Siden oppstarten har lasere blitt sett på som et våpen med potensial til å revolusjonere kamp. Siden midten av 1900-tallet har lasere blitt en integrert del av science fiction-filmer, våpen fra supersoldater og interstellare skip.
Imidlertid, som ofte er tilfellet i praksis, sto utviklingen av lasere med høy effekt overfor store tekniske vanskeligheter, noe som førte til at den viktigste nisjen til militære lasere frem til nå har blitt deres bruk i systemer for rekognosering, sikte og mål. Arbeidet med å lage kamplasere i verdens ledende land stoppet likevel praktisk talt ikke, programmer for opprettelse av nye generasjoner laservåpen erstattet hverandre.
Tidligere undersøkte vi noen av stadiene i utviklingen av lasere og opprettelsen av laservåpen, samt stadiene i utviklingen og dagens situasjon i etableringen av laservåpen for luftvåpenet, laservåpen for bakkestyrker og luftvern, laservåpen for marinen. For øyeblikket er intensiteten av programmer for opprettelse av laservåpen i forskjellige land så høy at det ikke lenger er noen tvil om at de snart vil vises på slagmarken. Og det vil ikke være så lett å beskytte deg mot laservåpen som noen tror, i hvert fall vil det i hvert fall ikke være mulig å gjøre med sølv.
Hvis du ser nøye på utviklingen av laservåpen i fremmede land, vil du legge merke til at de fleste av de foreslåtte moderne lasersystemene er implementert på basis av fiber og faststofflasere. Dessuten, for det meste, er disse lasersystemene designet for å løse taktiske problemer. Deres utgangseffekt varierer for tiden fra 10 kW til 100 kW, men i fremtiden kan den økes til 300-500 kW. I Russland er det praktisk talt ingen informasjon om arbeidet med opprettelse av kamplaser med taktisk klasse, vi vil snakke om årsakene til at dette skjer nedenfor.
1. mars 2018 kunngjorde den russiske presidenten Vladimir Putin i løpet av sin beskjed til forbundsforsamlingen, sammen med en rekke andre gjennombruddssyke våpensystemer, Peresvet laserkampkompleks (BLK), hvis størrelse og tilsiktede formål innebærer bruken av den til å løse strategiske problemer.
Bekjemp laserkompleks "Peresvet". Gå forbi ham med en dosimeter!
Peresvet-komplekset er omgitt av et hemmelighetsslør. Egenskapene til andre nyeste våpentyper (komplekser "Dagger", "Avangard", "Zircon", "Poseidon") ble uttrykt i en eller annen grad, noe som til dels lar oss bedømme deres formål og effektivitet. Samtidig ble det ikke gitt noen spesifikk informasjon om Peresvet-laser-komplekset: verken typen av installert laser, eller energikilden for det. Følgelig er det ingen informasjon om kompleksets kapasitet, som igjen ikke tillater oss å forstå dets virkelige evner og de mål og mål som er satt for det.
Salgsfremmende video:
Laserstråling kan fås på flere titalls, kanskje til og med hundrevis av måter. Så hvilken metode for å få laserstråling blir implementert i den nyeste russiske BLK "Peresvet"? For å svare på spørsmålet vil vi vurdere forskjellige versjoner av Peresvet BLK og estimere sannsynlighetsgraden for implementering av dem.
Informasjonen nedenfor er forfatterens forutsetninger basert på informasjon fra åpne kilder lagt ut på Internett.
BLK "Peresvet". Utførelse nummer 1. Fiber-, faststoff- og flytende lasere
Som nevnt ovenfor, er hovedtrenden i opprettelsen av laservåpen utviklingen av komplekser basert på fiberoptisk. Hvorfor skjer dette? Fordi det er enkelt å skalere kraften til laserinstallasjoner basert på fiberlasere. Ved å bruke en pakke med moduler på 5-10 kW, få 50-100 kW stråling ved utgangen.
Kan Peresvet BLK implementeres på grunnlag av disse teknologiene? Det er høyst sannsynlig at det ikke er det. Hovedårsaken til dette er at i løpet av årene med perestroika, den ledende utvikleren av fiberlasere, IRE-Polyus Scientific and Technical Association, "flyktet" fra Russland, på grunnlag av hvilket det transnasjonale selskapet IPG Photonics Corporation ble dannet, registrert i USA og nå er verdensledende i bransjen. høyt effektive fiberlasere. Internasjonal virksomhet og hovedstedet for registrering av IPG Photonics Corporation impliserer sin strenge lydighet mot amerikansk lovgivning, som gitt den nåværende politiske situasjonen ikke innebærer overføring av kritiske teknologier til Russland, som selvfølgelig inkluderer teknologier for å lage kraftige lasere.
IPG Photonics produserer YLS-fiberlasere opp til 100 kW, som kan integreres i enheter med en total effekt på opptil 500 kW. Effektiviteten til IPG Photonics-lasere når 50%.
Kan fiberlasere utvikles i Russland av andre organisasjoner? Kanskje, men usannsynlig, eller mens dette er produkter med lav effekt. Fiberlasere er et lønnsomt kommersielt produkt, og derfor indikerer fraværet av kraftige innenlandske fiberlasere på markedet sannsynligvis deres faktiske fravær.
Situasjonen er lik med faststofflasere. Antagelig er det vanskeligere å implementere en batch-løsning blant dem, det er likevel mulig, og i utlandet er dette den nest mest utbredte løsningen etter fiberlasere. Informasjon om kraftige industrielle solid-state-lasere med russisk produksjon ble ikke funnet. Arbeidet med solid-state-lasere blir utført ved Institute of Laser Physics Research RFNC-VNIIEF (ILFI), så teoretisk sett kan en solid-state-laser installeres i Peresvet BLK, men i praksis er dette lite sannsynlig, siden i begynnelsen mer kompakte prøver med laservåpen mest sannsynlig vil vises eller eksperimentelle installasjoner.
Det er enda mindre informasjon om flytende lasere, selv om det er informasjon om at det utvikles en flytende krigslaser (ble den utviklet, men ble avvist?) I USA under HELLADS-programmet (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Defense system based on a high-energy liquid laser"). Antagelig har flytende lasere fordelen av å være i stand til å avkjøle, men lavere effektivitet (effektivitet) sammenlignet med faststofflasere.
I 2017 dukket det opp informasjon om plassering av Polyus Research Institute for et anbud for en integrert del av forskningsarbeidet (FoU), som har som formål å lage et mobilt laserkompleks for å bekjempe små ubemannede luftfartøyer (UAV) under dagtid og skumringskamper. Komplekset skal bestå av et sporingssystem og konstruksjon av målflyveveier, og gi målbetegnelse for ledesystemet for laserstråling, hvis kilde vil være en flytende laser. Av interesse er kravet spesifisert i uttalelsen om arbeid med å lage en flytende laser, og samtidig kravet om tilstedeværelse av en kraftfiberlaser i komplekset. Enten er det et feiltrykk, eller så er det utviklet (utviklet) en ny type fiberlaser med et flytende aktivt medium i fiberen,kombinere fordelene med en flytende laser for enkelhets skyld avkjøling og en fiberlaser for kombinasjonen av emitterpakker.
De viktigste fordelene med fiber, faststoff og flytende lasere er deres kompakthet, muligheten for en batchøkning i kraft og enkel integrering i forskjellige våpenklasser. Alt dette er i motsetning til BLK "Peresvet" laser, som tydelig ble utviklet ikke som en universell modul, men som en løsning laget "med et enkelt formål, i henhold til et enkelt konsept." Derfor kan sannsynligheten for implementering av BLK "Peresvet" i versjon nr. 1 basert på fiber-, faststoff- og flytende lasere estimeres som lav.
BLK "Peresvet". Utførelse nummer 2. Gassdynamiske og kjemiske lasere
Gassdynamiske og kjemiske lasere kan betraktes som en utdatert løsning. Deres viktigste ulempe er behovet for et stort antall forbruksvarer som er nødvendige for å opprettholde reaksjonen, noe som sikrer mottakelse av laserstråling. Likevel var det kjemiske lasere som var mest utviklet i utviklingen av 70-80-tallet på XX-tallet.
Tilsynelatende ble det for første gang oppnådd kontinuerlige strålingskrefter på over 1 megawatt i USSR og USA på gassdynamiske lasere, hvis drift er basert på adiabatisk avkjøling av oppvarmede gassmasser som beveger seg med supersonisk hastighet.
I USSR ble det siden midten av 70-tallet av 1900-tallet utviklet et luftbårent laserkompleks A-60 på grunnlag av Il-76MD-flyet, antagelig bevæpnet med en RD0600-laser eller dens analoge. Opprinnelig var komplekset ment å bekjempe automatiske drivende ballonger. En kontinuerlig gassdynamisk CO-laser av en megawatt-klasse utviklet av Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA) skulle installeres som et våpen. Som en del av testene ble det laget en familie av GDT-benkemodeller med en strålingseffekt fra 10 til 600 kW. Ulempene med GDT er den lange strålingsbølgelengden på 10,6 um, noe som sikrer en høy diffraksjonsdivergens av laserstrålen.
Kompleks A-60 og GDL RD0600 utviklet av KBKhA.
Enda høyere stråleevne ble oppnådd med kjemiske lasere basert på deuteriumfluorid og med oksygenjod (jod) lasere (COIL). Spesielt innenfor rammen av Strategi Defense Initiative (SDI) -programmet i USA ble det laget en kjemisk laser basert på deuteriumfluorid med en styrke på flere megawatt; innenfor rammen av US National Missile Defense Program (NMD), luftfartskomplekset Boeing ABL (AirBorne Laser) med en oksygenjodlaser med en styrke i størrelsesorden 1 megawatt.
VNIIEF har laget og testet verdens kraftigste pulserte kjemiske laser på reaksjonen av fluor med hydrogen (deuterium), utviklet en repeterende pulserende laser med en strålingsenergi på flere kJ per puls, en pulsrepetisjonshastighet på 1–4 Hz, og en strålingsdivergens nær diffraksjonsgrensen og en virkningsgrad på omtrent 70% (det høyeste oppnådd for lasere).
I perioden fra 1985 til 2005. lasere ble utviklet på ikke-kjedereaksjonen av fluor med hydrogen (deuterium), der svovelheksafluorid SF6, dissosierende i en elektrisk utladning (fotodissosieringslaser?) ble brukt som et fluorholdig stoff. For å sikre langvarig og sikker drift av laseren i en repetitivt pulserende modus, er det laget installasjoner med en lukket syklus for å endre arbeidsblandingen. Muligheten for å oppnå en strålingsdivergens nær diffraksjonsgrensen, en pulsrepetisjonshastighet på opptil 1200 Hz og en gjennomsnittlig strålingseffekt på flere hundre watt, er vist å oppnås i en elektrisk-utladningslaser basert på en ikke-kjede-kjemisk reaksjon.
Boeing ABL.
Funksjonelt diagram over en kjemisk COIL og en kontinuerlig kjemisk COIL med en effekt på 15 kW produsert av Laser Systems.
Gassdynamiske og kjemiske lasere har en betydelig ulempe, i de fleste løsninger er det nødvendig å sikre påfyll av lageret av "ammunisjon", ofte bestående av dyre og giftige komponenter. Det er også nødvendig å rengjøre avgassene som følger av driften av laseren. Generelt er det vanskelig å kalle gassdynamiske og kjemiske lasere en effektiv løsning, og det er grunnen til at de fleste land har gått over til utvikling av fiber-, faststoff- og flytende lasere.
Hvis vi snakker om en laser basert på en ikke-kjedereaksjon av fluor med deuterium, dissosierende i en elektrisk utladning, med en lukket syklus for å endre arbeidsblandingen, og i 2005 ble krefter på rundt 100 kW oppnådd, er det lite sannsynlig at de i løpet av denne tiden kunne bringes til et megawatt-nivå.
Når det gjelder Peresvet BLK, er spørsmålet om å installere en gassdynamisk og kjemisk laser på den ganske kontroversiell. På den ene siden har Russland fortsatt en betydelig utvikling i disse lasere. Informasjon dukket opp på Internett om utviklingen av en forbedret versjon av A 60 - A 60M luftfartskompleks med en 1 MW laser. Det sies også om plasseringen av "Peresvet" -komplekset på et hangarskip ", som kan være andre siden av samme medalje. Det vil si at de først kunne ha laget et kraftigere bakkekompleks basert på en gassdynamisk eller kjemisk laser, og nå, etter allfarvei, installerte det på et hangarskip.
Opprettelsen av "Peresvet" ble utført av spesialister fra kjernesenteret i Sarov, ved det russiske føderale nukleære senteret - All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), ved det allerede nevnte Institute of Laser Physics Research, som blant annet utvikler gassdynamiske og oksygenjodlasere. …
På den annen side, uansett hva man måtte si, er gasdynamiske og kjemiske lasere utdaterte tekniske løsninger. I tillegg sirkulerer det aktivt informasjon om tilstedeværelsen av en atomkraftkilde i Peresvet BLK for å drive laseren, og i Sarov er de mer engasjert i etableringen av de nyeste gjennombruddsteknologiene, ofte assosiert med kjernekraft.
Basert på det foregående kan det antas at sannsynligheten for implementering av Peresvet BLK i utførelse nr. 2 på grunnlag av gassdynamiske og kjemiske lasere kan estimeres som moderat.
Kjernepumpede lasere
På slutten av 1960-tallet startet arbeidet i Sovjetunionen med å opprette atomkraftpumper med høy kraft. Til å begynne med spesialister fra VNIIEF, I. A. E. Kurchatov og Research Institute of Nuclear Physics, Moscow State University. Deretter fikk de selskap av forskere fra MEPhI, VNIITF, IPPE og andre sentre. I 1972 begeistret VNIIEF en blanding av helium og xenon med uranfisjonasjonsfragmenter ved bruk av en VIR 2-pulserende reaktor.
I 1974-1976. eksperimenter blir utført ved TIBR-1M-reaktoren, hvor laserstrålingskraften var omtrent 1-2 kW. I 1975 ble det utviklet en to-kanals laserinstallasjon LUNA-2, som fremdeles var i drift i 2005, på grunnlag av den pulserende VIR-2-reaktoren, og det er mulig det fortsatt fungerer. I 1985 ble en neonlaser pumpet for første gang i verden på LUNA-2M-anlegget.
Installasjon LUNA-2M.
På begynnelsen av 1980-tallet utviklet og produserte VNIIEF-forskere en 4-kanals lasermodul LM-4 for å lage et kjernelaserelement som fungerer i en kontinuerlig modus. Systemet blir begeistret av en nøytronstrøm fra BIGR-reaktoren. Generasjonens varighet bestemmes av varigheten av reaktorens bestrålingspuls. For første gang i verden ble cw-lasing i kjernepumpede lasere demonstrert i praksis, og effektiviteten av metoden for tverrgasssirkulasjon ble demonstrert. Laserstrålingskraften var omtrent 100 W.
Installasjon LM-4.
I 2001 ble LM-4-enheten oppgradert og fikk betegnelsen LM-4M / BIGR. Driften av en kjernelaseranordning med flere elementer i kontinuerlig modus ble påvist etter 7 års bevaring av anlegget uten å erstatte optiske og brenselelementer. Installasjon LM-4 kan betraktes som en prototype av en reaktor-laser (RL), som har alle dens egenskaper, bortsett fra muligheten for en selvopprettholdende kjernekjedereaksjon.
I 2007, i stedet for LM-4-modulen, ble den åttekanals lasermodulen LM-8 satt i drift, der det ble gitt sekvensiell tilsetning av fire og to laserkanaler.
Installasjon LM-8.
En laserreaktor er en autonom enhet som kombinerer funksjonene til et lasersystem og en kjernefysisk reaktor. Den aktive sonen til en laserreaktor er et sett med et visst antall laserceller plassert på en viss måte i en nøytronmoderatormatrise. Antallet laserceller kan variere fra hundrevis til flere tusen. Den totale mengden uran varierer fra 5-7 kg til 40-70 kg, lineære dimensjoner 2-5 m.
Hos VNIIEF ble det foretatt foreløpige estimater av de viktigste energien, kjernefysiske, tekniske og operasjonelle parametrene til forskjellige alternativer for laserreaktorer med laserkraft fra 100 kW og over, som fungerer fra fraksjoner av et sekund til kontinuerlig modus. Vi vurderte laserreaktorer med varmeakkumulering i reaktorkjernen ved utsetting, hvis varighet er begrenset av den tillatte oppvarmingen av kjernen (varmekapasitiv radar) og kontinuerlig radar med fjerning av termisk energi utenfor kjernen.
Varmeevne RL og RL ved kontinuerlig handling.
Antagelig bør en laserreaktor med en laserkraft i størrelsesorden 1 MW inneholde rundt 3000 laserceller.
I Russland ble det utført intensivt arbeid med kjernepumpede lasere ikke bare hos VNIIEF, men også ved Federal State Unitary Enterprise “State Scientific Center of the Russian Federation - Institute of Physics and Power Engineering oppkalt etter A. I. Leipunsky ", som det fremgår av patentet RU 2502140 for opprettelsen av" Reactor-laserinstallasjon med direkte pumping av fisjon fragmenter ".
Spesialister fra State Research Center of the Russian Federation IPPE har utviklet en energimodell av et pulserende reaktor-laser-system - en kjernepumpet optisk kvanteforsterker (OKUYAN).
Lasermodul basert på BARS-5-reaktoren og en kassett på 37 kanaler i lasermodulen.
OKUYAN basert på BARS-6-reaktoren.
Påminnelse om uttalelsen fra Russlands visepolitiske forsvarsminister Yuri Borisov i fjorårets intervju med avisen Krasnaya Zvezda ("Lasersystemer har kommet inn i tjeneste, som gjør det mulig å avvæpne en potensiell fiende og treffe alle gjenstandene som fungerer som et mål for laserstrålen i dette systemet. Våre atomforskere har lært å konsentrere energi nødvendig for å beseire fiendens korresponderende våpen praktisk talt i øyeblikk, i løpet av brøkdeler av et sekund "), kan vi si at Peresvet BLK ikke er utstyrt med en liten størrelse kjernefysisk reaktor som mater laseren med elektrisitet, men med en laserreaktor, hvor fisjonenergi blir direkte omgjort til laserstråling.
Tvilen reises bare av det nevnte forslaget om å plassere Peresvet BLK på flyet. Uansett hvordan du sikrer påliteligheten til transportflyet, er det alltid risikoen for en ulykke og et flyulykke med påfølgende spredning av radioaktive materialer. Det er imidlertid mulig at det er måter å forhindre spredning av radioaktive materialer når bæreren faller. Ja, og vi har allerede en flygende reaktor i et cruisemissil, bensinen.
Basert på det foregående kan det antas at sannsynligheten for implementering av Peresvet BLK i versjon nr. 3 basert på en kjernepumpet laser kan estimeres som høy.
Det er ikke kjent om den installerte laseren er pulserende eller kontinuerlig. I det andre tilfellet er det tvilsomt om tidspunktet for kontinuerlig laserdrift og pausene som må utføres mellom driftsmodus. Forhåpentligvis har Peresvet BLK en kontinuerlig laserreaktor, hvis driftstid bare er begrenset av kjølevæsketilførselen, eller ikke begrenset hvis kjøling tilveiebringes på annen måte.
I dette tilfellet kan den optiske utgangseffekten til Peresvet BLK estimeres i området 1-3 MW med mulighet for å øke til 5-10 MW. Det er knapt mulig å treffe et atomstridshode selv med en slik laser, men et fly, inkludert et ubemannet luftfartøy, eller et cruisemissil er ganske. Det er også mulig å sikre ødeleggelse av nesten ethvert ubeskyttet romfartøy i lave baner, og muligens skade de følsomme elementene i romfartøyet i høyere baner.
Dermed kan det første målet for Peresvet BLK være de følsomme optiske elementene i USAs rakettangrepvarslingssatellitter, som kan fungere som et element i et anti-missilforsvar i tilfelle en amerikansk overraskelse avvæpner streiken.
konklusjoner
Som vi sa i begynnelsen av artikkelen, er det et ganske stort antall måter å få laserstråling på. I tillegg til de som er diskutert ovenfor, er det andre typer lasere som effektivt kan brukes i militære anliggender, for eksempel en gratis elektronlaser, der det er mulig å variere bølgelengden over et bredt område opp til myk røntgenstråling og som bare trenger mye elektrisk energi, gitt ut av en liten størrelse kjernereaktor. En slik laser utvikles aktivt av hensyn til den amerikanske marinen. Bruken av en gratis elektronlaser i Peresvet BLK er imidlertid usannsynlig, ettersom det foreløpig praktisk talt ikke er noe informasjon om utviklingen av lasere av denne typen i Russland, bortsett fra deltakelse i Russland i det europeiske røntgenfrie elektronilaserprogrammet.
Det er nødvendig å forstå at vurderingen av sannsynligheten for å bruke denne eller den løsningen i Peresvet BLK er gitt ganske betinget: tilstedeværelsen av bare indirekte informasjon hentet fra åpne kilder tillater ikke å formulere konklusjoner med høy grad av pålitelighet.
Det er mulig at konklusjonen om stor sannsynlighet for at en kjernepumpet laser blir brukt i Peresvet BLK delvis er gjort ikke bare på grunnlag av objektive faktorer, men også på grunnlag av det latente ønsket fra forfatteren. For hvis en kjernefysisk pumpet laser med en effekt på megawatt eller mer virkelig er skapt i Russland, åpner dette ekstremt interessante utsikter for å lage våpensystemer som er i stand til å endre utseendet på slagmarken radikalt. Men vi skal snakke om dette i en annen artikkel.
PS For å utelukke spørsmål og tvister om påvirkningen av atmosfæren og været på driften av lasere, anbefales det sterkt å studere boka av AS Boreisho "Kraftige mobile kjemiske lasere", minst kapittel 6 med tittelen "Forplantning av laserstråling i driftsavstand".
Forfatter: Andrey Mitrofanov
