Uvriježeno je mišljenje da je najbolje okruženje za uporabu laserskog oružja (LW) svemir. S jedne strane, to je logično: u svemiru se lasersko zračenje može širiti praktički bez smetnji uzrokovanih atmosferom, vremenskim uvjetima, prirodnim i umjetnim preprekama. S druge strane, postoje čimbenici koji značajno kompliciraju uporabu laserskog oružja u svemiru.
Značajke rada lasera u svemiru
Prva prepreka uporabi lasera velike snage u svemiru je njihova učinkovitost, koja iznosi do 50% za najbolje proizvode, preostalih 50% ide na zagrijavanje lasera i njegove okolne opreme.
Čak i u uvjetima atmosfere planeta - na kopnu, na vodi, pod vodom i u zraku, postoje problemi s hlađenjem moćnih lasera. Ipak, mogućnosti za rashladnu opremu na planetu su mnogo veće nego u svemiru, budući da je u vakuumu prijenos viška topline bez gubitka mase moguć samo uz pomoć elektromagnetskog zračenja.
Najlakše je organizirati hlađenje LO -a na vodi i pod vodom - može se provesti morskom vodom. Na tlu možete koristiti masivne radijatore s rasipanjem topline u atmosferu. Zrakoplovstvo može koristiti nadolazeći protok zraka za hlađenje zrakoplova.
U svemiru se za uklanjanje topline koriste radijatorski hladnjaci u obliku rebrastih cijevi spojenih na cilindrične ili stožaste ploče s rashladnom tekućinom koja cirkulira u njima. S povećanjem snage laserskog oružja, veličina i masa radijatorskih hladnjaka, koji su neophodni za njegovo hlađenje, povećavaju se, štoviše, masa, a posebno dimenzije hladnjaka radijatora mogu značajno premašiti masu i dimenzije lasersko oružje.
U sovjetskom orbitalnom borbenom laseru "Skif", koji je u orbitu planirano lansirati superteška raketa-nosač "Energia", trebao se upotrijebiti plinsko-dinamički laser, čije bi hlađenje najvjerojatnije izvršilo izbacivanje radne tekućine. Osim toga, ograničena opskrba radnom tekućinom na brodu teško bi mogla pružiti mogućnost dugotrajnog rada lasera.
Izvori energije
Druga prepreka je potreba da se laserskom oružju osigura snažan izvor energije. Plinska turbina ili dizelski motor u svemiru se ne mogu postaviti; potrebno im je mnogo goriva i još više oksidanta, kemijski laseri s ograničenim rezervama radne tekućine nisu najbolji izbor za smještaj u svemir. Ostaju dvije mogućnosti-opskrba laserom u čvrstom stanju / vlaknima / tekućinama, za koje se mogu koristiti solarne baterije s puferskim akumulatorima ili nuklearnim elektranama (NPP), ili laseri s izravnim crpljenjem pomoću ulomaka nuklearne fisije (laseri s nuklearnom pumpom)) može se koristiti.
Reaktorsko-laserski krug
U sklopu rada koji se u SAD-u odvijao u okviru programa Boing YAL-1, laser od 14 megavata trebao se koristiti za uništavanje interkontinentalnih balističkih projektila (ICBM) na udaljenosti od 600 kilometara. Zapravo je postignuta snaga od oko 1 megavata, dok su ciljevi za obuku pogođeni na udaljenosti od oko 250 kilometara. Tako se snaga reda od 1 megavata može koristiti kao baza za svemirsko lasersko oružje, sposobno, na primjer, djelovati s niske referentne orbite na ciljeve na površini Zemlje ili na relativno udaljene mete u svemiru (mi smo ne uzimajući u obzir zrakoplov dizajniran za osvjetljavanje »Senzori).
S laserskom učinkovitošću od 50%, za dobivanje 1 MW laserskog zračenja potrebno je laseru isporučiti 2 MW električne energije (zapravo više, budući da je još uvijek potrebno osigurati rad pomoćne opreme i hlađenje sustav). Je li moguće dobiti takvu energiju pomoću solarnih panela? Na primjer, solarni paneli instalirani na Međunarodnoj svemirskoj stanici (ISS) proizvode između 84 i 120 kW električne energije. Dimenzije solarnih panela potrebne za dobivanje navedene snage mogu se lako procijeniti iz fotografskih snimaka ISS -a. Dizajn sposoban za napajanje lasera od 1 MW bio bi ogroman i zahtijevao bi minimalnu prenosivost.
Sklop baterija možete smatrati izvorom energije za snažan laser na mobilnim operaterima (u svakom slučaju bit će potreban kao međuspremnik za solarne baterije). Gustoća energije litijevih baterija može doseći 300 W * h / kg, odnosno za osiguravanje lasera od 1 MW s učinkovitošću od 50%potrebne su baterije težine oko 7 tona za 1 sat neprekidnog rada s električnom energijom. Čini se da nije toliko? No, uzimajući u obzir potrebu postavljanja potpornih konstrukcija, popratne elektronike, uređaja za održavanje temperaturnog režima baterija, masa međuspremnika bit će približno 14-15 tona. Osim toga, bit će problema s radom baterija u uvjetima ekstremnih temperatura i svemirskog vakuuma - značajan dio energije bit će "potrošen" kako bi se osigurao vijek trajanja samih baterija. Što je najgore, kvar jedne baterije može dovesti do kvara ili čak eksplozije cijele baterije, zajedno s laserom i letjelicom nosačem.
Korištenje pouzdanijih uređaja za pohranu energije, prikladnih sa stajališta njihova rada u svemiru, najvjerojatnije će dovesti do još većeg povećanja mase i dimenzija konstrukcije zbog njihove manje gustoće energije u smislu W * h / kg.
Ipak, ako laserskom oružju ne namećemo zahtjeve za mnogo sati rada, već upotrijebimo LR za rješavanje posebnih problema koji se javljaju svakih nekoliko dana i zahtijevaju vrijeme rada lasera ne duže od pet minuta, to će podrazumijevati odgovarajuće pojednostavljenje baterije …. Baterije se mogu puniti iz solarnih panela čija će veličina biti jedan od čimbenika koji ograničavaju učestalost uporabe laserskog oružja
Radikalnije rješenje je korištenje nuklearne elektrane. Trenutno svemirske letjelice koriste radioizotopske termoelektrične generatore (RTG). Njihova je prednost relativna jednostavnost dizajna, nedostatak je niska električna snaga, koja je u najboljem slučaju nekoliko stotina vata.
U SAD-u se testira prototip obećavajućeg Kilopower RTG-a u kojem se kao gorivo koristi Uran-235, za uklanjanje topline koriste se natrijeve toplinske cijevi, a toplina se pretvara u električnu energiju pomoću Stirlingova motora. U prototipu reaktora Kilopower kapaciteta 1 kilovat postignuta je prilično visoka učinkovitost od oko 30%. Završni uzorak nuklearnog reaktora Kilopower trebao bi kontinuirano proizvoditi 10 kilovata električne energije tijekom 10 godina.
Krug napajanja LR -a s jednim ili dva reaktora Kilopower i međuspremnikom za pohranu energije već može biti u funkciji, pružajući periodični rad lasera od 1 MW u borbenom načinu rada otprilike pet minuta, svakih nekoliko dana, kroz međuspremnu bateriju
U Rusiji se stvara nuklearna elektrana s električnom snagom od oko 1 MW za transportni i energetski modul (TEM), kao i termoemisijske nuklearne elektrane temeljene na projektu Hercules s električnom snagom od 5-10 MW. Nuklearne elektrane ovog tipa mogu snabdjeti lasersko oružje već bez posrednika u obliku tampon baterija, međutim njihovo stvaranje suočeno je s velikim problemima, što u načelu ne čudi, s obzirom na novost tehničkih rješenja, specifičnosti radno okruženje i nemogućnost provođenja intenzivnih ispitivanja. Svemirske nuklearne elektrane tema su za zaseban materijal, na koji ćemo se definitivno vratiti.
Kao i u slučaju hlađenja moćnog laserskog oružja, upotreba ove ili one nuklearne elektrane također postavlja povećane zahtjeve za hlađenjem. Hladnjaci-radijatori jedan su od najznačajnijih u smislu mase i dimenzija, elemenata elektrane, udio njihove mase, ovisno o vrsti i snazi nuklearne elektrane, može se kretati od 30% do 70%.
Zahtjevi za hlađenjem mogu se smanjiti smanjenjem učestalosti i trajanja laserskog oružja te korištenjem relativno malih snaga RTG tipa NPP-a, punjenjem međuspremnika
Posebno valja istaknuti postavljanje lasera s nuklearnom pumpom u orbitu, koji ne zahtijevaju vanjske izvore električne energije, budući da se laser crpi izravno proizvodima nuklearne reakcije. S jedne strane, laseri s nuklearnom pumpom također će zahtijevati masivne rashladne sustave, s druge strane, shema izravne pretvorbe nuklearne energije u lasersko zračenje može biti jednostavnija nego s posrednom pretvorbom topline koju nuklearni reaktor oslobađa u električnu energiju, što će značiti odgovarajuće smanjenje veličine i težine proizvoda.
Dakle, odsutnost atmosfere koja sprječava širenje laserskog zračenja na Zemlji značajno komplicira projektiranje svemirskog laserskog oružja, prvenstveno u smislu rashladnih sustava. Opskrba svemirskog laserskog oružja električnom energijom nije mnogo manji problem.
Može se pretpostaviti da će se u prvoj fazi, otprilike tridesetih godina XXI stoljeća, u svemiru pojaviti lasersko oružje sposobno za djelovanje ograničeno vrijeme - po nekoliko minuta, uz potrebu za naknadnim punjenjem energije skladišne jedinice za dovoljno dugo razdoblje od nekoliko dana
Stoga, kratkoročno, nema potrebe govoriti o bilo kakvoj masovnoj uporabi laserskog oružja "protiv stotina balističkih projektila". Lasersko oružje s naprednim mogućnostima pojavit će se ne prije nego što se stvore i testiraju nuklearne elektrane klase megavata. A troškove svemirskih letjelica ove klase teško je predvidjeti. Osim toga, ako govorimo o vojnim operacijama u svemiru, onda postoje tehnička i taktička rješenja koja mogu uvelike smanjiti učinkovitost laserskog oružja u svemiru.
Ipak, lasersko oružje, čak i ono ograničeno u smislu kontinuiranog rada i učestalosti uporabe, može postati bitan alat za ratovanje u svemiru i iz svemira.
