Laservåben er altid kontroversielle. Nogle betragter det som fremtidens våben, mens andre kategorisk benægter sandsynligheden for fremkomsten af effektive prøver af sådanne våben i den nærmeste fremtid. Folk tænkte på laservåben, selv før deres egentlige udseende, lad os huske det klassiske værk "The Hyperboloid of Engineer Garin" af Alexei Tolstoy (selvfølgelig angiver værket ikke ligefrem en laser, men et våben tæt på det i handling og konsekvenser ved at bruge det).
Oprettelsen af en rigtig laser i 50'erne - 60'erne i det 20. århundrede rejste igen emnet laservåben. I løbet af årtierne er det blevet et uundværligt træk ved science fiction -film. Rigtige succeser var meget mere beskedne. Ja, lasere indtog en vigtig niche inden for rekognoscering og målbetegnelsessystemer, de er meget udbredt i industrien, men til brug som ødelæggelsesmiddel var deres magt stadig utilstrækkelig, og deres vægt og størrelse var uacceptable. Hvordan udviklede laserteknologier sig, i hvilket omfang er de klar til militære applikationer på nuværende tidspunkt?
Den første operationelle laser blev oprettet i 1960. Det var en pulserende solid-state laser baseret på en kunstig rubin. På tidspunktet for oprettelsen var disse de højeste teknologier. I dag kan en sådan laser samles derhjemme, mens dens pulsenergi kan nå 100 J.
En nitrogenglaser er endnu enklere at implementere; komplekse kommercielle produkter er ikke påkrævet for dens implementering; den kan endda fungere på nitrogen indeholdt i atmosfæren. Med lige arme kan den let samles derhjemme.
Siden oprettelsen af den første laser er der fundet et stort antal måder at opnå laserstråling på. Der er solid state lasere, gaslasere, farvelasere, gratis elektronlasere, fiberlasere, halvlederlasere og andre lasere. Lasere adskiller sig også fra den måde, de er spændte på. For eksempel i gaslasere af forskellige designs kan det aktive medium exciteres af optisk stråling, elektrisk strømudladning, kemisk reaktion, atompumpning, termisk pumpning (gasdynamiske lasere, GDL'er). Fremkomsten af halvlederlasere gav anledning til lasere af DPSS-typen (diodepumpet solid-state laser).
Forskellige designs af lasere giver output af stråling med forskellige bølgelængder, fra bløde røntgenstråler til infrarød stråling. Hårde røntgen- og gammalasere er under udvikling. Dette giver dig mulighed for at vælge en laser baseret på problemet, der skal løses. Med hensyn til militære applikationer betyder dette for eksempel muligheden for at vælge en laser med stråling af en sådan bølgelængde, der absorberes minimalt af planetens atmosfære.
Siden udviklingen af den første prototype har effekten været konstant stigende, vægt- og størrelsesegenskaberne og effektiviteten (effektiviteten) af laserne er forbedret. Dette ses meget tydeligt i eksemplet med laserdioder. I 90'erne i forrige århundrede dukkede laserpegere med en effekt på 2-5 mW op på det brede salg, i 2005-2010 var det allerede muligt at købe en laserpeger på 200-300 mW, nu, i 2019, er der laserpegere med en optisk effekt på 7. til salgI Rusland er der moduler af infrarøde laserdioder med fiberoptisk output, optisk effekt på 350 W.
Forøgelseshastigheden for laserdiodernes effekt er sammenlignelig med stigningshastigheden i processorernes beregningseffekt i overensstemmelse med Moores lov. Selvfølgelig er laserdioder ikke egnede til at skabe kamplasere, men de bruges til gengæld til at pumpe effektive solid-state- og fiberlasere. For laserdioder kan effektiviteten ved at konvertere elektrisk energi til optisk energi være over 50%, teoretisk set kan du få en effektivitet over 80%. Den høje effektivitet sænker ikke kun kravene til strømforsyning, men forenkler også køling af laserudstyret.
Et vigtigt element i laseren er strålefokuseringssystemet - jo mindre spotområdet på målet, desto højere effekttæthed, der tillader skade. Fremskridt i udviklingen af komplekse optiske systemer og fremkomsten af nye optiske materialer ved høj temperatur gør det muligt at skabe meget effektive fokussystemer. Fokuserings- og sigtesystemet i den amerikanske eksperimentelle kamplaser HEL indeholder 127 spejle, linser og lysfiltre.
En anden vigtig komponent, der giver mulighed for at skabe laservåben, er udviklingen af systemer til styring og fastholdelse af strålen på målet. For at ramme mål med et "øjeblikkeligt" skud er det på et splitsekund nødvendigt med gigawatt -kræfter, men oprettelsen af sådanne lasere og strømforsyninger til dem på et mobilt chassis er et spørgsmål om en fjern fremtid. For at ødelægge mål med lasere med en effekt på hundredvis af kilowatt - snesevis af megawatt er det derfor nødvendigt at holde laserstrålingen plet på målet i nogen tid (fra flere sekunder til flere titalls sekunder). Dette kræver højpræcisions- og højhastighedsdrev, der er i stand til at spore målet med laserstrålen, ifølge vejledningssystemet.
Ved affyring på lange afstande skal styresystemet kompensere for de forvrængninger, atmosfæren indfører, for hvilke flere lasere til forskellige formål kan bruges i styresystemet, hvilket giver nøjagtig vejledning af hoved "kamp" -laseren til målet.
Hvilke lasere har modtaget prioriteret udvikling inden for våben? På grund af fraværet af højeffektkilder til optisk pumpning er gasdynamiske og kemiske lasere blevet sådan.
I slutningen af det 20. århundrede blev den offentlige mening skabt af programmet American Strategic Defense Initiative (SDI). Som en del af dette program var det planlagt at anvende laservåben på jorden og i rummet for at besejre sovjetiske interkontinentale ballistiske missiler (ICBM'er). Til placering i kredsløb skulle det bruge atompumpede lasere, der udsender i røntgenområdet eller kemiske lasere med en effekt på op til 20 megawatt.
SDI -programmet stod over for mange tekniske vanskeligheder og blev lukket. Samtidig gjorde nogle af de undersøgelser, der blev udført inden for programmets rammer, det muligt at skaffe tilstrækkeligt kraftige lasere. I 1985 ødelagde en deuteriumfluoridlaser med en udgangseffekt på 2,2 megawatt et ballistisk missil med drivmiddel, der blev fastlagt 1 kilometer fra laseren. Som følge af bestrålingen på 12 sekunder mistede raketlegemets vægge styrke og blev ødelagt af indre tryk.
I Sovjetunionen blev udviklingen af kamplasere også udført. I firserne af det 20. århundrede arbejdede man på at skabe Skif-baneplatformen med en gasdynamisk laser med en effekt på 100 kW. Skif-DM mock-up i stor størrelse (Polyus rumfartøj) blev lanceret i Jordens kredsløb i 1987, men på grund af en række fejl kom den ikke ind i den beregnede bane og blev oversvømmet i Stillehavet langs en ballistisk bane. Sovjetunionens sammenbrud satte en stopper for dette og lignende projekter.
Store undersøgelser af laservåben blev udført i Sovjetunionen som en del af Terra-programmet. Programmet for zonemissil- og rumfartsforsvarssystemet med et bjælkepåvirkende element baseret på kraftfulde laservåben "Terra" blev implementeret fra 1965 til 1992. Ifølge åbne data, inden for rammerne af dette program, blev gasdynamiske lasere, solid-state lasere, eksplosiv jodfotodissociation og andre typer blev udviklet. lasere.
Også i Sovjetunionen, fra midten af 70'erne af det 20. århundrede, blev et luftbåren laserkompleks A-60 udviklet på basis af Il-76MD-flyet. 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. Det kan antages, at der på tidspunktet for test af A-60-komplekset blev installeret en 100 kW laser på det.
Flere dusin flyvninger blev udført med test af laserinstallationen på en stratosfærisk ballon i 30-40 km højde og på La-17-målet. Nogle kilder indikerer, at komplekset med A-60-flyet blev skabt som en luftfartslaserkomponent i missilforsvar under Terra-3-programmet.
Hvilke typer lasere er de mest lovende til militære applikationer på nuværende tidspunkt? Med alle fordelene ved gasdynamiske og kemiske lasere har de betydelige ulemper: behovet for forbrugsvarer, lanceringstræg (ifølge nogle kilder, op til et minut), betydelig varmeafgivelse, store dimensioner og udbyttet af brugte komponenter af det aktive medium. Sådanne lasere kan kun placeres på store medier.
I øjeblikket har solid-state og fiberlasere de største udsigter, for hvis drift det kun er nødvendigt at give dem tilstrækkelig strøm. Den amerikanske flåde er aktivt ved at udvikle gratis elektronlaserteknologi. En vigtig fordel ved fiberlasere er deres skalerbarhed, dvs. muligheden for at kombinere flere moduler for at opnå mere strøm. Omvendt skalerbarhed er også vigtig, hvis der oprettes en solid-state laser med en effekt på 300 kW, så kan der med sikkerhed laves en mindre laser med en effekt på for eksempel 30 kW på dens basis.
Hvordan er situationen med fiber- og solid-state lasere i Rusland? USSRs videnskab med hensyn til udvikling og oprettelse af lasere var den mest avancerede i verden. Desværre ændrede Sovjetunionens sammenbrud alt. En af verdens største virksomheder til udvikling og produktion af fiberlasere IPG Photonics blev grundlagt af en indfødt i Rusland V. P. Gapontsev på basis af det russiske firma NTO IRE-Polyus. Moderselskabet, IPG Photonics, er i øjeblikket registreret i USA. På trods af at et af de største produktionssteder for IPG Photonics ligger i Rusland (Fryazino, Moskva -regionen), opererer virksomheden under amerikansk lov, og dens lasere kan ikke bruges i de russiske væbnede styrker, herunder skal virksomheden overholde sanktionerne pålagt Rusland.
Imidlertid er kapaciteterne ved IPG Photonics 'fiberlasere ekstremt høje. IPG -lasere med kontinuerlig bølgefiber med høj effekt har et effektområde fra 1 kW til 500 kW, samt en lang række bølgelængder, og effektiviteten ved at konvertere elektrisk energi til optisk energi når 50%. Divergensegenskaberne ved IPG -fiberlasere er langt bedre end andre højeffektlasere.
Er der andre udviklere og producenter af moderne high-power fiber- og solid-state lasere i Rusland? At dømme efter de kommercielle prøver, nr.
En hjemmeproducent i det industrielle segment tilbyder gaslasere med en maksimal effekt på snesevis af kW. For eksempel præsenterede firmaet "Lasersystemer" i 2001 en oxygen-jodlaser med en effekt på 10 kW med en kemisk effektivitet på over 32%, hvilket er den mest lovende kompakte autonome kilde til kraftig laserstråling af denne type. I teorien kan oxygen-jodlasere nå effektniveauer på op til en megawatt.
Samtidig kan det ikke helt udelukkes, at russiske forskere har formået at få et gennembrud i en anden retning for at skabe lasere med høj effekt, baseret på en dyb forståelse af laserprocessers fysik.
I 2018 annoncerede den russiske præsident Vladimir Putin Peresvet-laserkomplekset, der er designet til at løse missilforsvarsmissioner og ødelægge fjendens kredsløb. Oplysninger om Peresvet -komplekset er klassificeret, herunder hvilken type laser der bruges (lasere?) Og optisk strøm.
Det kan antages, at den mest sandsynlige kandidat til installation i dette kompleks er en gasdynamisk laser, en efterkommer af laseren, der udvikles til A-60-programmet. I dette tilfælde kan den optiske effekt af laseren i "Peresvet" -komplekset være 200-400 kilowatt, i det optimistiske scenario op til 1 megawatt. Den tidligere nævnte oxygen-jodlaser kan betragtes som en anden kandidat.
Hvis vi går videre fra dette, så på siden af kabinen i hovedkøretøjet i Peresvet -komplekset, en diesel- eller benzingenerator af elektrisk strøm, en kompressor, et lagerrum til kemiske komponenter, en laser med et kølesystem og en laserstrålevejledningssystem er formodentlig placeret i serie. Radar- eller måldetektering OLS ses intetsteds, hvilket indebærer ekstern målbetegnelse.
Under alle omstændigheder kan disse antagelser vise sig at være forkerte, både i forbindelse med muligheden for at skabe grundlæggende nye lasere af indenlandske udviklere og i forbindelse med manglen på pålidelige oplysninger om Peresvet -kompleksets optiske effekt. Især var der information i pressen om tilstedeværelsen af en lille atomreaktor som energikilde i "Peresvet" -komplekset. Hvis dette er sandt, kan konfigurationen af komplekset og de mulige egenskaber være helt forskellige.
Hvilken kraft er nødvendig for at en laser effektivt kan bruges til militære formål som et middel til ødelæggelse? Dette afhænger i vid udstrækning af det påtænkte anvendelsesområde og arten af de ramte mål samt metoden til deres ødelæggelse.
Vitebsk luftbårne selvforsvarskompleks omfatter en L-370-3S aktiv jammestation. Det modvirker indkommende fjendtlige missiler med et termisk hominghoved ved at blænde infrarød laserstråling. Under hensyntagen til dimensionerne på den aktive jammerstation L-370-3S er laseremitterens effekt maksimalt flere titalls watt. Dette er næppe nok til at ødelægge missilets termiske hovedhoved, men det er ganske nok til midlertidig blindning.
Under testen af A-60-komplekset med en 100 kW laser blev L-17-målene, der repræsenterer en analog af et jetfly, ramt. Ødelæggelsens rækkevidde er ukendt, det kan antages, at det var omkring 5-10 km.
Eksempler på test af udenlandske lasersystemer:
[
Baseret på ovenstående kan vi antage:
-for at ødelægge små UAV'er i en afstand på 1-5 kilometer kræves en laser med en effekt på 2-5 kW;
-for at ødelægge ustyrede miner, skaller og ammunition med høj præcision i en afstand på 5-10 kilometer kræves en laser med en effekt på 20-100 kW;
-for at ramme mål som et fly eller et missil i en afstand på 100-500 km kræves en laser med en effekt på 1-10 MW.
Lasere med de angivne beføjelser eksisterer enten allerede eller vil blive oprettet i en overskuelig fremtid. Hvilke typer laservåben i den nærmeste fremtid kan bruges af luftstyrkerne, landstyrkerne og flåden, vil vi overveje i fortsættelsen af denne artikel.
