Od svog početka na lasere se gledalo kao na oružje s potencijalom za revoluciju u borbi. Od sredine 20. stoljeća laseri su postali sastavni dio znanstvenofantastičnih filmova, oružja super vojnika i međuzvjezdanih brodova.
Međutim, kako to često biva u praksi, razvoj lasera velike snage naišao je na velike tehničke poteškoće koje su dovele do činjenice da je do sada glavna niša vojnih lasera postala njihova uporaba u sustavima izviđanja, ciljanja i označavanja ciljeva. Ipak, rad na stvaranju borbenih lasera u vodećim zemljama svijeta praktički nije prestajao, programi za stvaranje novih generacija laserskog oružja zamijenili su se.
Ranije smo ispitali neke od faza razvoja lasera i stvaranja laserskog oružja, kao i faze razvoja i trenutnu situaciju u stvaranju laserskog oružja za zračne snage, laserskog oružja za kopnene snage i protuzračnu obranu, lasersko oružje 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 se biti tako lako zaštititi od laserskog oružja kako neki misle, barem to definitivno neće biti moguće sa srebrom.
Ako pomno pogledate razvoj laserskog oružja u stranim zemljama, primijetit ćete da je većina predloženih suvremenih laserskih sustava implementirana na bazi lasera od vlakana i čvrstog stanja. Štoviše, uglavnom su ti laserski sustavi dizajnirani za rješavanje taktičkih problema. Njihova izlazna snaga trenutno se kreće od 10 kW do 100 kW, no u budućnosti se može povećati na 300-500 kW. U Rusiji praktički nema informacija o radu na stvaranju borbenih lasera taktičke klase, o razlozima zašto se to događa dolje ćemo govoriti.
Dana 1. ožujka 2018. ruski predsjednik Vladimir Putin, u poruci Federalnoj skupštini, zajedno s nizom drugih revolucionarnih oružanih sustava, najavio je laserski borbeni kompleks Peresvet (BLK) čija veličina i namjena podrazumijevaju njegova uporaba za rješavanje strateških zadataka.
Kompleks Peresvet okružen je velom tajne. Karakteristike drugih najnovijih vrsta oružja (kompleksi "Bodež", "Avangard", "Cirkon", "Posejdon") bile su donekle izražene, što nam djelomično omogućuje procjenu njihove svrhe i učinkovitosti. Istodobno, nisu pružene nikakve posebne informacije o laserskom kompleksu Peresvet: niti vrsta instaliranog lasera, niti izvor energije za njega. Sukladno tome, nema podataka o kapacitetu kompleksa, što nam, pak, ne dopušta razumijevanje njegovih stvarnih sposobnosti i ciljeva i zadataka koji su mu postavljeni.
Lasersko zračenje može se dobiti na desetke, možda čak i stotine načina. Koja je metoda dobivanja laserskog zračenja implementirana u najnovijem ruskom BLK -u "Peresvet"? Da bismo odgovorili na pitanje, razmotrit ćemo različite inačice Peresvet BLK i procijeniti stupanj vjerojatnosti njihove implementacije.
Dolje navedene informacije su autorove pretpostavke temeljene na podacima iz otvorenih izvora objavljenim na Internetu
BLK "Peresvet". Izvedba broj 1. Vlaknasti, čvrsti i tekućinski laseri
Kao što je gore spomenuto, glavni trend u stvaranju laserskog oružja je razvoj kompleksa temeljenih na optičkim vlaknima. Zašto se ovo događa? Budući da je lako povećati snagu laserskih instalacija na temelju lasera s vlaknima. Koristeći paket modula od 5-10 kW, dobijte 50-100 kW zračenja na izlazu.
Može li se Peresvet BLK implementirati na temelju ovih tehnologija? Vrlo je vjerojatno da nije. Glavni razlog tome je što je tijekom godina perestrojke iz Rusije "pobjegao" vodeći razvijač laserskih vlakana, Znanstveno-tehničko udruženje IRE-Polyus, na temelju kojeg je osnovana transnacionalna korporacija IPG Photonics Corporation u SAD -u i sada je svjetski lider u industriji.laseri za lasere velike snage. Međunarodno poslovanje i glavno mjesto registracije IPG Photonics Corporation podrazumijeva strogo poštivanje zakona SAD-a, koji s obzirom na trenutnu političku situaciju ne podrazumijeva prijenos kritičnih tehnologija u Rusiju, što, naravno, uključuje i tehnologije za stvaranje laseri snage.
Mogu li druge organizacije u Rusiji razviti lasere s vlaknima? Možda, ali malo vjerojatno, ili dok su to proizvodi male snage. Vlaknasti laseri su isplativ komercijalni proizvod, stoga odsutnost domaćih laserskih vlakana velike snage na tržištu najvjerojatnije ukazuje na njihovu stvarnu odsutnost.
Slična je situacija i s čvrstim laserima. Vjerojatno je među njima teže implementirati serijsko rješenje, no ipak je moguće, a u stranim je zemljama ovo drugo najraširenije rješenje nakon lasera s vlaknima. Nisu se mogli pronaći podaci o industrijskim čvrstim laserima velike snage proizvedenim u Rusiji. Na Institutu za istraživanje fizike lasera RFNC-VNIIEF (ILFI) rade se laseri na čvrstom stanju, pa se teoretski može postaviti laser na poluproizvod u BLK Peresvet, no u praksi je to malo vjerojatno, budući da je u početku najvjerojatnije bi se pojavili kompaktniji uzorci laserskog oružja ili eksperimentalne instalacije.
Još je manje podataka o tekućim laserima, iako postoje podaci da se razvija laser za ratovanje s tekućinama (je li razvijen, ali je odbijen?) U Sjedinjenim Državama u okviru programa HELLADS (Obrambeni sustav visokoenergetskih laserskih područja, "Obrana" sustav temeljen na visokoenergetskom tekućinskom laseru "). Vjerojatno tekući laseri imaju prednost u mogućnosti hlađenja, ali nižu učinkovitost (učinkovitost) u usporedbi s laserima u čvrstom stanju.
2017. pojavile su se informacije o raspisivanju natječaja Istraživačkog instituta Polyus za sastavni dio istraživačkog rada (I&R) čija je svrha stvaranje mobilnog laserskog kompleksa za borbu protiv malih bespilotnih letjelica (bespilotnih letjelica) po danu i uvjeti sumraka. Kompleks bi se trebao sastojati od sustava za praćenje i izgradnje ciljnih putanja leta, pružajući oznaku cilja za sustav navođenja laserskog zračenja, čiji će izvor biti tekući laser. Zanimljiv je zahtjev naveden u izjavi o radu na stvaranju tekućeg lasera, a istovremeno zahtjev za prisutnost lasera sa moćnim vlaknima u kompleksu. Ili se radi o pogrešnom ispisu, ili je razvijena (razvijena) nova vrsta lasera s vlaknima s tekućim aktivnim medijem u vlaknu, koji kombinira prednosti tekućeg lasera u smislu pogodnosti hlađenja i lasera s vlaknima u kombiniranju emitera paketi.
Glavne prednosti lasera sa vlaknima, čvrstog stanja i tekućine su njihova kompaktnost, mogućnost povećanja snage serije i jednostavnost integracije u različite klase oružja. Sve to nije za razliku od lasera BLK "Peresvet", koji je jasno razvijen ne kao univerzalni modul, već kao rješenje napravljeno "s jednim ciljem, prema jedinstvenom konceptu". Stoga se vjerojatnost implementacije BLK-a "Peresvet" u Verziji br. 1 na temelju lasera s optičkim vlaknima, čvrstog stanja i tekućine može ocijeniti niskom
BLK "Peresvet". Izvedba broj 2. Plinsko-dinamički i kemijski laseri
Plinski 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 bili su najrazvijeniji u razvoju 70 -ih - 80 -ih godina XX. Stoljeća.
Očigledno, prvi put su kontinuirane snage zračenja veće od 1 megavata dobivene u SSSR-u i SAD-u na plinsko-dinamičkim laserima, čiji se rad temelji na adijabatskom hlađenju zagrijanih plinskih masa koje se kreću nadzvučnom brzinom.
U SSSR-u je od sredine 70-ih godina XX. Stoljeća na bazi zrakoplova Il-76MD razvijen laserski kompleks na zračnoj bazi A-60, vjerojatno naoružan laserom RD0600 ili njegovim analogom. U početku je kompleks bio namijenjen borbi protiv automatskih letećih balona. Kao oružje trebao je biti instaliran kontinuirani plinski dinamički CO laser klase megavata koji je razvio Projektni biro Khimavtomatika (KBKhA). U sklopu ispitivanja stvorena je obitelj uzoraka GDT klupa snage zračenja od 10 do 600 kW. Nedostaci GDT -a su duga valna duljina zračenja od 10,6 μm, što osigurava veliku difrakcijsku divergenciju laserskog snopa.
Još veće snage zračenja postignute su kemijskim laserima na bazi deuterij fluorida i kisik-jodnim (jodnim) laserima (COIL). Konkretno, u okviru programa Strateške obrambene inicijative (SDI) u Sjedinjenim Državama stvoren je kemijski laser na bazi deuterij fluorida snage nekoliko megavata; u okviru američke Nacionalne obrane protiv balističkih projektila (NMD)), zrakoplovni kompleks Boeing ABL (AirBorne Laser) s kisikovododnim laserom snage reda 1 megavat.
VNIIEF je stvorio i testirao najmoćniji svjetski impulsni kemijski laser na reakciju fluora s vodikom (deuterij), razvio laser koji se ponavljao s energijom zračenja od nekoliko kJ po impulsu, brzinom ponavljanja impulsa od 1–4 Hz i divergencija zračenja blizu granice difrakcije i učinkovitost od oko 70% (najveća postignuta za lasere).
U razdoblju od 1985. do 2005. god. laseri su razvijeni na nelančanoj reakciji fluora s vodikom (deuterij), gdje je sumpor heksafluorid SF6 korišten kao tvar koja sadrži fluor, disocirajući u električnom pražnjenju (fotodisocijacijski laser?). Kako bi se osigurao dugotrajan i siguran rad lasera u ponavljajuće impulsnom načinu rada, stvorene su instalacije sa zatvorenim ciklusom mijenjanja 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.
Plinski dinamički i kemijski laseri imaju značajan nedostatak, u većini rješenja potrebno je osigurati nadopunu zaliha "streljiva", koje se često sastoje od skupih i otrovnih komponenti. Također je potrebno očistiti izlazne plinove nastale djelovanjem lasera. Općenito, teško je nazvati plinsko-dinamičke i kemijske lasere učinkovitim rješenjem, zbog čega se većina zemalja prebacila na razvoj vlakana, lasera u čvrstom stanju i tekućina.
Ako govorimo o laseru koji se temelji na nelančanoj reakciji fluora s deuterijem, disocira u električnom pražnjenju, sa zatvorenim ciklusom mijenjanja radne smjese, tada su 2005. godine dobivene snage reda 100 kW, malo je vjerojatno da bi se za to vrijeme mogli dovesti na razinu megavata.
S obzirom na Peresvet BLK, pitanje postavljanja plinsko-dinamičkog i kemijskog lasera na njega prilično je kontroverzno. S jedne strane, u Rusiji postoje značajni pomaci u vezi s tim laserima. Na internetu su se pojavile informacije o razvoju poboljšane verzije zrakoplovnog kompleksa A 60 - A 60M s laserom od 1 MW. Govori se i o postavljanju kompleksa "Peresvet" na nosač zrakoplova ", što bi mogla biti druga strana iste medalje. Odnosno, u početku su mogli napraviti snažniji kopneni kompleks temeljen na plinsko-dinamičkom ili kemijskom laseru, a sada ga, slijedeći utabane staze, instalirati na nosač zrakoplova.
Stvaranje "Peresveta" izveli su stručnjaci nuklearnog centra u Sarovu, u Ruskom saveznom nuklearnom centru-Sveruskom istraživačkom institutu za eksperimentalnu fiziku (RFNC-VNIIEF), u već spomenutom Institutu za istraživanje laserske fizike, koji je, između ostalog, razvija plinsko-dinamičke lasere i kisik-jodne lasere …
S druge strane, što god se moglo reći, plinsko-dinamički i kemijski laseri zastarjela su tehnička rješenja. Osim toga, aktivno kruže informacije o prisutnosti nuklearnog izvora energije u bloku Peresvet za napajanje lasera, a u Sarovu se više bave stvaranjem najnovijih revolucionarnih tehnologija, često povezanih s nuklearnom energijom.
Na temelju prethodno navedenog može se pretpostaviti da se vjerojatnost implementacije Peresvet BLK u izvedbi br. 2 na temelju plinsko-dinamičkih i kemijskih lasera može procijeniti kao umjerena
Laseri s nuklearnom pumpom
Krajem šezdesetih godina prošlog stoljeća u SSSR-u je počeo rad na stvaranju lasera velike snage s nuklearnom pumpom. 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. VNIIEF je pobudio mješavinu helija i ksenona s fragmentima fisije urana pomoću impulsnog reaktora VIR 2.
Godine 1974.-1976. pokusi se provode u reaktoru TIBR-1M u kojem je snaga laserskog zračenja iznosila oko 1-2 kW. 1975. na temelju impulsnog reaktora VIR-2 razvijena je dvokanalna laserska instalacija LUNA-2 koja je još bila u funkciji 2005. godine, a moguće je da i dalje radi. 1985. godine u pogonu LUNA-2M po prvi put u svijetu ispumpan je neonski laser.
Početkom 1980-ih znanstvenici VNIIEF-a razvili su i proizveli 4-kanalni laserski modul LM-4 za stvaranje nuklearnog laserskog elementa koji radi u kontinuiranom načinu rada. Sustav pobuđuje neutronski tok iz reaktora BIGR. Trajanje proizvodnje određeno je trajanjem pulsa zračenja reaktora. Prvi put u svijetu u praksi je pokazano cw laziranje u laserima s nuklearnom pumpom i učinkovitost metode poprečne cirkulacije plina. Snaga laserskog zračenja bila je oko 100 W.
Jedinica LM-4 je 2001. godine nadograđena i dobila je oznaku LM-4M / BIGR. Rad višeelementnog nuklearnog laserskog uređaja u kontinuiranom načinu rada demonstriran je nakon 7 godina očuvanja objekta bez zamjene optičkih i gorivnih elemenata. Instalacija LM-4 može se smatrati prototipom reaktorskog lasera (RL), koji posjeduje sve svoje kvalitete, osim mogućnosti samoodržive nuklearne lančane reakcije.
Godine 2007. umjesto LM-4 modula pušten je u rad osmokanalni laserski modul LM-8 u kojem je omogućeno sekvencijalno zbrajanje četiri i dva laserska kanala.
Laserski reaktor je autonomni uređaj koji kombinira funkcije laserskog sustava i nuklearnog reaktora. Aktivna zona laserskog reaktora je skup određenog broja laserskih ćelija smještenih na određeni način u matricu neutronskog moderatora. Broj laserskih ćelija može se kretati od stotina 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-fizikalnih, tehničkih i operativnih parametara različitih verzija laserskih reaktora snage lasera od 100 kW i više, koji rade od djelića sekunde do kontinuiranog rada. U obzir smo uzeli laserske reaktore s akumulacijom topline u jezgri reaktora pri lansiranjima, čije je trajanje ograničeno dopuštenim zagrijavanjem jezgre (radar s toplinskim kapacitetom) i kontinuirani radar s uklanjanjem toplinske energije izvan jezgre.
Vjerojatno bi laserski reaktor snage lasera reda 1 MW trebao sadržavati oko 3000 laserskih ćelija.
U Rusiji su intenzivni radovi na laserima s nuklearnom pumpom izvedeni ne samo u VNIIEF -u, već i u Saveznom državnom unitarnom poduzeću „Državni znanstveni centar Ruske Federacije - Institut za fiziku i energetiku po imenu A. I. Leipunsky”, što je dokazano patentom RU 2502140 za stvaranje„ Reaktorsko-laserske instalacije s izravnim crpljenjem dijelovima fisije”.
Stručnjaci Državnog istraživačkog centra Ruske Federacije IPPE razvili su energetski model impulsnog reaktorsko-laserskog sustava-optičko kvantno pojačalo s nuklearnom pumpom (OKUYAN).
Podsjećajući na izjavu zamjenika ruskog ministra obrane Jurija Borisova u prošlogodišnjem intervjuu za novine Krasnaya Zvezda, možemo reći da je Peresvet BLK opremljen ne nuklearnim reaktorom male veličine koji opskrbljuje laser električnom energijom, već reaktorskim laserom u kojem se energija fisije izravno pretvara u lasersko zračenje.
Sumnju izaziva samo spomenuti prijedlog da se Peresvet BLK postavi u avion. Bez obzira na to kako osiguravate pouzdanost zrakoplova -nosača, uvijek postoji opasnost od nesreće i pada zrakoplova s naknadnim rasipanjem radioaktivnih materijala. Međutim, moguće je da postoje načini za sprječavanje širenja radioaktivnih materijala prilikom pada nosača. Da, i već imamo leteći reaktor u krstarećoj raketi, bure.
Na temelju prethodnog, može se pretpostaviti da se vjerojatnost implementacije Peresvet BLK u verziji br. 3 na temelju lasera s nuklearnom pumpom može procijeniti kao velika
Nije poznato je li instalirani laser pulsiran ili kontinuiran. U drugom slučaju, upitno je vrijeme kontinuiranog rada lasera i prekidi koje je potrebno napraviti između načina rada. Nadajmo se da Peresvet BLK ima kontinuirani laserski reaktor čije je vrijeme rada ograničeno samo opskrbom rashladnim sredstvom ili nije ograničeno ako se hlađenje vrši na neki drugi način.
U tom se slučaju izlazna optička snaga Peresvet BLK može procijeniti u rasponu od 1-3 MW s izgledom da se poveća na 5-10 MW. Jedva da je moguće pogoditi nuklearnu bojevu glavu čak i takvim laserom, ali zrakoplov, uključujući bespilotnu letjelicu ili krstareću raketu sasvim je moguće. Također je moguće osigurati poraz gotovo svih nezaštićenih letjelica na niskim orbitama, a moguće je i oštećenje osjetljivih elemenata letjelica u višim orbitama.
Dakle, prva meta za Peresvet BLK mogu biti osjetljivi optički elementi američkih satelita za upozorenje na raketni napad, koji mogu djelovati kao element obrane od projektila u slučaju iznenadnog razoružavanja SAD -a.
zaključci
Kao što smo rekli na početku članka, postoji prilično velik broj načina za dobivanje laserskog zračenja. Osim gore spomenutih, postoje i druge vrste lasera koje se mogu učinkovito koristiti u vojnim poslovima, na primjer, laser sa slobodnim elektronima, u kojem je moguće mijenjati valnu duljinu u širokom rasponu do mekog X-zraka zračenja i kojoj je potrebno samo mnogo električne energije koju proizvodi nuklearni reaktor male veličine. Takav laser aktivno se razvija u interesu američke mornarice. No, uporaba lasera sa slobodnim elektronima u Peresvet BLK-u je malo vjerojatna, budući da trenutno nema gotovo nikakvih podataka o razvoju lasera ovog tipa u Rusiji, osim sudjelovanja u Rusiji u europskom laserskom programu za slobodne elektrone s rendgenskim zrakama.
Potrebno je razumjeti da se procjena vjerojatnosti korištenja ovog ili onog rješenja u Peresvet BLK daje prilično okvirno: prisutnost samo neizravnih informacija dobivenih iz otvorenih izvora ne dopušta formuliranje zaključaka s visokim stupnjem pouzdanosti.
