Od svojho vzniku sa lasery považujú za zbraň s potenciálom revolúcie v boji. Od polovice 20. storočia sa lasery stali neoddeliteľnou súčasťou sci-fi filmov, zbraní super vojakov a medzihviezdnych lodí.
Ako sa však v praxi často stáva, vývoj vysokovýkonných laserov čelil veľkým technickým ťažkostiam, ktoré viedli k tomu, že hlavným medzníkom vojenských laserov sa doteraz stalo ich použitie v systémoch prieskumu, zameriavania a určovania cieľov. Napriek tomu sa práce na vytvorení bojových laserov vo vedúcich krajinách sveta prakticky nezastavili, programy na vytváranie nových generácií laserových zbraní sa navzájom nahradili.
Predtým sme skúmali niektoré fázy vývoja laserov a výroby laserových zbraní, ako aj fázy vývoja a súčasnú situáciu pri tvorbe laserových zbraní pre vzdušné sily, laserové zbrane pre pozemné sily a vzdušnú obranu, laserové zbrane pre námorníctvo. V súčasnosti je intenzita programov na výrobu laserových zbraní v rôznych krajinách taká vysoká, že niet pochýb o tom, že sa čoskoro objavia na bojisku. A nebude ľahké sa chrániť pred laserovými zbraňami, ako si niektorí ľudia myslia, aspoň určite nebude možné robiť striebro.
Ak sa bližšie pozriete na vývoj laserových zbraní v zahraničí, všimnete si, že väčšina navrhovaných moderných laserových systémov je implementovaná na báze vláknových a polovodičových laserov. Navyše sú tieto laserové systémy z väčšej časti navrhnuté na riešenie taktických problémov. Ich výstupný výkon sa v súčasnosti pohybuje od 10 kW do 100 kW, ale v budúcnosti sa môže zvýšiť na 300 až 500 kW. V Rusku neexistujú prakticky žiadne informácie o práci na vytvorení bojových laserov taktickej triedy, o dôvodoch, prečo k tomu dôjde, budeme hovoriť nižšie.
1. marca 2018 ruský prezident Vladimir Putin v rámci svojej správy adresovanej Federálnemu zhromaždeniu spolu s množstvom ďalších prelomových zbraňových systémov oznámil laserový bojový komplex Peresvet (BLK), ktorého veľkosť a predpokladaný účel znamenajú jeho použitie na riešenie strategických úloh.
Bojujte s laserovým komplexom "Peresvet". Prejdite okolo neho dozimeter!
Komplex Peresvet je obklopený závojom tajomstva. Charakteristiky ďalších najnovších typov zbraní (komplexy Dagger, Avangard, Zircon, Poseidon) boli vyjadrené v jednom alebo druhom stupni, čo čiastočne umožňuje posúdiť ich účel a účinnosť. Zároveň neboli poskytnuté žiadne konkrétne informácie o laserovom komplexe Peresvet: ani typ nainštalovaného lasera, ani zdroj energie preň. Preto neexistujú žiadne informácie o kapacite komplexu, čo nám naopak neumožňuje pochopiť jeho skutočné schopnosti a ciele a ciele, ktoré sú preň stanovené.
Propagačné video:
Laserové žiarenie je možné získať desiatkami, možno až stovkami spôsobov. Aký spôsob získavania laserového žiarenia je implementovaný v najnovšom ruskom BLK "Peresvet"? Na zodpovedanie tejto otázky zvážime rôzne verzie Peresvet BLK a odhadneme mieru pravdepodobnosti ich implementácie.
Nižšie uvedené informácie sú autorovými predpokladmi založenými na informáciách z otvorených zdrojov uverejnených na internete.
BLK „Peresvet“. Vykonávacie číslo 1. Vláknové, polovodičové a tekuté lasery
Ako je uvedené vyššie, hlavným trendom vo vývoji laserových zbraní je vývoj komplexov založených na optických vláknach. Prečo sa to deje? Pretože je ľahké merať výkon laserových zariadení založených na vláknových laseroch. Pri použití balíka modulov s výkonom 5 až 10 kW získate na výstupe žiarenie 50 - 100 kW.
Môže byť Peresvet BLK implementovaný na základe týchto technológií? Je vysoko pravdepodobné, že tomu tak nie je. Hlavným dôvodom je to, že počas rokov perestrojky, vedúci vývojár vláknových laserov, vedecká a technická asociácia IRE-Polyus „utiekla“z Ruska, na základe ktorej bola založená nadnárodná spoločnosť IPG Photonics Corporation, registrovaná v Spojených štátoch amerických a v súčasnosti je svetovým lídrom v tomto odvetví. vysoko výkonné vláknové lasery. Medzinárodné podnikanie a hlavné miesto registrácie spoločnosti IPG Photonics Corporation znamená prísne dodržiavanie právnych predpisov USA, ktoré vzhľadom na súčasnú politickú situáciu neznamenajú prenos kritických technológií do Ruska, ktoré samozrejme zahŕňajú technológie na výrobu výkonných laserov.
Spoločnosť IPG Photonics vyrába vláknové lasery YLS až do 100 kW, ktoré je možné integrovať do zostáv s celkovým výkonom až 500 kW. Účinnosť fotonických laserov IPG dosahuje 50%.
Môžu vláknové lasery vyvíjať v Rusku iné organizácie? Možno, ale nepravdepodobne, alebo keď sa jedná o výrobky nízkej spotreby. Vláknové lasery sú ziskovým obchodným produktom, a preto absencia vysokovýkonných domácich vláknových laserov na trhu pravdepodobne naznačuje ich skutočnú neprítomnosť.
Podobná situácia je v prípade laserov v pevnej fáze. Pravdepodobne je medzi nimi ťažšie implementovať dávkové riešenie, je to však možné a v zahraničí je to druhé najrozšírenejšie riešenie po laserových vláknach. Informácie o vysoko výkonných priemyselných polovodičových laseroch ruskej výroby neboli nájdené. Práca na polovodičových laseroch sa vykonáva na Inštitúte pre výskum laserovej fyziky RFNC-VNIIEF (ILFI), takže v Peresvet BLK je možné teoreticky nainštalovať polovodičový laser, ale v praxi je to nepravdepodobné, pretože najskôr by sa najpravdepodobnejšie objavili kompaktnejšie vzorky laserových zbraní alebo experimentálne inštalácie.
Existuje ešte menej informácií o kvapalných laseroch, aj keď existujú informácie o tom, že sa vyvíja (vyvinul, ale bol zamietnutý?) Tekutý bojový laser. V Spojených štátoch sa v rámci programu HELLADS (Vysokoenergetický tekutý laserový obranný systém oblasti, „Obranné systémy založené na vysokoenergetickom tekutom lasere“).). Je pravdepodobné, že tekuté lasery majú tú výhodu, že sú schopné sa ochladiť, ale majú nižšiu účinnosť (účinnosť) v porovnaní s lasermi v tuhej fáze.
V roku 2017 sa objavili informácie o umiestnení výberového konania Polyus Research Institute na neoddeliteľnú súčasť výskumných prác (R&D), ktorého cieľom je vytvoriť mobilný laserový komplex na boj proti malým bezpilotným lietadlám (UAV) v denných a súmrakových podmienkach. Komplex by mal pozostávať zo sledovacieho systému a konštrukcie cieľových letových trás, poskytujúcich cieľové označenie vodiaceho systému laserového žiarenia, ktorého zdrojom bude tekutý laser. Zaujímavá je požiadavka špecifikovaná vo výkaze práce o vytvorení tekutého lasera a súčasne požiadavka na prítomnosť laserového vlákna s obsahom energie v komplexe. Bol vyvinutý (vyvinutý) nový typ vláknového lasera s kvapalným aktívnym médiom vo vlákne,kombinovanie výhod tekutého lasera pre pohodlie chladenia a vláknového lasera pre kombináciu emitorových balíčkov.
Hlavnými výhodami vláknových, polovodičových a kvapalinových laserov sú ich kompaktnosť, možnosť zvýšenia dávky a ľahká integrácia do rôznych tried zbraní. To všetko je na rozdiel od BLK „Peresvet“lasera, ktorý bol jasne vyvinutý nie ako univerzálny modul, ale ako riešenie vyrobené „s jediným účelom, podľa jedného konceptu.“Pravdepodobnosť implementácie BLK „Peresvet“vo verzii č. 1 na základe vláknových, polovodičových a kvapalinových laserov sa preto dá odhadnúť na nízku.
BLK „Peresvet“. Vykonávacie číslo 2. Plynové a chemické lasery
Plynové dynamické a chemické lasery sa môžu považovať za zastarané riešenie. Ich hlavnou nevýhodou je potreba veľkého počtu spotrebných komponentov potrebných na udržanie reakcie, ktorá zaisťuje príjem laserového žiarenia. Vo vývoji 70. - 80. rokov 20. storočia sa však najviac vyvíjali chemické lasery.
Prvýkrát sa v ZSSR a USA prvýkrát získali sily trvalého žiarenia nad 1 megawatt pomocou plynových dynamických laserov, ktorých prevádzka je založená na adiabatickom ochladzovaní zahrievaných plynných hmôt pohybujúcich sa nadzvukovou rýchlosťou.
V ZSSR sa od polovice 70. rokov 20. storočia vyvinul letecký laserový komplex A-60 na základe lietadla Il-76MD, pravdepodobne vyzbrojeného laserom RD0600 alebo jeho analógom. Spočiatku bol komplex určený na boj proti automatickým unášaným balónom. Ako zbraň sa mal nainštalovať kontinuálny plynový dynamický CO-laser triedy megawattov vyvinutý spoločnosťou Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). V rámci skúšok bola vytvorená rodina lavicových modelov GDT s radiačným výkonom od 10 do 600 kW. Nevýhody GDT sú dlhá vlnová dĺžka žiarenia 10,6 μm, ktorá zaisťuje vysokú difrakčnú divergenciu laserového lúča.
Komplex A-60 a GDL RD0600 vyvinutý spoločnosťou KBKhA.
Ešte vyššie radiačné sily sa získali chemickými lasermi založenými na fluoride deutérium a kyslík-jódovými (jódovými) lasermi (COIL). Najmä v rámci programu Strategická obranná iniciatíva (SDI) v Spojených štátoch sa vytvoril chemický laser založený na fluoride deutérium s výkonom niekoľkých megawattov, v rámci leteckého komplexu Boeing ABL (AirBorne Laser) s kyslíkovo-jódovým laserom s výkonom rádovo 1 megawatt.
VNIIEF vytvoril a testoval najsilnejší pulzný chemický laser na svete na reakciu fluóru s vodíkom (deutérium), vyvinul opakovane pulzný laser s energiou žiarenia niekoľko kJ na impulz, opakovacou frekvenciou impulzov 1–4 Hz a divergenciou žiarenia blízkou difrakčnej hranici a účinnosť asi 70% (najvyššia dosiahnutá pre lasery).
V období od roku 1985 do roku 2005. Boli vyvinuté lasery na nesieťovú reakciu fluóru s vodíkom (deutérium), kde ako látka obsahujúca fluór bola použitá hexafluorid síry SF6, ktorý sa disocioval v elektrickom výboji (fotodisociačný laser?). Aby sa zabezpečila dlhodobá a bezpečná prevádzka lasera v opakovane pulznom režime, boli vytvorené inštalácie s uzavretým cyklom výmeny pracovnej zmesi. Ukázalo sa, že možnosť získať divergenciu žiarenia blízko difrakčného limitu, opakovaciu frekvenciu impulzov až do 1200 Hz a priemerný radiačný výkon niekoľko stoviek wattov sa dosahuje v elektrickom výbojovom lasere založenom na reťazovej chemickej reakcii.
Boeing ABL.
Funkčný diagram chemickej COIL a kontinuálnej chemickej COIL s výkonom 15 kW vyrábaných spoločnosťou Laser Systems.
Plynové dynamické a chemické lasery majú výraznú nevýhodu. Vo väčšine riešení je potrebné zabezpečiť doplnenie zásoby „munície“, ktorá sa často skladá z drahých a toxických zložiek. Je tiež potrebné vyčistiť výfukové plyny vznikajúce pri prevádzke lasera. Vo všeobecnosti je ťažké nazvať plynové dynamické a chemické lasery efektívnym riešením, a preto väčšina krajín prešla na vývoj vláknových, polovodičových a kvapalinových laserov.
Ak hovoríme o lasere založenom na nesieťovej reakcii fluóru s deutériom, disociácii v elektrickom výboji, s uzavretým cyklom výmeny pracovnej zmesi, potom v roku 2005 boli získané sily asi 100 kW, je nepravdepodobné, že by sa počas tejto doby mohli dostať na megawattovú úroveň.
Pokiaľ ide o Peresvet BLK, otázka inštalácie plynového dynamického a chemického lasera na ňu je dosť kontroverzná. Na jednej strane má Rusko v týchto laseroch stále výrazný vývoj. Na internete sa objavili informácie o vývoji vylepšenej verzie leteckého komplexu A 60 - A 60 M s 1 MW laserom. Hovorí sa tiež o umiestnení komplexu „Peresvet“na lietadlovú loď, čo môže byť druhá strana tej istej medaile. To znamená, že spočiatku mohli vyrobiť silnejší pozemný komplex založený na plynovo-dynamickom alebo chemickom lasere a teraz ho po zbúranej dráhe nainštalovať na leteckú loď.
Vytvorenie programu „Peresvet“vykonali odborníci z jadrového centra v Sarove v Ruskom federálnom jadrovom centre - All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), na už spomínanom Institute of Laser Physics Research, ktorý okrem iného vyvíja plynové dynamické a kyslíkovo-jódové lasery …
Na druhej strane, nech sa dá povedať čokoľvek, plynové dynamické a chemické lasery sú zastarané technické riešenia. Okrem toho sa aktívne šíria informácie o prítomnosti zdroja jadrovej energie v Peresvet BLK na napájanie lasera a v Sarove sa viac zaoberajú vývojom najnovších prelomových technológií, ktoré sa často spájajú s jadrovou energiou.
Na základe vyššie uvedeného sa dá predpokladať, že pravdepodobnosť implementácie Peresvet BLK vo vyhotovení č. 2 na základe plynových dynamických a chemických laserov sa dá odhadnúť ako mierna.
Jadrové čerpadlá
Koncom 60. rokov sa v ZSSR začalo pracovať na vytvorení vysokovýkonných jadrových čerpadiel. Najprv špecialisti z VNIIEF, I. A. E. Kurchatov a Výskumný ústav jadrovej fyziky Moskovskej štátnej univerzity. Potom sa k nim pridali vedci z MEPhI, VNIITF, IPPE a ďalších centier. V roku 1972 VNIIEF excitoval zmes hélia a xenónu s fragmentmi štiepenia uránu pomocou pulzného reaktora VIR 2.
V rokoch 1974-1976. Pokusy sa uskutočňujú v reaktore TIBR-1M, v ktorom bol výkon laserového žiarenia asi 1 až 2 kW. V roku 1975 sa na základe impulzného reaktora VIR-2 vyvinula dvojkanálová laserová inštalácia LUNA-2, ktorá bola stále v prevádzke v roku 2005 a je možné, že stále funguje. V roku 1985 bol neónový laser prvýkrát čerpaný na svete v zariadení LUNA-2M.
Inštalácia LUNA-2M.
Na začiatku osemdesiatych rokov vedci VNIIEF vyvinuli a vyrobili 4-kanálový laserový modul LM-4 na vytvorenie jadrového laserového prvku pracujúceho v nepretržitom režime. Systém je vzrušený neutrónovým tokom z reaktora BIGR. Trvanie generácie je určené dobou trvania ožarovacieho impulzu reaktora. Prvýkrát na svete sa v praxi demonštrovala cw lasing v jadrových čerpadlách a preukázala sa účinnosť metódy priečnej cirkulácie plynu. Výkon laserového žiarenia bol asi 100 W.
Inštalácia LM-4.
V roku 2001 bola jednotka LM-4 modernizovaná a dostala označenie LM-4M / BIGR. Prevádzka viacprvkového jadrového laserového zariadenia v nepretržitom režime bola demonštrovaná po 7 rokoch zachovania zariadenia bez výmeny optických a palivových prvkov. Inštalácia LM-4 sa môže považovať za prototyp reaktora-lasera (RL), ktorý má všetky svoje vlastnosti, s výnimkou možnosti samonosnej reakcie jadrového reťazca.
V roku 2007 bol namiesto modulu LM-4 uvedený do prevádzky osemkanálový laserový modul LM-8, v ktorom bolo zabezpečené postupné pridávanie štyroch a dvoch laserových kanálov.
Inštalácia LM-8.
Laserový reaktor je autonómne zariadenie, ktoré kombinuje funkcie laserového systému a jadrového reaktora. Aktívna zóna laserového reaktora je sada určitého počtu laserových buniek umiestnených určitým spôsobom do neutrónovej matice moderátora. Počet laserových buniek sa môže pohybovať od stoviek po niekoľko tisíc. Celkové množstvo uránu sa pohybuje od 5 do 7 kg do 40 až 70 kg, lineárne rozmery 2 až 5 m.
Na VNIIEF sa vykonali predbežné odhady hlavných energetických, jadrových, fyzikálnych, technických a prevádzkových parametrov rôznych verzií laserových reaktorov s laserovým výkonom od 100 kW a viac, ktoré pracovali od zlomkov sekundy po kontinuálny režim. Pri štartoch sme uvažovali o laserových reaktoroch s akumuláciou tepla v jadre reaktora, ktorých trvanie je obmedzené povoleným ohrevom jadra (tepelne kapacitný radar) a nepretržitým radarom s odstránením tepelnej energie mimo jadra.
Tepelná kapacita RL a RL nepretržitého pôsobenia.
Je pravdepodobné, že laserový reaktor s laserovým výkonom rádovo 1 MW by mal obsahovať asi 3000 laserových buniek.
V Rusku sa intenzívne pracovalo na laseroch s jadrovým čerpaním nielen na VNIIEF, ale aj na Štátnom vedeckom centre Ruskej federácie - Štátnom vedeckom centre Ruskej federácie - Fyzikálnom a energetickom inštitúte pomenovanom po A. I. Leipunsky “, ako to dokazuje patent RU 2502140 na vytvorenie„ reaktorovej laserovej inštalácie s priamym čerpaním štiepnymi fragmentmi “.
Špecialisti Štátneho výskumného centra Ruskej federácie IPPE vyvinuli energetický model pulzného reaktora-laserového systému - jadrového pumpovaného optického kvantového zosilňovača (OKUYAN).
Laserový modul založený na reaktore BARS-5 a kazete s 37 kanálmi v laserovom module.
OKUYAN na základe reaktora BARS-6.
Pripomínajúc vyhlásenie námestníka ministra obrany Ruska Jurije Borisova v minuloročnom rozhovore pre noviny Krasnaya Zvezda („Laserové systémy vstúpili do služby, čo umožňuje odzbrojiť potenciálneho nepriateľa a zasiahnuť všetky objekty, ktoré slúžia ako cieľ pre laserový lúč tohto systému. Naši jadroví vedci sa naučili sústrediť energiu, potrebné na porazenie zodpovedajúcich zbraní nepriateľa prakticky vo chvíľach, vo zlomkoch sekundy ), môžeme povedať, že Peresvet BLK nie je vybavený malým jadrovým reaktorom napájajúcim laser elektrinou, ale laserovým reaktorom, v ktorom sa štiepna energia priamo premieňa na laserové žiarenie.
Pochybnosti vyvoláva iba vyššie uvedený návrh umiestniť Peresvet BLK do lietadla. Bez ohľadu na to, ako zabezpečíte spoľahlivosť nosného lietadla, vždy existuje riziko nehody a havárie lietadla s následným rozptylom rádioaktívnych materiálov. Je však možné, že existujú spôsoby, ako zabrániť šíreniu rádioaktívnych materiálov pri páde nosiča. Áno, a už máme lietajúci reaktor v riadenej rakete, ropa.
Na základe vyššie uvedeného je možné predpokladať, že pravdepodobnosť implementácie Peresvet BLK vo verzii č. 3 na základe jadrového čerpadla sa dá odhadnúť ako vysoká.
Nie je známe, či je nainštalovaný laser pulzný alebo nepretržitý. V druhom prípade je otázna doba nepretržitej prevádzky lasera a prestávky, ktoré sa musia vykonávať medzi prevádzkovými režimami. Dúfajme, že Peresvet BLK má kontinuálny laserový reaktor, ktorého prevádzková doba je obmedzená iba prívodom chladiva alebo nie je obmedzená, ak je chladenie zabezpečené iným spôsobom.
V tomto prípade je možné optický výkon Peresvet BLK odhadnúť v rozmedzí 1 až 3 MW s perspektívou zvýšenia na 5 až 10 MW. S takýmto laserom je sotva možné zasiahnuť jadrovú hlavicu, ale lietadlo, vrátane bezpilotného lietadla alebo riadená strela, je dosť. Je tiež možné zabezpečiť zničenie takmer akejkoľvek nechránenej kozmickej lode na malých obežných dráhach a prípadne poškodiť citlivé prvky kozmickej lode na vyšších obežných dráhach.
Prvým cieľom pre Peresvet BLK teda môžu byť citlivé optické prvky výstražných satelitov amerického protiraketového útoku, ktoré môžu pôsobiť ako prvok protiraketovej obrany v prípade amerického prekvapivého odzbrojujúceho štrajku.
závery
Ako sme povedali na začiatku článku, existuje pomerne veľa spôsobov, ako získať laserové žiarenie. Okrem tých, ktoré boli uvedené vyššie, existujú aj iné typy laserov, ktoré sa dajú účinne používať vo vojenských záležitostiach, napríklad laser s voľnými elektrónmi, v ktorom je možné meniť vlnovú dĺžku v širokom rozsahu až po mäkké röntgenové žiarenie a ktoré si vyžaduje veľa elektrickej energie vyrobenej malým rozmerom. nukleárny reaktor. Takýto laser sa aktívne vyvíja v záujme amerického námorníctva. Použitie voľného elektrónového lasera v Peresvet BLK je však nepravdepodobné, pretože v súčasnosti neexistujú prakticky žiadne informácie o vývoji laserov tohto typu v Rusku, okrem účasti v Rusku v európskom programe röntgenových laserov bez elektrónov.
Je potrebné pochopiť, že hodnotenie pravdepodobnosti použitia tohto alebo daného riešenia v Peresvet BLK je uvedené skôr podmienečne: prítomnosť iba nepriamych informácií získaných z otvorených zdrojov neumožňuje formulovať závery s vysokou mierou spoľahlivosti.
Je možné, že záver o vysokej pravdepodobnosti, že sa v Peresvet BLK použije jadrový laser, je čiastočne urobený nielen na základe objektívnych faktorov, ale aj na základe latentnej túžby autora. Lebo ak je v Rusku skutočne vytvorený jadrový laser s výkonom megawattov alebo viac, otvára to mimoriadne zaujímavé vyhliadky na vytvorenie zbraňových systémov schopných radikálne zmeniť vzhľad bojiska. O tom však budeme hovoriť v inom článku.
PS Na vylúčenie otázok a sporov o vplyve atmosféry a počasia na prevádzku laserov sa dôrazne odporúča študovať knihu AS Boreisho „Výkonné mobilné chemické lasery“, aspoň v kapitole 6 s názvom „Šírenie laserového žiarenia v prevádzkových vzdialenostiach“.
Autor: Andrey Mitrofanov