Siden deres begyndelse er lasere blevet betragtet som et våben med potentiale til at revolutionere kamp. Siden midten af det 20. århundrede er lasere blevet en integreret del af science fiction-film, våben af supersoldater og interstellare skibe.
Som det ofte er tilfældet i praksis, stod udviklingen af lasere med høj effekt over for store tekniske vanskeligheder, hvilket førte til det faktum, at indtil nu er den vigtigste niche for militære lasere blevet deres anvendelse i rekognoserings-, mål- og målbetegnelsessystemer. Ikke desto mindre stoppede arbejdet med oprettelse af kamplasere i de førende lande i verden praktisk talt ikke, programmer til oprettelse af nye generationer laservåben erstattede hinanden.
Tidligere undersøgte vi nogle af stadierne i udviklingen af lasere og oprettelsen af laservåben, samt udviklingsstadierne og den aktuelle situation i oprettelsen af laservåben til luftvåben, laservåben til jordstyrker og luftforsvar, laservåben til marinen. I øjeblikket er intensiteten af programmer til oprettelse af laservåben i forskellige lande så høj, at der ikke længere er nogen tvivl om, at de snart vises på slagmarken. Og det vil ikke være så let at beskytte dig selv mod laservåben, som nogle mennesker tror, i det mindste vil det bestemt ikke være muligt at gøre med sølv.
Hvis du ser nøje på udviklingen af laservåben i fremmede lande, vil du bemærke, at de fleste af de foreslåede moderne lasersystemer er implementeret på basis af fiber- og faststoflasere. Desuden er disse lasersystemer for det meste designet til at løse taktiske problemer. Deres udgangseffekt varierer i øjeblikket fra 10 kW til 100 kW, men i fremtiden kan den øges til 300-500 kW. I Rusland er der praktisk talt ingen information om arbejdet med oprettelse af kamplaser med taktisk klasse. Vi vil tale om grundene til, at dette sker nedenfor.
Den 1. marts 2018 annoncerede den russiske præsident Vladimir Putin i løbet af sin besked til forbundsforsamlingen sammen med en række andre gennembrudte våbensystemer Peresvet laserkampkompleks (BLK), hvis størrelse og tilsigtede formål indebærer det til brug for løsning af strategiske opgaver.
Bekæmp laserkompleks "Peresvet". Gå forbi ham med en dosimeter!
Peresvet-komplekset er omgivet af et hemmelighedsslør. Egenskaberne ved andre nyeste våbentyper (komplekser "Dagger", "Avangard", "Zircon", "Poseidon") blev udtrykt i et eller andet omfang, hvilket til dels giver os mulighed for at bedømme deres formål og effektivitet. På samme tid blev der ikke givet nogen specifik information om Peresvet-laserkomplekset: hverken typen af den installerede laser eller energikilden til det. Følgelig findes der ingen oplysninger om kompleksets kapacitet, som til gengæld ikke tillader os at forstå dets virkelige evner og de mål og mål, der er sat til det.
Salgsfremmende video:
Laserstråling kan opnås på snesevis, måske endda hundreder af måder. Så hvilken metode til opnåelse af laserstråling implementeres i den nyeste russiske BLK "Peresvet"? For at besvare spørgsmålet vil vi overveje forskellige versioner af Peresvet BLK og estimere graden af sandsynlighed for deres implementering.
Oplysningerne nedenfor er forfatterens antagelser baseret på information fra åbne kilder, der er lagt ud på Internettet.
BLK "Peresvet". Udførelse nummer 1. Fiber-, faststof- og flydende lasere
Som nævnt ovenfor er den vigtigste tendens i oprettelsen af laservåben udviklingen af komplekser baseret på fiberoptisk. Hvorfor sker dette? Fordi det er let at skalere kraften i laserinstallationer baseret på fiberlasere. Brug en pakke med moduler på 5-10 kW og få 50-100 kW stråling ved udgangen.
Kan Peresvet BLK implementeres på basis af disse teknologier? Det er meget sandsynligt, at det ikke er tilfældet. Hovedårsagen til dette er, at i løbet af årene med perestroika, den førende udvikler af fiberlasere, IRE-Polyus Scientific and Technical Association, "flygtede" fra Rusland, på grundlag af hvilken det tværnationale selskab IPG Photonics Corporation blev dannet, registreret i USA og nu er verdensledende inden for branchen højeffektfiberlasere. International virksomhed og det vigtigste sted for registrering af IPG Photonics Corporation indebærer dens strenge lydighed mod amerikansk lovgivning, hvilket i betragtning af den aktuelle politiske situation ikke indebærer overførsel af kritiske teknologier til Rusland, som naturligvis inkluderer teknologier til at skabe magtfulde lasere.
IPG Photonics fremstiller YLS-fiberlasere op til 100 kW, som kan integreres i enheder med en samlet effekt på op til 500 kW. Effektiviteten af IPG Photonics-lasere når 50%.
Kan fiberlasere udvikles i Rusland af andre organisationer? Måske, men usandsynligt, eller mens disse er produkter med lav effekt. Fiberlasere er et rentabelt kommercielt produkt, og derfor viser fraværet af indenlandske fiberlasere med høj effekt på markedet sandsynligvis deres faktiske fravær.
Situationen er ens med faststoflasere. Det er formodentlig, at det er vanskeligere at implementere en batch-løsning blandt dem, ikke desto mindre er det muligt, og i fremmede lande er dette den næst mest udbredte løsning efter fiberlasere. Oplysninger om industrielle faststoflasere med høj effekt fra russisk produktion blev ikke fundet. Arbejdet med solid-state-lasere udføres ved Institute of Laser Physics Research RFNC-VNIIEF (ILFI), så teoretisk kan der installeres en solid-state laser i Peresvet BLK, men i praksis er dette usandsynligt, da i begyndelsen mere kompakte prøver af laservåben eller eksperimentelle installationer.
Der er endnu mindre information om flydende lasere, selvom der er information om, at der udvikles en flydende krigsførelaser (blev den udviklet, men blev afvist?) I USA under HELLADS-programmet (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Forsvarssystem baseret på en højenergi-flydende laser"). Formodentlig har flydende lasere fordelen ved at være i stand til at afkøle, men lavere effektivitet (effektivitet) sammenlignet med faststoflasere.
I 2017 kom der information om placeringen af Polyus Research Institute af et udbud på en integreret del af forskningsarbejdet (F&U), hvis formål er at skabe et mobilt laserkompleks til bekæmpelse af små ubemandede luftfartøjer (UAV'er) under dagtid og skumring. Komplekset skal bestå af et sporingssystem og konstruktion af målflyveveje, der tilvejebringer målbetegnelse for styresystemet for laserstråling, hvis kilde vil være en flydende laser. Af interesse er kravet, der er specificeret i erklæringen om arbejde med oprettelse af en flydende laser, og samtidig kravet om tilstedeværelse af en kraftfiberlaser i komplekset. Enten er det et forkert aftryk, eller så er der udviklet (udviklet) en ny type fiberlaser med et flydende aktivt medium i fiberen,at kombinere fordelene ved en flydende laser for nem afkøling og en fiberlaser til kombinationen af emitterpakker.
De største fordele ved fiber-, faststof- og flydende lasere er deres kompakthed, muligheden for en batchforøgelse af magt og lethed af integration i forskellige våbenklasser. Alt dette er i modsætning til BLK "Peresvet" -laser, som tydeligt blev udviklet ikke som et universelt modul, men som en løsning lavet "med et enkelt formål, ifølge et enkelt koncept." Derfor kan sandsynligheden for implementering af BLK "Peresvet" i version nr. 1 baseret på fiber-, faststof- og flydende lasere estimeres som lav.
BLK "Peresvet". Udførelse nummer 2. Gasdynamiske og kemiske lasere
Gasdynamiske og kemiske lasere kan betragtes som en forældet opløsning. Deres største ulempe er behovet for et stort antal forbrugsstoffer, der er nødvendige for at opretholde reaktionen, hvilket sikrer modtagelse af laserstråling. Ikke desto mindre var det kemiske lasere, der blev mest udviklet i udviklingen fra 70-80'erne i det XX århundrede.
Tilsyneladende blev der for første gang opnået kontinuerlige strålingskræfter på over 1 megawatt i USSR og USA på gasdynamiske lasere, hvis funktion er baseret på adiabatisk afkøling af opvarmede gasmasser, der bevæger sig med supersonisk hastighed.
I Sovjetunionen blev der siden midten af 70'erne i det 20. århundrede udviklet et luftbårent laserkompleks A-60 på basis af Il-76MD-flyet, antagelig bevæbnet med en RD0600-laser eller dens analoge. Oprindeligt var komplekset beregnet til at bekæmpe automatisk drivende balloner. En kontinuerlig gasdynamisk CO-laser i en megawatt-klasse udviklet af Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA) skulle installeres som et våben. Som en del af testene blev en familie af GDT-bænkemodeller oprettet med en strålingseffekt fra 10 til 600 kW. Ulemperne ved GDT er den lange strålingsbølgelængde på 10,6 um, hvilket sikrer en høj diffraktionsdivergens af laserstrålen.
Kompleks A-60 og GDL RD0600 udviklet af KBKhA.
Endnu højere strålingskræfter blev opnået med kemiske lasere baseret på deuteriumfluorid og med ilt-iod (jod) -lasere (COIL). Inden for rammerne af det strategiske forsvarsinitiativ (SDI) -programmet i USA blev der oprettet en kemisk laser baseret på deuteriumfluorid med en styrke på flere megawatt; inden for rammerne af det amerikanske nationale missilforsvarsprogram (NMD), Boeing ABL (AirBorne Laser) luftfartskompleks med en ilt-jodlaser med en styrke i størrelsesordenen 1 megawatt.
VNIIEF har skabt og testet verdens mest kraftfulde pulserede kemiske laser på reaktionen af fluor med brint (deuterium), udviklet en gentagne pulserende laser med en strålingsenergi på flere kJ pr. og en effektivitet på ca. 70% (det højeste opnås for lasere).
I perioden 1985 til 2005. lasere blev udviklet ved ikke-kædereaktion af fluor med brint (deuterium), hvor svovlhexafluorid SF6, der dissocierede i en elektrisk udladning (fotodissocieringslaser?) blev anvendt som et fluorholdigt stof. For at sikre langvarig og sikker drift af laseren i en gentagne pulserende tilstand er der oprettet installationer med en lukket cyklus med ændring af arbejdsblandingen. Muligheden for at opnå en strålingsdivergens tæt på diffraktionsgrænsen, en pulsrepetitionshastighed på op til 1200 Hz og en gennemsnitlig strålingseffekt på flere hundrede watt er vist at blive opnået i en elektrisk-udladnings laser baseret på en ikke-kædet kemisk reaktion.
Boeing ABL.
Funktionelt diagram over en kemisk COIL og en kontinuerlig kemisk COIL med en effekt på 15 kW fremstillet af Laser Systems.
Gasdynamiske og kemiske lasere har en betydelig ulempe, i de fleste løsninger er det nødvendigt at sikre genopfyldning af lageret af "ammunition", der ofte består af dyre og giftige komponenter. Det er også nødvendigt at rengøre udstødningsgasserne, der følger af driften af laseren. Generelt er det vanskeligt at kalde gasdynamiske og kemiske lasere en effektiv løsning, hvorfor de fleste lande har skiftet til udvikling af fiber-, faststof- og flydende lasere.
Hvis vi taler om en laser baseret på den ikke-kædereaktion af fluor med deuterium, der dissocierer i en elektrisk udladning, med en lukket cyklus for at ændre arbejdsblandingen, blev der i 2005 opnået kræfter på ca. 100 kW, det er usandsynligt, at de i løbet af denne tid kunne bringes til et megawattniveau.
Med hensyn til Peresvet BLK er spørgsmålet om installation af en gasdynamisk og kemisk laser på det ret kontroversielt. På den ene side har Rusland stadig en betydelig udvikling i disse lasere. Der blev vist information på Internettet om udviklingen af en forbedret version af A 60 - A 60M luftfartskomplekset med en 1 MW laser. Det siges også om placeringen af "Peresvet" -komplekset på et flyselskab ", som muligvis er anden side af den samme medalje. Det vil sige, i begyndelsen kunne de have lavet et mere kraftfuldt jordkompleks baseret på en gasdynamisk eller kemisk laser, og nu, efter alfarvej, installere det på et flyselskab.
Oprettelsen af "Peresvet" blev udført af specialister fra det nukleare center i Sarov ved det russiske føderale nukleare center - All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), ved det allerede nævnte Institute of Laser Physics Research, der blandt andet udvikler gasdynamiske og iltjodlasere …
På den anden side, uanset hvad man må sige, er gasdynamiske og kemiske lasere forældede tekniske løsninger. Derudover cirkulerer information aktivt om tilstedeværelsen af en nuklear energikilde i Peresvet BLK for at drive laseren, og i Sarov er de mere engagerede i oprettelsen af de nyeste gennembrudsteknologier, der ofte er forbundet med atomenergi.
Baseret på det foregående kan det antages, at sandsynligheden for implementering af Peresvet BLK i udførelse nr. 2 på grundlag af gasdynamiske og kemiske lasere kan estimeres som moderat.
Kernepumpede lasere
I slutningen af 1960'erne begyndte arbejdet i Sovjetunionen med oprettelse af atomkraftpumper med høj effekt. Til at begynde med blev specialister fra VNIIEF, I. A. E. Kurchatov og Research Institute of Nuclear Physics, Moscow State University. Derefter blev de sammen med forskere fra MEPhI, VNIITF, IPPE og andre centre. I 1972 exciterede VNIIEF en blanding af helium og xenon med uranfissionsfragmenter ved anvendelse af en VIR2-pulseret reaktor.
I 1974-1976. der udføres eksperimenter ved TIBR-1M-reaktoren, hvor laserstrålingseffekten var ca. 1-2 kW. I 1975 blev der på basis af den VIR-2-pulserede reaktor udviklet en to-kanals laserinstallation LUNA-2, som stadig var i drift i 2005, og det er muligt, at den stadig fungerer. I 1985 pumpedes en neonlaser for første gang i verden på LUNA-2M-anlægget.
Installation LUNA-2M.
I begyndelsen af 1980'erne udviklede og fremstillede VNIIEF-forskere et 4-kanals lasermodul LM-4 for at skabe et kernelaserelement, der fungerer i en kontinuerlig tilstand. Systemet ophidses af en neutronflux fra BIGR-reaktoren. Genereringens varighed bestemmes af varigheden af reaktorbestrålingspulsen. For første gang i verden blev cw-indsprøjtning i nukleare pumpede lasere demonstreret i praksis, og effektiviteten af metoden til tværgående gascirkulation blev demonstreret. Laserstrålingseffekten var omkring 100 W.
Installation LM-4.
I 2001 blev LM-4 enheden opgraderet og modtog betegnelsen LM-4M / BIGR. Betjeningen af en multi-element nuklear laseranordning i kontinuerlig tilstand blev demonstreret efter 7 års bevaring af anlægget uden at erstatte optiske og brændstofelementer. Installation LM-4 kan betragtes som en prototype af en reaktor-laser (RL), der besidder alle dens kvaliteter, bortset fra muligheden for en selvbærende atomkædereaktion.
I 2007, i stedet for LM-4-modulet, blev det ottekanals lasermodul LM-8 sat i drift, hvor den sekventielle tilføjelse af fire og to laserkanaler blev tilvejebragt.
Installation LM-8.
En laserreaktor er en autonom enhed, der kombinerer funktionerne i et lasersystem og en atomreaktor. Den aktive zone i en laserreaktor er et sæt af et vist antal laserceller placeret på en bestemt måde i en neutronmoderatormatrix. Antallet af laserceller kan variere fra hundreder til flere tusinde. Den samlede mængde uran varierer fra 5-7 kg til 40-70 kg, lineære dimensioner 2-5 m.
Hos VNIIEF blev der foretaget foreløbige skøn over de vigtigste energi-, nuklear-fysiske, tekniske og operationelle parametre for forskellige muligheder for laserreaktorer med lasereffekt fra 100 kW og derover, der fungerer fra fraktioner af en sekund til kontinuerlig tilstand. Vi overvejede laserreaktorer med varmeakkumulering i reaktorkernen i lanceringer, hvis varighed er begrænset af den tilladte opvarmning af kernen (varmekapacitiv radar) og kontinuerlig radar med fjernelse af termisk energi uden for kernen.
Varmekapacitet RL og RL ved kontinuerlig handling.
Formodentlig skulle en laserreaktor med en laserkraft i størrelsesordenen 1 MW indeholde ca. 3000 laserceller.
I Rusland blev der udført intensivt arbejde med nukleumpumpede lasere ikke kun hos VNIIEF, men også ved Federal State Unitary Enterprise “State Scientific Center of the Russian Federation - Institute of Physics and Power Engineering opkaldt efter A. I. Leipunsky ", som det fremgår af patentet RU 2502140 til oprettelse af" Reactor-laserinstallation med direkte pumpning med fissionsfragmenter ".
Specialister fra det statlige forskningscenter i Den Russiske Føderation IPPE har udviklet en energimodel af et pulseret reaktor-laser-system - en nukleumpumpet optisk kvanteforstærker (OKUYAN).
Lasermodul baseret på BARS-5-reaktoren og en kassette på 37 kanaler i lasermodulet.
OKUYAN baseret på BARS-6-reaktoren.
Som minder om erklæringen fra den russiske viceforsvarsminister Yuri Borisov i sidste års interview med avisen Krasnaya Zvezda ("Lasersystemer er trådt i drift, som gør det muligt at afvæbne en potentiel fjende og ramme alle de objekter, der tjener som et mål for laserstrålen i dette system. Vores nukleare forskere har lært at koncentrere energi nødvendigt for at besejre fjendens tilsvarende våben praktisk talt i øjeblikke, i et spørgsmål om brøkdele af et sekund "), kan vi sige, at Peresvet BLK ikke er udstyret med en mindre stor atomreaktor, der forsyner laseren med elektricitet, men med en laserreaktor, hvor fissionsenergi direkte omdannes til laserstråling.
Tvivlen rejses kun ved det førnævnte forslag om at placere Peresvet BLK på flyet. Ligegyldigt hvordan du sikrer driftsflyets pålidelighed, er der altid risikoen for en ulykke og et flyulykke med den efterfølgende spredning af radioaktive materialer. Det er imidlertid muligt, at der er måder at forhindre spredning af radioaktive materialer, når bæreren falder. Ja, og vi har allerede en flyvende reaktor i et krydsermissil, benzin.
Baseret på det foregående kan det antages, at sandsynligheden for implementering af Peresvet BLK i version nr. 3 baseret på en nukleumpumpet laser kan estimeres som høj.
Det vides ikke, om den installerede laser er pulseret eller kontinuerlig. I det andet tilfælde er det tvivlsomt tidspunktet for kontinuerlig laserdrift og de pauser, der skal udføres mellem driftsformer. Forhåbentlig har Peresvet BLK en kontinuerlig laserreaktor, hvis driftstid kun er begrænset af kølevæsketilførslen eller ikke begrænset, hvis køling tilvejebringes på en anden måde.
I dette tilfælde kan den optiske udgangseffekt af Peresvet BLK estimeres i området 1-3 MW med udsigt til stigning til 5-10 MW. Det er næppe muligt at ramme et nukleart hovedhoved, selv med en sådan laser, men et fly, inklusive et ubemandet luftfartøj, eller et krydstogtsmissil er ret. Det er også muligt at sikre nederlag af næsten ethvert ubeskyttet rumfartøj i lave kredsløb og muligvis beskadige de følsomme elementer i rumfartøjet i højere kredsløb.
Således kan det første mål for Peresvet BLK være de følsomme optiske elementer i de amerikanske raketangrebadvarselsatellitter, der kan fungere som et element i anti-missilforsvar i tilfælde af en amerikansk overraskelsesnedrustning.
konklusioner
Som vi sagde i begyndelsen af artiklen, er der et ret stort antal måder at få laserstråling på. Ud over dem, der er omtalt ovenfor, er der andre typer lasere, der effektivt kan bruges i militære anliggender, f.eks. En gratis elektronlaser, hvor det er muligt at variere bølgelængden over et bredt område op til blød røntgenstråling, og som bare har brug for en masse elektrisk energi produceret af en lille atomreaktor. En sådan laser udvikles aktivt af hensyn til den amerikanske flåde. Imidlertid er brugen af en gratis elektronlaser i Peresvet BLK usandsynlig, da der i øjeblikket praktisk taget ikke er nogen information om udviklingen af lasere af denne type i Rusland, idet man ikke tæller deltagelsen i Rusland i det europæiske røntgenfrit elektronilaserprogram.
Det er nødvendigt at forstå, at vurderingen af sandsynligheden for at bruge denne eller den anden løsning i Peresvet BLK gives temmelig betinget: tilstedeværelsen af kun indirekte oplysninger, der er opnået fra åbne kilder, tillader ikke formulering af konklusioner med en høj grad af pålidelighed.
Det er muligt, at konklusionen om den store sandsynlighed for, at der anvendes en nuklearpumpet laser i Peresvet BLK, delvis er gjort ikke kun på grundlag af objektive faktorer, men også ud fra forfatterens latente ønske. For hvis der virkelig oprettes en nukleumpumpet laser med en styrke på megawatt eller mere i Rusland, åbner dette ekstremt interessante udsigter for oprettelse af våbensystemer, der radikalt kan ændre slagmarkens udseende. Men vi vil tale om dette i en anden artikel.
PS For at udelukke spørgsmål og tvister om påvirkningen af atmosfæren og vejret på lasers drift, anbefales det stærkt at studere bogen af AS Boreisho "Kraftfulde mobile kemiske lasere", i det mindste kapitel 6 med titlen "Formering af laserstråling i driftsafstande".
Forfatter: Andrey Mitrofanov