove vrste, ne računajući sudjelovanje Rusije u europskom programu laserskih slobodnih elektronskih zraka.
Potrebno je razumjeti da je procjena vjerojatnosti korištenja ovog ili onog rješenja u Peresvet BLK dana prilično uvjetno: prisutnost samo neizravnih informacija dobivenih iz otvorenih izvora ne dopušta formuliranje zaključaka s visokim stupnjem pouzdanosti.
Moguće je da je zaključak o velikoj vjerojatnosti primjene nuklearnog pumpa u BLK Peresvet dijelom donesen ne samo na temelju objektivnih čimbenika, već i na latentnu želju autora. Jer ako se u Rusiji stvarno stvori laser s nuklearnim pumpama snage megavata ili više, to otvara izuzetno zanimljive izglede za stvaranje oružnog sustava koji bi mogao radikalno promijeniti izgled bojnog polja. Ali o tome ćemo govoriti u drugom članku.
PS Da biste isključili pitanja i sporove o utjecaju atmosfere i vremenskih prilika na rad lasera, toplo se preporučuje proučiti knjigu AS Boreisho "Moćni mobilni kemijski laseri", barem poglavlje 6 pod nazivom "Širenje laserskog zračenja na operativne udaljenosti".
Autor: Andrey Mitrofanov