Siden deres begyndelse er lasere blevet betragtet som våben med potentiale til at revolutionere kamp. Siden midten af det 20. århundrede er lasere blevet en integreret del af science fiction -film, våben fra supersoldater og interstellare skibe.
Men som det ofte er tilfældet i praksis, stødte udviklingen af højeffektlasere på store tekniske vanskeligheder, hvilket har ført til, at hidtil har niche for militære lasere været deres anvendelse i rekognoscering, målretning og målbetegnelsessystemer. Ikke desto mindre stoppede arbejdet med oprettelsen af kamplasere i de førende lande i verden praktisk talt ikke, programmer til oprettelse af nye generationer af laservåben afløste hinanden.
Tidligere har vi undersøgt nogle af stadierne i udviklingen af lasere og oprettelsen af laservåben samt udviklingsstadierne og den nuværende situation i oprettelsen af laservåben til luftvåbnet, laservåben til jordstyrker og luftforsvar, laservåben til flåden. I øjeblikket er intensiteten af programmer til fremstilling af laservåben i forskellige lande så høj, at der ikke længere er tvivl om, at de snart vil dukke op på slagmarken. Og det vil ikke være så let at beskytte dig selv mod laservåben, som nogle mennesker tror, i hvert fald vil det bestemt ikke være muligt at gøre med sølv.
Hvis du ser nøje på udviklingen af laservåben i udlandet, vil du bemærke, at de fleste af de foreslåede moderne lasersystemer er implementeret på basis af fiber- og solid-state lasere. Desuden er disse lasersystemer for det meste designet til at løse taktiske problemer. Deres udgangseffekt spænder 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 oplysninger om arbejdet med oprettelse af kamplasere af taktisk klasse, vi vil tale om årsagerne til, at dette sker nedenfor.
Den 1. marts 2018 annoncerede den russiske præsident Vladimir Putin i løbet af sit budskab til forbundsforsamlingen sammen med en række andre banebrydende våbensystemer Peresvet laserkampkompleks (BLK), hvis størrelse og tilsigtede formål indebærer dets anvendelse til løsning af strategiske opgaver.
Peresvet -komplekset er omgivet af et slør af hemmeligholdelse. Egenskaberne ved andre nyeste våbentyper (komplekserne Dagger, Avangard, Zircon, Poseidon) blev udtrykt i en eller anden grad, hvilket dels gør det muligt at bedømme deres formål og effektivitet. Samtidig blev der ikke givet specifikke oplysninger om Peresvet -laserkomplekset: hverken typen af den installerede laser eller energikilden til den. Derfor er der ingen oplysninger om kompleksets kapacitet, hvilket igen ikke tillader os at forstå dets reelle kapaciteter og de mål og mål, der er sat for det.
Laserstråling kan opnås på snesevis, måske endda hundredvis af måder. Så hvilken metode til at opnå laserstråling er implementeret i den nyeste russiske BLK "Peresvet"? For at besvare spørgsmålet vil vi overveje forskellige versioner af Peresvet BLK og estimere sandsynligheden for deres implementering.
Oplysningerne herunder er forfatterens antagelser baseret på oplysninger fra åbne kilder, der er lagt ud på Internettet
BLK "Peresvet". Udførelse nummer 1. Fiber, solid state og flydende lasere
Som nævnt ovenfor er hovedtrenden i skabelsen af laservåben udviklingen af komplekser baseret på fiberoptik. Hvorfor sker dette? Fordi det er let at skalere effekten af laserinstallationer baseret på fiberlasere. Ved hjælp af en pakke med 5-10 kW moduler opnås 50-100 kW stråling ved udgangen.
Kan Peresvet BLK implementeres på basis af disse teknologier? Det er meget sandsynligt, at det ikke er. 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 hvilket det transnationale selskab IPG Photonics Corporation blev dannet, registreret i USA og er nu verdens førende inden for industrien. højeffektfiberlasere. International virksomhed og det vigtigste registreringssted for IPG Photonics Corporation indebærer dets strenge lydighed mod amerikansk lovgivning, hvilket i betragtning af den nuværende politiske situation ikke indebærer overførsel af kritiske teknologier til Rusland, som naturligvis omfatter teknologier til at skabe høj- strømlasere.
Kan fiberlasere udvikles i Rusland af andre organisationer? Måske, men usandsynligt, eller mens det er produkter med lav effekt. Fiberlasere er et rentabelt kommercielt produkt; derfor tyder fraværet af indenlandske fiberlasere med høj effekt på markedet sandsynligvis på deres faktiske fravær.
Situationen er den samme med solid-state lasere. Formentlig af disse er det vanskeligere at implementere en batchløsning; ikke desto mindre er det muligt, og i udlandet er dette den næst mest udbredte løsning efter fiberlasere. Information om industrielle solid-state lasere med høj effekt fremstillet i Rusland kunne ikke findes. Arbejde med solid-state lasere udføres på Institute of Laser Physics Research RFNC-VNIIEF (ILFI), så teoretisk set kan en solid-state laser installeres i Peresvet BLK, men i praksis er det usandsynligt, da i starten mere kompakte prøver af laservåben ville sandsynligvis dukke op eller eksperimentelle installationer.
Der er endnu mindre information om flydende lasere, selvom der er oplysninger om, at en laser til flydende krigsførelse er under udvikling (blev den udviklet, men blev den afvist?) I USA som en del af HELLADS -programmet (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Forsvarssystem baseret på en højenergi flydende laser"). Formentlig har flydende lasere den fordel, at de er i stand til at afkøle, men lavere effektivitet (effektivitet) sammenlignet med solid-state lasere.
I 2017 dukkede der oplysninger op om placering af Polyus Research Institute på et udbud på en integreret del af forskningsarbejde (F&U), hvis formål er at oprette et mobillaserkompleks til bekæmpelse af små ubemandede luftfartøjer (UAV'er) i dagtimerne og tusmørkeforhold. Komplekset bør bestå af et sporingssystem og konstruktion af målflyveveje, der giver målbetegnelse for styresystemet for laserstråling, hvis kilde vil være en flydende laser. Af interesse er kravet angivet i arbejdserklæringen om oprettelse af en flydende laser, og samtidig kravet om tilstedeværelse af en kraftfiberlaser i komplekset. Enten er det et trykfejl, eller også er der udviklet (udviklet) en ny type fiberlaser med et flydende aktivt medium i en fiber, som kombinerer fordelene ved en flydende laser med hensyn til bekvemmeligheden ved køling og en fiberlaser i kombination af emitter pakker.
De største fordele ved fiber-, solid-state- og flydende lasere er deres kompakthed, muligheden for en batchforøgelse i magt og let integration i forskellige våbenklasser. Alt dette er i modsætning til BLK "Peresvet" -laseren, som klart 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 på basis af fiber-, faststof- og flydende lasere vurderes som lav
BLK "Peresvet". Udførelse nummer 2. Gasdynamiske og kemiske lasere
Gasdynamiske og kemiske lasere kan betragtes som en forældet løsning. Deres største ulempe er behovet for et stort antal forbrugsvarer, der er nødvendige for at opretholde reaktionen, hvilket sikrer modtagelse af laserstråling. Ikke desto mindre var det kemiske lasere, der var mest udviklede i udviklingen af 70'erne - 80'erne i det 20. århundrede.
Tilsyneladende blev der for første gang opnået kontinuerlig strålingseffekt på mere end 1 megawatt i Sovjetunionen og USA på gasdynamiske lasere, hvis drift er baseret på adiabatisk afkøling af opvarmede gasmasser, der bevæger sig med en 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, formodentlig bevæbnet med en RD0600-laser eller en analog. Oprindeligt var komplekset beregnet til at bekæmpe automatiske drivballoner. Som et våben skulle der installeres en kontinuerlig gasdynamisk CO-laser af en megawatt-klasse udviklet af Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). Som en del af testene blev der skabt en familie af GDT -bænkprøver med en strålingseffekt fra 10 til 600 kW. Ulemperne ved GDT er den lange strålingsbølgelængde på 10,6 μm, hvilket giver en høj diffraktionsdivergens af laserstrålen.
Endnu højere strålekræfter blev opnået med kemiske lasere baseret på deuteriumfluorid og med oxygen-jod (iod) lasere (COIL'er). Især inden for rammerne af programmet Strategic Defense Initiative (SDI) i USA blev der skabt en kemisk laser baseret på deuteriumfluorid med en effekt på flere megawatt; inden for rammerne af det amerikanske nationale anti-ballistiske missilforsvar (NMD)) -program, Boeing ABL (AirBorne Laser) luftfartskompleks med en oxygen-jodlaser med en effekt i størrelsesordenen 1 megawatt.
VNIIEF har skabt og testet verdens mest kraftfulde pulserede kemiske laser ved reaktion af fluor med hydrogen (deuterium), udviklet en gentagne pulserende laser med en strålingsenergi på flere kJ pr. Puls, en pulsrepetitionshastighed på 1-4 Hz og en strålingsdivergens tæt på diffraktionsgrænsen og en effektivitet på ca. 70% (den højeste opnået for lasere).
I perioden fra 1985 til 2005. lasere blev udviklet på ikke-kædereaktion af fluor med hydrogen (deuterium), hvor svovlhexafluorid SF6 blev brugt som et fluorholdigt stof, der dissocierede i en elektrisk udladning (fotodissociationslaser?). For at sikre langsigtet og sikker drift af laseren i en gentagne pulserende tilstand er der blevet oprettet installationer med en lukket cyklus for 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.
Gasdynamiske og kemiske lasere har en betydelig ulempe, i de fleste løsninger er det nødvendigt at sikre påfyldning af "ammunition" -lageret, som ofte består af dyre og giftige komponenter. Det er også nødvendigt at rense udgangsgasserne som følge af laserens funktion. Generelt er det svært at kalde gasdynamiske og kemiske lasere for en effektiv løsning, hvorfor de fleste lande er gået over til udvikling af fiber-, solid-state og flydende lasere.
Hvis vi taler om en laser baseret på ikke-kædereaktion af fluor med deuterium, dissocierende i en elektrisk udladning, med en lukket cyklus for ændring af arbejdsblandingen, så blev der i 2005 opnået kræfter i størrelsesordenen 100 kW, det er usandsynligt at de i løbet af denne tid kunne bringes til et megawatt -niveau.
Med hensyn til Peresvet BLK er spørgsmålet om installation af en gasdynamisk og kemisk laser på det ganske kontroversielt. På den ene side er der en betydelig udvikling i Rusland på disse lasere. Information dukkede op på Internettet om udviklingen af en forbedret version af luftfartskomplekset A 60 - A 60M med en 1 MW laser. Det siges også om placeringen af "Peresvet" -komplekset på et hangarskib ", som kan være den anden side af den samme medalje. Det vil sige, at de i første omgang kunne have lavet et mere kraftfuldt jordkompleks baseret på en gasdynamisk eller kemisk laser, og nu, efter den slagne vej, installere det på et hangarskib.
Oprettelsen af "Peresvet" blev udført af specialister fra atomcentret i Sarov, ved Russian Federal Nuclear Center-All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), ved det allerede nævnte Institute of Laser Physics Research, som blandt andet udvikler gasdynamiske og oxygen-jodlasere …
På den anden side, uanset hvad man måtte sige, er gasdynamiske og kemiske lasere forældede tekniske løsninger. Derudover cirkulerer information aktivt om tilstedeværelsen af en atomkraftkilde i Peresvet BLK til at drive laseren, og i Sarov er de mere engagerede i skabelsen af de nyeste gennembrudsteknologier, der ofte er forbundet med atomkraft.
På baggrund af det foregående kan det antages, at sandsynligheden for implementering af Peresvet BLK i udførelse nr. 2 på basis af gasdynamiske og kemiske lasere kan estimeres som moderat
Atompumpede lasere
I slutningen af 1960'erne begyndte arbejdet i Sovjetunionen at skabe højtydende atompumpede lasere. I første omgang blev specialister fra VNIIEF, I. A. E. Kurchatov og Research Institute of Nuclear Physics, Moscow State University. Derefter fik de følgeskab af forskere fra MEPhI, VNIITF, IPPE og andre centre. I 1972 ophidsede VNIIEF en blanding af helium og xenon med uranfissionsfragmenter ved hjælp af en VIR 2 -pulserende reaktor.
I 1974-1976. der udføres forsøg på TIBR-1M-reaktoren, hvor laserstrålingseffekten var omkring 1-2 kW. I 1975 blev der på basis af VIR-2 pulserende 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 blev en neonlaser pumpet for første gang i verden på LUNA-2M-anlægget.
I begyndelsen af 1980'erne udviklede og fremstillede forskere fra VNIIEF et nuklear laserelement, der arbejder i en kontinuerlig tilstand, et 4-kanals lasermodul LM-4. Systemet er spændt på en neutronstrøm fra BIGR -reaktoren. Generationens varighed bestemmes af varigheden af reaktorens bestrålingspuls. For første gang i verden blev cw-lasning i atompumpede lasere demonstreret i praksis, og effektiviteten af metoden til tværgående gascirkulation blev demonstreret. Laserstrålingseffekten var omkring 100 W.
I 2001 blev LM-4-enheden opgraderet og modtog betegnelsen LM-4M / BIGR. Driften af en multi-element nuklear laser-enhed i en kontinuerlig tilstand blev demonstreret efter 7 års bevarelse af anlægget uden udskiftning af 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 blev der i stedet for LM-4-modulet taget et otte-kanals lasermodul LM-8 i drift, hvor den sekventielle tilføjelse af fire og to laserkanaler blev leveret.
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 bestemt antal laserceller placeret på en bestemt måde i en neutronmoderatormatrix. Antallet af laserceller kan variere fra hundredvis til flere tusinde. Den samlede mængde uran spænder fra 5-7 kg til 40-70 kg, lineære dimensioner 2-5 m.
På VNIIEF blev der foretaget foreløbige skøn over de vigtigste energi-, nuklear-fysiske, tekniske og operationelle parametre for forskellige versioner af laserreaktorer med lasereffekt fra 100 kW og derover, der opererer fra brøkdele af et sekund til kontinuerlig tilstand. Vi overvejede laserreaktorer med varmeakkumulering i reaktorkernen ved lanceringer, hvis varighed er begrænset af den tilladte opvarmning af kernen (varmekapacitetsradar) og kontinuerlig radar med fjernelse af termisk energi uden for kernen.
Formentlig bør en laserreaktor med en lasereffekt i størrelsesordenen 1 MW indeholde omkring 3000 laserceller.
I Rusland blev der ikke kun udført et intensivt arbejde med atompumpede lasere på 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-laser installation med direkte pumpning af fissionsfragmenter ".
Specialister fra State Research Center i Den Russiske Føderation IPPE har udviklet en energimodel af et pulseret reaktor-lasersystem-en atompumpet optisk kvanteforstærker (OKUYAN).
Erindrer erklæringen fra den russiske viceforsvarsminister Yuri Borisov i sidste års interview med avisen Krasnaya Zvezda, vi kan sige, at Peresvet BLK ikke er udstyret med en atomreaktor af lille størrelse, der forsyner laseren med elektricitet, men med en reaktor-laser, hvor fissionsenergien direkte omdannes til laserstråling.
Tvivl rejses kun ved det førnævnte forslag om at placere Peresvet BLK på flyet. Uanset hvordan du sikrer luftfartøjsflyets pålidelighed, er der altid risiko for en ulykke og et flystyrt 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 krydstogtmissil, petrel.
Baseret på det foregående kan det antages, at sandsynligheden for implementering af Peresvet BLK i version 3 baseret på en atompumpet laser kan estimeres som høj
Det vides ikke, om den installerede laser er pulserende eller kontinuerlig. I det andet tilfælde er tidspunktet for kontinuerlig drift af laseren og de pauser, der skal udføres mellem driftstilstande, tvivlsomme. Forhåbentlig har Peresvet BLK en kontinuerlig laserreaktor, hvis driftstid kun er begrænset af tilførsel af kølemiddel, eller ikke begrænset, hvis der tilvejebringes køling på anden måde.
I dette tilfælde kan Peresvet BLK's optiske effekt estimeres i området 1-3 MW med udsigt til at stige til 5-10 MW. Det er næppe muligt at ramme et atomsprænghoved, selv med en sådan laser, men et fly, herunder et ubemandet luftfartøj eller et krydstogtsraket er helt i orden. Det er også muligt at sikre nederlaget for næsten ethvert ubeskyttet rumfartøj i lave baner og muligvis beskadige de følsomme elementer i rumfartøjer i højere kredsløb.
Således kan det første mål for Peresvet BLK være de følsomme optiske elementer i de amerikanske missilangrebssatellitsatellitter, der kan fungere som et element i missilforsvar i tilfælde af en amerikansk overraskelsesfrakobling.
konklusioner
Som vi sagde i begyndelsen af artiklen, er der et ret stort antal måder at opnå laserstråling på. Ud over dem, der er diskuteret ovenfor, er der andre typer lasere, der effektivt kan bruges i militære anliggender, for eksempel en fri elektronlaser, hvor det er muligt at variere bølgelængden over et bredt område op til blød røntgen stråling, og som bare har brug for meget 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 talt ikke er oplysninger om udviklingen af lasere af denne type i Rusland, bortset fra deltagelse i Rusland i programmet for den europæiske røntgenstråle gratis elektronlaser.
Det er nødvendigt at forstå, at vurderingen af sandsynligheden for at bruge denne eller den løsning i Peresvet BLK er givet temmelig betinget: tilstedeværelsen af kun indirekte oplysninger hentet fra åbne kilder tillader ikke at formulere konklusioner med en høj grad af pålidelighed.
