Lasersko oružje uvijek je kontroverzno. Neki ga smatraju oružjem budućnosti, dok drugi kategorički negiraju vjerojatnost pojave učinkovitih uzoraka takvog oružja u bliskoj budućnosti. Ljudi su razmišljali o laserskom oružju i prije njihovog stvarnog pojavljivanja, sjetimo se klasičnog djela "Hiperboloid inženjera Garina" Alekseja Tolstoja (naravno, djelo ne ukazuje baš na laser, već na oružje blisko njemu po djelovanju i posljedicama korištenja).
Stvaranje pravog lasera 50 -ih - 60 -ih godina XX. Stoljeća ponovno je pokrenulo temu laserskog oružja. Tijekom desetljeća postao je nezaobilazna značajka znanstvenofantastičnih filmova. Pravi uspjesi bili su mnogo skromniji. Da, laseri su zauzeli važnu nišu u sustavima izviđanja i označavanja ciljeva, naširoko se koriste u industriji, ali za upotrebu kao sredstvo uništavanja njihova snaga je još uvijek bila nedovoljna, a karakteristike težine i veličine neprihvatljive. Kako su se laserske tehnologije razvijale, u kojoj su mjeri u ovom trenutku spremne za vojnu primjenu?
Prvi operativni laser nastao je 1960. Bio je to impulsni poluprovodnički laser temeljen na umjetnom rubinu. U vrijeme nastanka to su bile najviše tehnologije. Danas se takav laser može sastaviti kod kuće, dok njegova impulsna energija može doseći 100 J.
Dušikov laser je još jednostavniji za implementaciju; složeni komercijalni proizvodi nisu potrebni za njegovu provedbu; čak može raditi i na dušiku koji se nalazi u atmosferi. S ravnim rukama, lako se može sastaviti kod kuće.
Od stvaranja prvog lasera pronađen je ogroman broj načina za dobivanje laserskog zračenja. Postoje čvrsti laseri, plinski laseri, laseri za bojenje, laseri sa slobodnim elektronima, laseri na vlaknima, poluvodički laseri i drugi laseri. Također, laseri se razlikuju po načinu uzbude. Na primjer, u plinskim laserima različitih izvedbi aktivni medij može se pobuđivati optičkim zračenjem, pražnjenjem električne struje, kemijskom reakcijom, nuklearnim crpljenjem, toplinskim crpljenjem (plinsko-dinamički laseri, GDL). Pojavom poluvodičkih lasera nastali su laseri tipa DPSS (laser s čvrstim diodama s diodnom pumpom).
Različiti dizajni lasera omogućuju izlaz zračenja različitih valnih duljina, od mekih X zraka do infracrvenog zračenja. Tvrdi rendgenski i gama laseri su u razvoju. To vam omogućuje odabir lasera ovisno o problemu koji se rješava. S obzirom na vojne primjene, to znači, na primjer, mogućnost odabira lasera, s zračenjem takve valne duljine koju minimalno apsorbira atmosfera planeta.
Od razvoja prvog prototipa, snaga se stalno povećavala, karakteristike težine i veličine te učinkovitost (učinkovitost) lasera su se poboljšale. To se vrlo jasno vidi na primjeru laserskih dioda. 90-ih godina prošlog stoljeća u širokoj su se prodaji pojavili laserski pokazivači snage 2-5 mW, 2005.-2010. Već je bilo moguće kupiti laserski pokazivač snage 200-300 mW, sada, 2019. godine, postoje na prodaju laserski pokazivači s optičkom snagom 7. UtoU Rusiji postoje moduli infracrvenih laserskih dioda s optičkim izlazom, optičke snage 350 W.
Brzina povećanja snage laserskih dioda usporediva je sa brzinom povećanja računske snage procesora, u skladu s Mooreovim zakonom. Naravno, laserske diode nisu prikladne za stvaranje borbenih lasera, ali se one, pak, koriste za pumpanje učinkovitih lasera u čvrstom stanju i vlakana. Za laserske diode, učinkovitost pretvaranja električne energije u optičku energiju može biti veća od 50%, teoretski možete dobiti učinkovitost preko 80%. Visoka učinkovitost ne samo da smanjuje zahtjeve napajanja, već i pojednostavljuje hlađenje laserske opreme.
Važan element lasera je sustav fokusiranja snopa - što je manja površina mrlje na meti, veća je gustoća snage koja dopušta oštećenja. Napredak u razvoju složenih optičkih sustava i pojava novih visokotemperaturnih optičkih materijala omogućuje stvaranje visoko učinkovitih sustava fokusiranja. Sustav za fokusiranje i nišanjenje američkog eksperimentalnog borbenog lasera HEL uključuje 127 ogledala, leća i svjetlosnih filtera.
Druga važna komponenta koja pruža mogućnost stvaranja laserskog oružja je razvoj sustava za navođenje i držanje snopa na cilju. Za gađanje ciljeva "trenutnim" hicem, u djeliću sekunde, potrebne su snage gigavata, ali stvaranje takvih lasera i izvora napajanja za njih na mobilnoj šasiji je pitanje daleke budućnosti. U skladu s tim, za uništavanje ciljeva laserima snage stotina kilovata - desetaka megavata potrebno je neko vrijeme zadržati mjesto laserskog zračenja na meti (od nekoliko sekundi do nekoliko desetaka sekundi). Za to su potrebni visoko precizni i brzi pogoni koji mogu pratiti cilj laserskim snopom, prema sustavu navođenja.
Prilikom gađanja na velike udaljenosti, sustav navođenja mora nadoknaditi izobličenja koja unosi atmosfera, za što se u sustavu navođenja može koristiti nekoliko lasera različitih namjena, pružajući točno navođenje glavnog "borbenog" lasera do cilja.
Koji su laseri dobili prioritetni razvoj u području naoružanja? Zbog odsutnosti izvora velike snage optičkog crpljenja, plinsko-dinamički i kemijski laseri postali su takvi.
Krajem 20. stoljeća javno mnijenje uzburkao je program Američke strateške obrambene inicijative (SDI). U sklopu ovog programa planirano je razmještanje laserskog naoružanja na zemlji i u svemiru kako bi se pobijedile sovjetske interkontinentalne balističke rakete (ICBM). Za postavljanje u orbitu trebali su se koristiti laseri s nuklearnom pumpom koji emitiraju u rasponu X-zraka ili kemijski laseri snage do 20 megavata.
Program SDI naišao je na brojne tehničke poteškoće i bio je zatvoren. Istodobno, neka istraživanja provedena u okviru programa omogućila su dobivanje dovoljno moćnih lasera. 1985. laser s deuterij fluoridom izlazne snage 2,2 megavata uništio je balističku raketu s tekućim pogonom fiksiranu 1 kilometar od lasera. Kao posljedica 12-sekundnog zračenja, stijenke tijela rakete izgubile su čvrstoću i uništene su unutarnjim pritiskom.
U SSSR -u je također proveden razvoj borbenih lasera. Osamdesetih godina XX. Stoljeća radilo se na stvaranju orbitalne platforme Skif s plinsko-dinamičkim laserom snage 100 kW. Maketa velike veličine Skif-DM (svemirska letjelica Polyus) lansirana je u Zemljinu orbitu 1987. godine, ali zbog niza pogrešaka nije ušla u izračunatu orbitu i poplavljena je u Tihom oceanu po balističkoj putanji. Raspad SSSR -a okončao je ovaj i slične projekte.
U SSSR-u su u okviru programa Terra provedena opsežna istraživanja laserskog oružja. Program zonskog raketnog i protuprostornog obrambenog sustava s elementom udara snopom na temelju laserskog naoružanja velike snage "Terra" provodio se od 1965. do 1992. Prema otvorenim podacima, u okviru ovog programa, plinsko-dinamički laseri, razvijeni su laseri u čvrstom stanju, eksplozivna jodna fotodisocijacija i drugi tipovi.
Također u SSSR-u, od sredine 70-ih godina 20. stoljeća, razvijen je zračni laserski kompleks A-60 na bazi aviona Il-76MD. U početku je kompleks bio namijenjen borbi protiv automatskih letećih balona. Kao oružje trebao se instalirati 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. Može se pretpostaviti da je u vrijeme ispitivanja kompleksa A-60 na njega bio instaliran laser od 100 kW.
Izvršeno je nekoliko desetaka letova s testiranjem laserske instalacije na stratosferskom balonu koji se nalazi na nadmorskoj visini od 30-40 km i na cilju La-17. Neki izvori ukazuju da je kompleks sa zrakoplovom A-60 nastao kao zrakoplovna laserska komponenta proturaketne obrane u okviru programa Terra-3.
Koje vrste lasera trenutno najviše obećavaju za vojnu primjenu? Uz sve prednosti plinsko-dinamičkih i kemijskih lasera, oni imaju značajne nedostatke: potrebu za potrošnim komponentama, inerciju pri pokretanju (prema nekim izvorima do jedne minute), značajno oslobađanje topline, velike dimenzije i iskorištenost istrošenih komponenti aktivnog medija. Takvi se laseri mogu postaviti samo na velike medije.
Trenutačno najveće izglede imaju laseri na čvrstom stanju i vlakna, za čiji rad im je potrebno samo osigurati dovoljnu snagu. Američka mornarica aktivno razvija lasersku tehnologiju besplatnih elektrona. Važna prednost vlakana lasera je njihova skalabilnost, tj. mogućnost kombiniranja nekoliko modula za dobivanje veće snage. Obrnuta skalabilnost je također važna, ako se stvori čvrsti laser snage 300 kW, tada se zasigurno na njegovoj osnovi može stvoriti laser manje veličine s, primjerice, 30 kW.
Kakvo je stanje s laserskim vlaknima i čvrstim laserima u Rusiji? Znanost SSSR -a u smislu razvoja i stvaranja lasera bila je najnaprednija u svijetu. Nažalost, raspad SSSR -a promijenio je sve. Jednu od najvećih svjetskih tvrtki za razvoj i proizvodnju lasera s vlaknima IPG Photonics osnovao je rođeni Rus V. P. Gapontsev na temelju ruske tvrtke NTO IRE-Polyus. Matična tvrtka, IPG Photonics, trenutno je registrirana u Sjedinjenim Državama. Unatoč činjenici da se jedno od najvećih proizvodnih mjesta IPG Photonics nalazi u Rusiji (Fryazino, Moskovska regija), tvrtka posluje prema američkom zakonu i njezini se laseri ne mogu koristiti u ruskim oružanim snagama, uključujući i tvrtku koja se mora pridržavati sankcija nametnuti Rusiji.
Međutim, mogućnosti lasera za vlakna IPG Photonics iznimno su velike. IPG laseri s kontinuiranim valovima velike snage imaju raspon snage od 1 kW do 500 kW, kao i širok raspon valnih duljina, a učinkovitost pretvaranja električne energije u optičku energiju doseže 50%. Karakteristike divergencije lasera IPG vlakana daleko su superiornije od ostalih lasera velike snage.
Postoje li u Rusiji drugi programeri i proizvođači modernih lasera velike snage i čvrstog stanja? Sudeći prema komercijalnim uzorcima, br.
Domaći proizvođač u industrijskom segmentu nudi plinske lasere najveće snage desetine kW. Na primjer, tvrtka "Laser Systems" 2001. godine predstavila je kisik-jodni laser snage 10 kW s kemijskom učinkovitošću većom od 32%, što je najperspektivniji kompaktni autonomni izvor snažnog laserskog zračenja ove vrste. U teoriji, laseri s kisikom i jodom mogu doseći razine snage do jednog megavata.
Istodobno, ne može se potpuno isključiti da su ruski znanstvenici uspjeli napraviti iskorak u nekom drugom smjeru stvaranja lasera velike snage, temeljen na dubokom razumijevanju fizike laserskih procesa.
Ruski predsjednik Vladimir Putin najavio je 2018. godine laserski kompleks Peresvet, namijenjen rješavanju misija proturaketne obrane i uništavanju neprijateljskih orbita. Podaci o kompleksu Peresvet su klasificirani, uključujući vrstu lasera koji se koristi (laseri?) I optičku snagu.
Može se pretpostaviti da je najvjerojatniji kandidat za ugradnju u ovaj kompleks plinski dinamički laser, potomak lasera koji se razvija za program A-60. U tom slučaju optička snaga lasera kompleksa "Peresvet" može biti 200-400 kilovata, u optimističkom scenariju do 1 megavat. Prethodno spomenuti kisik-jodni laser može se smatrati drugim kandidatom.
Ako pođemo od ovoga, tada se sa strane kabine glavnog vozila kompleksa Peresvet nalazi dizelski ili benzinski generator električne struje, kompresor, spremište za kemijske komponente, laser sa sustavom hlađenja i Sustav za navođenje laserskog snopa vjerojatno se nalazi u nizu. Radar ili OLS za otkrivanje cilja nigdje se ne vide, što podrazumijeva vanjsko označavanje cilja.
U svakom slučaju, ove se pretpostavke mogu pokazati pogrešnima, kako u vezi s mogućnošću stvaranja bitno novih lasera od strane domaćih programera, tako i u vezi s nedostatkom pouzdanih informacija o optičkoj snazi kompleksa Peresvet. Konkretno, u tisku je bilo informacija o prisutnosti nuklearnog reaktora male veličine kao izvora energije u kompleksu "Peresvet". Ako je to točno, konfiguracija kompleksa i moguće karakteristike mogu biti potpuno različite.
Kolika je snaga potrebna da bi se laser učinkovito koristio u vojne svrhe kao sredstvo uništenja? To uvelike ovisi o namjeravanom rasponu uporabe i prirodi pogođenih ciljeva, kao i o načinu njihovog uništenja.
Kompleks samoobrane u zračnoj plovidbi Vitebsk uključuje postaju za ometanje L-370-3S. Suprotstavlja se dolazećim neprijateljskim projektilima s termalnom glavom za navođenje zasljepljujući infracrveno lasersko zračenje. Uzimajući u obzir dimenzije aktivne stanice za ometanje L-370-3S, snaga laserskog odašiljača iznosi najviše nekoliko desetaka vata. To jedva da je dovoljno za uništavanje toplinske glave projektila, ali je sasvim dovoljno za privremeno zasljepljivanje.
Tijekom ispitivanja kompleksa A-60 laserom od 100 kW pogođeni su ciljevi L-17, koji predstavljaju analogni mlazni avion. Raspon uništenja je nepoznat, može se pretpostaviti da je bio oko 5-10 km.
Primjeri ispitivanja stranih laserskih sustava:
[
Na temelju gore navedenog možemo pretpostaviti:
-za uništavanje malih bespilotnih letjelica na udaljenosti od 1-5 kilometara potreban je laser snage 2-5 kW;
-za uništavanje nevođenih mina, granata i streljiva visoke preciznosti na udaljenosti od 5-10 kilometara potreban je laser snage 20-100 kW;
-za gađanje ciljeva poput zrakoplova ili projektila na udaljenosti od 100-500 km potreban je laser snage 1-10 MW.
Laseri navedenih ovlasti već postoje ili će biti stvoreni u doglednoj budućnosti. Koje vrste laserskog oružja u bliskoj budućnosti mogu koristiti zračne snage, kopnene snage i mornarica, razmotrit ćemo u nastavku ovog članka.
