Det er en udbredt opfattelse, at det bedste miljø for brug af laservåben (LW) er det ydre rum. På den ene side er dette logisk: I rummet kan laserstråling formeres praktisk talt uden forstyrrelser forårsaget af atmosfæren, vejrforhold, naturlige og kunstige forhindringer. På den anden side er der faktorer, der markant komplicerer brugen af laservåben i rummet.
Funktioner ved betjening af lasere i rummet
Den første hindring for brugen af højeffektlasere i det ydre rum er deres effektivitet, som er op til 50% for de bedste produkter, de resterende 50% går til opvarmning af laseren og dets omgivende udstyr.
Selv under betingelserne for planetens atmosfære - på land, på vand, under vand og i luften er der problemer med afkøling af kraftfulde lasere. Ikke desto mindre er mulighederne for køleudstyr på planeten meget højere end i rummet, da overførsel af overskydende varme uden tab af masse i vakuum kun er mulig ved hjælp af elektromagnetisk stråling.
On -water og undervandsafkøling af LO er lettest at organisere - det kan udføres med havvand. På jorden kan du bruge massive radiatorer med varmeafledning i atmosfæren. Luftfart kan bruge den modgående luftstrøm til at afkøle flyet.
I rummet, til fjernelse af varme, bruges radiator-kølere i form af ribberør forbundet til cylindriske eller koniske paneler med et kølemiddel cirkulerende i dem. Med en stigning i laservåbnets kraft kan størrelsen og massen af radiator-kølerne, som er nødvendige for dens afkøling, øges i øvrigt massen og især dimensionerne af radiator-kølerne væsentligt kan overstige massen og dimensioner af selve laservåbnet.
I den sovjetiske orbitalkamplaser "Skif", som var planlagt til at blive sendt i kredsløb af den supertunge bæreraket "Energia", skulle der bruges en gasdynamisk laser, hvis afkøling højst sandsynligt ville blive udført af udstødning af en arbejdsvæske. Desuden kunne den begrænsede forsyning af arbejdsvæsken om bord næppe give mulighed for langsigtet drift af laseren.
Energikilder
Den anden hindring er behovet for at forsyne laservåben med en stærk energikilde. En gasturbine eller en dieselmotor i rummet kan ikke indsættes; de har brug for meget brændstof og endnu mere oxidationsmiddel, kemiske lasere med deres begrænsede reserver af en arbejdsvæske er ikke det bedste valg til placering i rummet. To muligheder er tilbage-at levere strøm til en solid-state / fiber / flydende laser, til hvilken solbatterier med bufferakkumulatorer eller atomkraftværker (NPP'er) kan bruges, eller lasere med direkte pumpning af kernefissioner (kernepumpede lasere)) Kan bruges.
Reaktor-laser kredsløb
Som en del af arbejdet i USA under Boing YAL-1-programmet skulle en 14 megawatt laser bruges til at ødelægge interkontinentale ballistiske missiler (ICBM'er) i en afstand på 600 kilometer. Faktisk blev der opnået en effekt på omkring 1 megawatt, mens træningsmål blev ramt i en afstand på omkring 250 kilometer. Således kan en effekt i størrelsesordenen 1 megawatt bruges som en base for rumlaservåben, der f.eks. Kan fungere fra en lav referencebane mod mål på Jordens overflade eller mod relativt fjerne mål i det ydre rum (vi er ikke overvejer et fly designet til belysning »Sensorer).
Med en lasereffektivitet på 50%, for at opnå 1 MW laserstråling, er det nødvendigt at levere 2 MW elektrisk energi til laseren (faktisk mere, da det stadig er nødvendigt at sikre driften af hjælpeudstyr og køling system). Er det muligt at få sådan energi ved hjælp af solpaneler? For eksempel genererer solpaneler installeret på den internationale rumstation (ISS) mellem 84 og 120 kW el. Dimensionerne på solpanelerne, der kræves for at opnå den angivne effekt, kan let estimeres ud fra de fotografiske billeder af ISS. Et design, der kan drive en 1 MW laser, ville være enormt og ville kræve minimal transport.
Du kan betragte en batterisamling som en strømkilde til en kraftfuld laser på mobilbærere (under alle omstændigheder er det påkrævet som en buffer til solbatterier). Energitætheden af litiumbatterier kan nå 300 W * h / kg, det vil sige for at levere en 1 MW laser med en effektivitet på 50%, er der brug for batterier, der vejer ca. 7 tons, for 1 times kontinuerlig drift med elektricitet. Det virker ikke så meget? Men under hensyntagen til behovet for at fastlægge understøttende strukturer, ledsagende elektronik, enheder til at opretholde batteriets temperaturregime, vil bufferbatteriets masse være cirka 14-15 tons. Derudover vil der være problemer med driften af batterier under ekstreme temperaturer og rumvakuum - en betydelig del af energien vil blive "forbrugt" for at sikre selve batteriernes levetid. Værst af alt kan svigt af en battericelle føre til fejl eller endda en eksplosion af hele batteriet sammen med laseren og rumfartøjet.
Anvendelsen af mere pålidelige energilagringsenheder, bekvemt set fra deres drift i rummet, vil sandsynligvis føre til en endnu større stigning i strukturens masse og dimensioner på grund af deres lavere energitæthed i form af W * h / kg.
Ikke desto mindre, hvis vi ikke stiller krav til laservåben til mange timers arbejde, men bruger LR til at løse særlige problemer, der opstår en gang hver flere dage og kræver en laseroperationstid på ikke mere end fem minutter, så vil dette medføre en tilsvarende forenkling af batteriet …. Batterierne kan oplades fra solpaneler, hvis størrelse vil være en af faktorerne, der begrænser hyppigheden af brug af laservåben
En mere radikal løsning er at bruge et atomkraftværk. I øjeblikket bruger rumfartøjer radioisotop termoelektriske generatorer (RTG'er). Deres fordel er designets relative enkelhed, ulempen er lav elektrisk effekt, hvilket i bedste fald er flere hundrede watt.
I USA testes en prototype af den lovende Kilopower RTG, hvor Uran-235 bruges som brændstof, natriumvarmerør bruges til at fjerne varme, og varme omdannes til elektricitet ved hjælp af en Stirling-motor. I prototypen på Kilopower -reaktoren med en kapacitet på 1 kilowatt er der opnået en ret høj effektivitet på cirka 30% Den sidste prøve af Kilopower -atomreaktoren skal kontinuerligt producere 10 kilowatt elektricitet i 10 år.
Strømforsyningskredsløbet til LR med en eller to kilopower reaktorer og en bufferenergilagringsenhed kan allerede være i drift, hvilket giver periodisk drift af en 1 MW laser i kamptilstand i cirka fem minutter, en gang hver flere dage, gennem et bufferbatteri
I Rusland oprettes et atomkraftværk med en elektrisk effekt på omkring 1 MW til et transport- og kraftmodul (TEM) samt termiske emissionskernekraftværker baseret på Hercules-projektet med en elektrisk effekt på 5-10 MW. Kernekraftværker af denne type kan levere strøm til laservåben allerede uden mellemled i form af bufferbatterier, men deres oprettelse står over for store problemer, hvilket i princippet ikke er overraskende i betragtning af nyheden i tekniske løsninger, specifikationerne ved driftsmiljø og umuligheden af at udføre intensive tests. Rumkraftværker er et emne for et separat materiale, som vi helt sikkert vender tilbage til.
Som ved køling af et kraftfuldt laservåben stiller brugen af et atomkraftværk af den ene eller anden type også øgede kølekrav frem. Køleskabe-radiatorer er en af de mest betydningsfulde med hensyn til masse og dimensioner, elementer i et kraftværk, andelen af deres masse, afhængigt af typen og kraften i atomkraftværket, kan variere fra 30% til 70%.
Kravene til køling kan reduceres ved at reducere frekvensen og varigheden af laservåbnet og ved at anvende relativt lav effekt RTG-type NPP'er, genoplade bufferenergilagringen
Af særlig opmærksomhed er placeringen af atompumpede lasere i kredsløb, som ikke kræver eksterne kilder til elektricitet, da laseren pumpes direkte af produkterne fra en atomreaktion. På den ene side vil atompumpede lasere også kræve massive kølesystemer, på den anden side kan ordningen for direkte konvertering af atomkraft til laserstråling være enklere end ved en mellemliggende omdannelse af varme, der frigives af en atomreaktor til elektrisk energi, hvilket vil medføre en tilsvarende reduktion i størrelse og vægt. produkter.
Fraværet af en atmosfære, der forhindrer spredning af laserstråling på Jorden, komplicerer således design af rumlaservåben væsentligt, primært hvad angår kølesystemer. At forsyne rumlaservåben med elektricitet er ikke meget mindre et problem.
Det kan antages, at der i første fase, cirka i trediverne af det XXI århundrede, optræder et laservåben i rummet, der kan fungere i en begrænset periode - i størrelsesordenen flere minutter, med behov for efterfølgende genopladning af energi lagerenheder i en tilstrækkelig lang periode på flere dage
På kort sigt er det således ikke nødvendigt at tale om nogen massiv brug af laservåben "mod hundredvis af ballistiske missiler". Laservåben med avancerede muligheder vil ikke dukke op før atomkraftværker i megawatt -klassen vil blive oprettet og testet. Og omkostningerne ved rumfartøjer i denne klasse er svære at forudsige. Hvis vi derudover taler om militære operationer i rummet, så er der tekniske og taktiske løsninger, der i høj grad kan reducere laservåbens effektivitet i rummet.
Ikke desto mindre kan laservåben, selv dem, der er begrænset med hensyn til kontinuerlig driftstid og brugsfrekvens, blive et vigtigt redskab til krigsførelse i og fra rummet.
