Lézereik óta a lézereket olyan fegyvernek kell tekinteni, amely potenciálisan forradalmasítja a harcot. A 20. század közepe óta a lézerek a tudományos fantasztikus filmek, a szuperkatona fegyverek és a csillagközi hajók szerves részévé váltak.
Ugyanakkor, a gyakorlatban gyakran tapasztalható, hogy a nagy teljesítményű lézerek fejlesztése komoly technikai nehézségekbe ütközött, amelyek eredményeként a katonai lézerek eddig a legfontosabb rést váltották fel a felderítő, célzó és céljelző rendszerekben. Ennek ellenére a harci lézerek létrehozásával kapcsolatos munka a világ vezető országaiban gyakorlatilag nem állt le, a lézerfegyverek új generációjának létrehozására szolgáló programok felváltották egymást.
Korábban megvizsgáltuk a lézerek fejlesztésének és a lézerfegyverek létrehozásának néhány szakaszát, valamint a fejlesztési szakaszokat és a jelenlegi helyzetet a légierő lézeres fegyvereinek, a földi erők lézerfegyvereinek és a légvédelemnek, a haditengerészet lézerfegyvereinek a létrehozásában. Jelenleg a lézerfegyverek létrehozására irányuló programok intenzitása a különféle országokban olyan magas, hogy már nincs kétségük, hogy hamarosan megjelennek a csatatéren. És nem lesz olyan könnyű megvédeni magát a lézerfegyverek ellen, mint egyesek szerint, legalábbis ezüsttel nem feltétlenül lesz lehetséges.
Ha közelebbről megvizsgálja a lézerfegyverek külföldi fejlődését, észreveszi, hogy a javasolt modern lézerrendszerek nagy részét szálas és szilárdtest lézerek alapján valósítják meg. Sőt, ezeket a lézerrendszereket nagyrészt taktikai problémák megoldására tervezték. A kimeneti teljesítményük jelenleg 10 kW-tól 100 kW-ig terjed, de a jövőben 300-500 kW-ra növelhető. Oroszországban gyakorlatilag nincs információ a taktikai osztályú harci lézerek létrehozásával kapcsolatos munkáról, az alábbiakban arról beszélünk, hogy miért történik ez.
2018. március 1-jén, Vlagyimir Putyin orosz elnök a Szövetségi Közgyűlésnek küldött üzenetének és számos más áttöréses fegyverrendszernek megfelelően bejelentette a Peresvet lézeres harci komplexumot (BLK), amelynek mérete és rendeltetése azt jelenti, hogy azt stratégiai feladatok megoldására használják.
Harci lézeres komplexum "Peresvet". Sétáljon át egy doziméterrel!
A Peresvet komplexumot titokfátyol veszi körül. Más legújabb fegyvertípusok ("Dagger", "Avangard", "Circon", "Poseidon" komplexek) tulajdonságait valamilyen mértékben meghatározták, ami részben lehetővé teszi számunkra, hogy megítéljük azok célját és hatékonyságát. Ugyanakkor nem adtak pontos információt a Peresvet lézerkomplexről: sem a telepített lézer típusát, sem az energiaforrást. Ennek megfelelően nincs információ a komplex kapacitásáról, ami viszont nem teszi lehetővé számunkra, hogy megértsük annak valós képességeit, valamint a számára kitűzött célokat.
Promóciós videó:
A lézersugárzás tucatnyi, talán akár több száz módon is elérhető. Tehát milyen módszert alkalmaznak a lézersugárzás megszerzésére a legújabb orosz BLK "Peresvet" -ben? A kérdés megválaszolásához megvizsgáljuk a Peresvet BLK különféle verzióit, és megbecsüljük azok megvalósításának valószínűségét.
Az alábbi információk a szerző feltételezései az interneten közzétett nyílt forrásokból származó információk alapján.
BLK "Peresvet". 1. végrehajtási szám. Szálas, szilárdtest és folyadék lézerek
Mint fentebb említettük, a lézerfegyverek létrehozásának fő trendje a száloptikán alapuló komplexek fejlesztése. Miért történik ez? Mivel a lézerberendezések teljesítményét könnyű méretezni szálas lézerek alapján. 5-10 kW-os modulcsomag segítségével 50-100 kW-os sugárzást kapjon a kimeneten.
A Peresvet BLK megvalósítható ezen technológiák alapján? Nagyon valószínű, hogy nem az. Ennek fő oka az, hogy a perestroika éveiben a szálas lézerek vezető fejlesztője, az IRE-Polyus Tudományos és Műszaki Szövetség "elmenekült" Oroszországból, amelynek alapján megalakult az IPG Photonics Corporation transznacionális vállalat, bejegyezve az Egyesült Államokban, és ma az ipar világvezetője. nagy teljesítményű rostos lézerek. A nemzetközi üzleti vállalkozás és az IPG Photonics Corporation legfontosabb bejegyzési helye azt jelenti, hogy szigorúan engedelmeskedik az Egyesült Államok jogszabályainak, amely a jelenlegi politikai helyzetre tekintettel nem jelenti a kritikus technológiák Oroszországba történő átadását, amely természetesen magában foglalja a nagy teljesítményű lézerek előállítására szolgáló technológiákat is.
Az IPG Photonics 100 kW-ig terjedő YLS szálaszerű lézert gyárt, amelyet integrálhat szerelvényekbe, teljes teljesítménye akár 500 kW. Az IPG fotonikus lézerek hatékonysága eléri az 50% -ot.
Fejleszthetnek-e szálas lézereket Oroszországban más szervezetek? Talán, de nem valószínű, vagy bár ezek alacsony fogyasztású termékek. A szálas lézerek nyereséges kereskedelmi termék, ezért a nagy teljesítményű háztartási szálaszerű lézer hiánya a piacon valószínűleg azt jelzi, hogy valójában nincs.
Hasonló a helyzet a szilárdtest lézerekkel. Valószínűleg nehezebb a kötegelt megoldást megvalósítani köztük, ennek ellenére lehetséges, és a külföldi országokban ez a második legelterjedtebb megoldás az optikai lézerek után. Az oroszországi nagyteljesítményű ipari szilárdtest lézerekről nem találtak információt. A szilárdtestű lézerekkel kapcsolatos munkát az RFNC-VNIIEF Lézerfizikai Kutatóintézet (ILFI) végzi, így elméletileg szilárdtest lézer telepíthető a Peresvet BLK-be, de a gyakorlatban ez nem valószínű, mivel az elején a lézerfegyverek kompaktabb mintái vagy kísérleti installációk.
Még kevesebb információ van a folyékony lézerekről, bár vannak olyan információk, amelyek szerint folyadékharc-lézert fejlesztenek ki (fejlesztették ki, de elutasították?) Az Egyesült Államokban a HELLADS program (nagy energiatartalmú folyadék lézerű térségi védelmi rendszer, "Nagy energiatartalmú folyékony lézerre épülő védelmi rendszer") keretében). Feltehetően a folyékony lézerek előnye, hogy lehűlnek, de alacsonyabb hatékonyságúak (hatékonyságuk) a szilárdtest lézerekhez képest.
2017-ben megjelentek információk a Polyus Kutatóintézet pályázati felhívásáról a kutatási munka szerves részére (K + F), amelynek célja egy mobil lézerkomplexum létrehozása a kis pilóta nélküli légi járművek (nappali és szürkület) elleni küzdelem érdekében. A komplexumnak egy nyomkövető rendszerből és egy cél repülési útvonal felépítéséből kell állnia, amely megadja a céljelzést a lézersugárzás irányító rendszeréhez, amelynek forrása folyékony lézer lesz. Érdekes a folyékony lézer létrehozására vonatkozó munkadokumentumban meghatározott követelmény, ugyanakkor az erőszál lézer jelenlétének követelménye a komplexumban. Vagy hibás nyomtatás, vagy új típusú szálaszerű lézer, amelynek folyékony aktív közege van a rostban (továbbfejlesztették),kombinálva egy folyékony lézer előnyeit a hűtés érdekében, és egy rostos lézert az emitter csomagok kombinációja érdekében.
A rost-, szilárdtest- és folyékony lézerek fő előnye a kompaktosság, a tételteljesítmény növelésének lehetősége és a különféle fegyverosztályokba történő integrálás könnyűsége. Mindez ellentétben a BLK "Peresvet" lézerrel, amelyet egyértelműen nem univerzális modulként fejlesztettek ki, hanem "egyetlen célra, egyetlen koncepció szerint" készült megoldásként. Ezért a BLK "Peresvet" megvalósításának valószínűsége az 1. verzióban, szálas, szilárdtest és folyadék lézereken alapul.
BLK "Peresvet". 2. végrehajtási szám. Gázdinamikus és kémiai lézerek
A gázdinamikai és kémiai lézerek elavult megoldásnak tekinthetők. Legfőbb hátrányuk, hogy nagyszámú fogyóeszközre van szükség a reakció fenntartásához, amely biztosítja a lézersugárzás vételét. Ennek ellenére a kémiai lézerek voltak a legfejlettebbek a XX. Század 70–80-as éveinek fejlődésében.
Nyilvánvaló, hogy először 1 millió watt feletti folyamatos sugárzási teljesítményt szereztek a Szovjetunióban és az Egyesült Államokban gázdinamikus lézereken, amelyek működése a szuperszonikus sebességgel mozgó fűtött gáztömeg adiabatikus hűtésén alapul.
A Szovjetunióban, a XX. Század 70-es éveinek közepe óta, az Il-76MD repülőgép alapján fejlesztették ki az A-60 légi lézerkomplexet, amely feltehetően egy RD0600 lézerrel vagy annak analógjával fegyveres volt. A komplex kezdetben az automatikus sodródó léggömbök elleni küzdelemre irányult. Fegyverként a Khimavtomatika Tervezési Iroda (KBKhA) által kifejlesztett, folyamatos gázdinamikus CO-lézert kell használni, amely megawatt osztályú. A tesztek részeként létrehozták a GDT pad-modellek családját 10–600 kW sugárzási teljesítménygel. A GDT hátrányai a hosszú, 10,6 μm sugárzási hullámhossz, amely biztosítja a lézernyaláb nagy diffrakciós divergenciáját.
A-60 és GDL RD0600 komplex, amelyet a KBKhA fejlesztett ki.
Még nagyobb sugárzási teljesítményt kaptunk deutérium-fluoridon alapuló kémiai lézerekkel és oxigén-jód (jód) lézerekkel (COIL). Különösen az Egyesült Államokban a Stratégiai Védelmi Kezdeményezés (SDI) programja keretében deutérium-fluoridon alapuló kémiai lézert hoztak létre több megavatos teljesítmény mellett; az Egyesült Államok Nemzeti Rakétvédelmi Programja (NMD) keretében a Boeing ABL (AirBorne Laser) repülési komplexum oxigén-jód lézerrel, nagyságrendű nagyságrenddel. 1 megawatt.
A VNIIEF létrehozta és tesztelte a világ legerősebb impulzusú kémiai lézerét a fluort és a hidrogént (deutériumot) reagálva, egy ismétlődő impulzusú lézert fejlesztett ki, több impulzusszámú kJ sugárzási energiával, 1–4 Hz impulzus ismétlési frekvenciával és a diffrakciós határhoz közeli sugárzási eltéréssel. és a hatékonyság körülbelül 70% (a legmagasabb a lézereknél).
Az 1985 és 2005 közötti időszakban. Lézereket fejlesztettek ki a fluort nem láncos reakcióval hidrogénnel (deutérium), ahol fluortartalmú anyagként elektromos kisülésben disszociáló SF6 kén-hexafluoridot (fotodiszociációs lézer?) használtak. A lézer hosszú távú és biztonságos működésének biztosításához ismétlődő impulzusos üzemmódban zárt ciklusú, a munkakeverék cseréjét lehetővé tevő létesítményeket hoztak létre. Kimutatták, hogy a diffrakciós határhoz közeli sugárzási divergenciát, 1200 Hz-es impulzus-ismétlési frekvenciát és több száz watt átlagos sugárzási teljesítményt kapnak egy elektromos kisülési lézerben, nem láncú kémiai reakció alapján.
Boeing ABL.
A Laser Systems által gyártott vegyi tekercs és folyamatos kémiai tekercs működési diagramja 15 kW teljesítménnyel.
A gázdinamikai és kémiai lézereknek jelentős hátránya van, a legtöbb megoldásnál biztosítani kell a "lőszerek" készletének feltöltését, amely gyakran drága és mérgező komponenseket tartalmaz. Tisztítani kell a lézer működéséből származó kipufogógázokat is. Általában nehéz a gázdinamikus és kémiai lézereket hatékony megoldásnak nevezni, ezért a legtöbb ország átvált a rost-, szilárdtest és folyadék lézerek fejlesztésére.
Ha egy olyan lézerről beszélünk, amely a fluortól a deutériummal nem-láncreakción alapul, és amely elektromos kisülésben disszociál, a munkakeverék cseréjének zárt ciklusával, akkor 2005-ben kb. 100 kW teljesítményt kaptunk, nem valószínű, hogy ebben az időben megawatt szintre lehetne hozni őket.
A Peresvet BLK kapcsán a gázdinamikus és kémiai lézer telepítésének kérdése meglehetősen ellentmondásos. Egyrészről Oroszországban továbbra is jelentős fejlődés mutatkozik ezekben a lézerekben. Információ jelent meg az interneten az A 60 - 60M repülési komplexum továbbfejlesztett változatának kifejlesztéséről, 1 MW lézerrel. Azt is mondják, hogy a "Peresvet" komplexet egy repülőgép-hordozóra helyezzék, amely lehet ugyanazon érme második oldala. Vagyis először képesek voltak volna egy erősebb földi komplexumot készíteni egy gázdinamikai vagy kémiai lézer alapján, és most, a megtett út nyomán, telepítsék azt egy repülőgép-hordozóra.
A "Peresvet" létrehozását a szaroviai nukleáris központ szakemberei végezték, az orosz szövetségi nukleáris központban - az egész orosz Kísérleti Fizikai Kutatóintézetben (RFNC-VNIIEF), a már említett Lézerfizikai Kutatóintézetben, amely többek között gázdinamikus és oxigén-jód lézereket fejleszt ki. …
Másrészt, bármit is mondhatunk, a gázdinamikus és kémiai lézerek elavult műszaki megoldások. Ezen felül aktívan terjed az atomenergia-forrás jelenléte a Peresvet BLK-ban a lézer táplálására, és Szarovban inkább a legújabb áttöréses technológiák létrehozásával foglalkoznak, amelyek gyakran társulnak az atomenergiához.
A fentiek alapján feltételezhető, hogy a Peresvet BLK gázdinamikai és kémiai lézerek alapján történő 2. megvalósításában való megvalósításának valószínűsége mérsékelt.
Nukleáris szivattyúzású lézerek
Az 1960-as évek végén megkezdődött a Szovjetunióban a nagy teljesítményű nukleáris szivattyúzású lézerek létrehozásának munkája. Eleinte a VNIIEF, az I. A. E. szakemberei Kurchatov és a Moszkvai Állami Egyetem Nukleáris Fizikai Kutatóintézete. Aztán csatlakoztak a MEPhI, a VNIITF, az IPPE és más központok tudósai. 1972-ben a VNIIEF gerjesztett hélium és xenon keverékét urán hasadási fragmentumokkal, VIR 2 impulzusos reaktor segítségével.
1974-1976-ban. kísérleteket végezzünk a TIBR-1M reaktoron, ahol a lézer sugárzási teljesítmény körülbelül 1-2 kW volt. 1975-ben a VIR-2 impulzusreaktor alapján kifejlesztettek egy kétcsatornás lézerberendezést, a LUNA-2-t, amely még működött 2005-ben, és lehetséges, hogy még mindig működik. 1985-ben a LUNA-2M létesítményben a világon először neon lézert szivattyúztak.
Telepítés LUNA-2M.
Az 1980-as évek elején a VNIIEF tudósok kifejlesztettek és gyártottak egy 4-csatornás LM-4 lézermodult, hogy létrehozzák a folyamatos üzemben működő nukleáris lézer elemet. A rendszert a BIGR reaktorból származó neutronfluxus gerjeszti. A generáció időtartamát a reaktor besugárzási impulzusának időtartama határozza meg. A világon először bemutatták a nukleáris szivattyúzott lézerekben történő áthatást a gyakorlatban, és bemutatták a keresztirányú gázkeringetés módszerének hatékonyságát. A lézer sugárzási teljesítmény körülbelül 100 W volt.
Telepítés LM-4.
2001-ben az LM-4 egységet továbbfejlesztették, és megkapta az LM-4M / BIGR megjelölést. A több elemből álló nukleáris lézerkészülék folyamatos üzemmódban történő működését bebizonyítottuk a létesítmény 7 évig tartó megőrzése után, az optikai és üzemanyag elemek cseréje nélkül. Az LM-4 telepítés egy reaktor-lézer (RL) prototípusának tekinthető, amelynek minden tulajdonsága megvan, kivéve az önfenntartó nukleáris láncreakció lehetőségét.
2007-ben az LM-4 modul helyett az LM-8 nyolc csatornás lézermodul került üzembe, amelyben négy és két lézercsatorna egymás utáni kiegészítését biztosították.
Telepítés LM-8.
A lézerreaktor egy önálló eszköz, amely egyesíti a lézerrendszer és a nukleáris reaktor funkcióit. A lézerreaktor aktív zónája egy bizonyos számú lézercellát tartalmaz, amelyek bizonyos módon vannak elrendezve egy neutron moderátor mátrixba. A lézeres cellák száma száztól több ezerig terjedhet. Az urán teljes mennyisége 5-7 kg-tól 40-70 kg-ig terjed, lineáris méretei 2-5 m.
A VNIIEF alkalmával előzetes becsléseket végeztek a 100 kW vagy annál nagyobb lézer teljesítményű lézerreaktorok különféle változatainak fő energia-, nukleáris-fizikai, műszaki és működési paramétereiről, a másodperc frakcióitól a folyamatos üzemmódig. Úgy gondoltuk, hogy a reaktormagban hő felhalmozódású lézerreaktorokat indítanak, amelyek időtartamát a mag megengedett melegítése (hőkapacitív radar) és a folyamatos radar korlátozza, a hőenergia eltávolításával a magon kívül.
A folyamatos hatású RL és RL hőkapacitás.
Feltehetően egy 1 MW nagyságrendű lézerreaktorral körülbelül 3000 lézercellát kell tartalmazni.
Oroszországban a nukleáris szivattyúval működtetett lézerekkel kapcsolatos intenzív munkát nemcsak a VNIIEF-nél, hanem az Orosz Föderáció Állami Tudományos Központjában - az I. I nevű Fizikai és Energetikai Intézet Szövetségi Egyetemes Vállalkozásánál is végezték. Leipunsky , amint azt az RU 2502140 számú szabadalom is igazolja, hogy létrehozták a„ Reaktor-lézerberendezést hasadó részek közvetlen pumpálásával”.
Az Orosz Föderáció, az IPPE Állami Kutatóközpont szakemberei egy impulzusos reaktor-lézer rendszer energiamodelljét dolgozták ki - egy nukleáris szivattyúzású optikai kvantumerősítőt (OKUYAN).
Lézermodul a BARS-5 reaktoron és egy 37 csatornás kazetta a lézermodulban.
OKUYAN a BARS-6 reaktoron alapul.
Emlékeztetve az oroszországi honvédelmi miniszterhelyettes, Jurij Borisov nyilatkozatára a Krasnaya Zvezda újság tavalyi interjújában („Lézerrendszerek lépett üzembe, amelyek lehetővé teszik a potenciális ellenség hatásfegyverzetének lefegyverzését és az összes olyan tárgy eltalálását, amelyek a rendszer lézersugárjának célpontját szolgálják. Nukleáris kutatóink megtanultak koncentrálni az energiát, amelyek szükségesek ahhoz, hogy az ellenség megfelelő fegyvereit pillanatok alatt legyőzzük, egy másodperc töredékében ), azt mondhatjuk, hogy a Peresvet BLK nem egy kisméretű atomreaktorral van felszerelve, amely táplálja a lézert árammal, hanem egy olyan lézerreaktorral, amelyben a hasadási energia közvetlenül átalakul lézersugárzás.
A kétséget csak a fentebb említett javaslat emelte fel a Peresvet BLK síkra való felszerelésére. Nem számít, hogyan biztosítja a hordozó repülőgép megbízhatóságát, mindig fennáll a baleset és egy repülőgép-baleset kockázata a következő radioaktív anyagok szétszóródásával. Lehetséges azonban, hogy vannak módok a radioaktív anyagok elterjedésének megakadályozására, amikor a hordozó leesik. Igen, és már van egy repülőreaktorunk egy hajózási rakéta, a petrel.
A fentiek alapján feltételezhető, hogy a Peresvet BLK 3. verziójában a nukleáris szivattyúzott lézerre épülő megvalósításának valószínűsége magasra becsülhető.
Nem ismeretes, hogy a telepített lézer impulzusos vagy folyamatos-e. A második esetben a folyamatos lézeres működés ideje és az üzemmódok között elvégzendő szünetek megkérdőjelezhetők. Remélhetőleg a Peresvet BLK-nak van egy folyamatos lézerreaktorja, amelynek működési idejét csak a hűtőfolyadék-ellátás korlátozza, vagy pedig nem korlátozott, ha a hűtést más módon hajtják végre.
Ebben az esetben a Peresvet BLK kimeneti optikai teljesítménye 1–3 MW tartományban becsülhető meg, 5-10 MW-ra való növelés esetén. Alig lehet megütni egy nukleáris lőfejet még egy ilyen lézerrel is, de egy repülőgép, beleértve a pilóta nélküli légi járművet, vagy egy hajózási rakéta is elég. Lehetséges annak biztosítása is, hogy szinte minden nem védett űrhajó legyőzzen alacsony pályákon, és esetleg megsértse az űrhajók érzékeny elemeit a magasabb pályákon.
Így a Peresvet BLK első célpontja lehet az amerikai rakétatámadás figyelmeztető műholdainak érzékeny optikai elemei, amelyek rakétavédelem elemét képezhetik az Egyesült Államok meglepetésével hatástalanító sztrájkja esetén.
következtetések
Amint azt a cikk elején mondtuk, meglehetősen sokféle módon lézeres sugárzást lehet elérni. A fentebb tárgyaltok mellett léteznek más típusú lézerek is, amelyek hatékonyan használhatók katonai ügyekben, például egy szabad elektron lézer, amelyben a hullámhossz széles tartományban változtatható lágy röntgen sugárzásig, és amelyhez csak sok kis villamos energia szükséges. nukleáris reaktor. Egy ilyen lézert aktívan fejlesztenek az amerikai haditengerészet érdekében. A Peresvet BLK-ban azonban egy ingyenes elektronlézer használata nem valószínű, mivel gyakorlatilag nincs információ az ilyen típusú lézerek fejlesztéséről Oroszországban, kivéve Oroszországban az európai röntgenmentes elektron-lézerprogramban való részvételt.
Meg kell érteni, hogy a Peresvet BLK-ben ennek vagy a megoldásnak való alkalmazásának valószínűségét meglehetősen feltételesen adják meg: csak a nyílt forrásokból nyert közvetett információk jelenléte nem teszi lehetővé a nagy megbízhatóságú következtetések megfogalmazását.
Lehetséges, hogy a nukleáris szivattyúval kezelt lézernek a Peresvet BLK-ban való alkalmazásának nagy valószínűségére vonatkozó következtetést részben nem csak objektív tényezők, hanem a szerző látens vágyakozása alapján is megfogalmazták. Ha Oroszországban valóban létrejön egy legalább megavatos teljesítményű nukleáris szivattyúzott lézer, ez rendkívül érdekes kilátásokat kínál fegyverrendszerek létrehozására, amelyek képesek radikálisan megváltoztatni a csatatér megjelenését. De erről egy másik cikkben fogunk beszélni.
PS A légkör és az időjárás lézer működésére gyakorolt hatásainak és kérdéseinek kizárása érdekében erősen ajánlott az AS Boreisho "Erőteljes mobil kémiai lézerek" című könyvének tanulmányozása, legalább a "Lézersugárzás terjedése működési távolságokon" című 6. fejezetben.
Szerző: Andrey Mitrofanov