От създаването си лазерите се разглеждат като оръжия с потенциал да революционизират битката. От средата на 20 -ти век лазерите са станали неразделна част от научнофантастичните филми, оръжия на супер войници и междузвездни кораби.
Въпреки това, както често се случва на практика, разработването на мощни лазери среща големи технически трудности, които доведоха до факта, че досега основната ниша на военните лазери се превръща в използването им в системи за разузнаване, прицелване и обозначаване на целите. Независимо от това, работата по създаването на бойни лазери във водещите страни по света практически не спира, програмите за създаване на нови поколения лазерни оръжия се сменят.
По -рано разгледахме някои от етапите в развитието на лазерите и създаването на лазерни оръжия, както и етапите на развитие и настоящата ситуация при създаването на лазерни оръжия за ВВС, лазерни оръжия за сухопътни войски и ПВО, лазерни оръжия за флота. В момента интензивността на програмите за създаване на лазерни оръжия в различни страни е толкова висока, че вече няма съмнение, че те скоро ще се появят на бойното поле. И няма да е толкова лесно да се предпазите от лазерни оръжия, както си мислят някои хора, поне със сребро определено няма да е възможно.
Ако се вгледате внимателно в развитието на лазерните оръжия в чужди страни, ще забележите, че повечето от предложените съвременни лазерни системи са внедрени на базата на влакнести и твърдотелни лазери. Освен това в по -голямата си част тези лазерни системи са проектирани да решават тактически проблеми. Изходната им мощност в момента варира от 10 kW до 100 kW, но в бъдеще тя може да бъде увеличена до 300-500 kW. В Русия практически няма информация за работата по създаването на бойни лазери от тактически клас, ще говорим за причините, поради които това се случва по-долу.
На 1 март 2018 г. руският президент Владимир Путин в хода на своето послание до Федералното събрание, заедно с редица други пробивни оръжейни системи, обяви лазерния боен комплекс Peresvet (BLK), чийто размер и предназначение предполагат използването му за решаване на стратегически задачи.
Комплексът Пересвет е заобиколен от воал на тайна. Характеристиките на други най -нови видове оръжия (комплекти „Кинжал“, „Авангард“, „Циркон“, „Посейдон“) бяха озвучени в една или друга степен, което отчасти дава възможност да се прецени тяхната цел и ефективност. В същото време не беше предоставена конкретна информация за лазерния комплекс Peresvet: нито вида на инсталирания лазер, нито източника на енергия за него. Съответно няма информация за капацитета на комплекса, което от своя страна не ни позволява да разберем реалните му възможности и поставените за него цели и задачи.
Лазерното лъчение може да бъде получено по десетки, може би дори стотици начини. И така, какъв метод за получаване на лазерно лъчение е приложен в най -новия руски BLK "Peresvet"? За да отговорим на въпроса, ще разгледаме различни версии на Peresvet BLK и ще оценим степента на вероятност за тяхното прилагане.
Информацията по -долу е предположенията на автора въз основа на информация от отворени източници, публикувани в Интернет
БЛК "Пересвет". Изпълнение номер 1. Влакнести, твърдотелни и течни лазери
Както бе споменато по -горе, основната тенденция в създаването на лазерни оръжия е разработването на комплекси на базата на оптични влакна. Защо се случва това? Тъй като е лесно да се мащабира силата на лазерните инсталации на базата на оптични лазери. Използвайки пакет от 5-10 kW модули, получете 50-100 kW излъчване на изхода.
Възможно ли е Peresvet BLK да бъде внедрен въз основа на тези технологии? Много е вероятно да не е така. Основната причина за това е, че през годините на перестройката водещият разработчик на влакнести лазери, Научно-техническата асоциация IRE-Polyus, „избяга“от Русия, на базата на която е създадена транснационалната корпорация IPG Photonics Corporation, регистрирана в САЩ и сега е световен лидер в индустрията.влакнести лазери с висока мощност. Международният бизнес и основното място на регистрация на IPG Photonics Corporation предполага нейното стриктно спазване на законодателството на САЩ, което, предвид настоящата политическа ситуация, не предполага трансфер на критични технологии към Русия, които, разбира се, включват и технологии за създаване на силови лазери.
Могат ли оптични лазери да бъдат разработени в Русия от други организации? Може би, но малко вероятно, или докато това са продукти с ниска мощност. Оптичните лазери са печеливш търговски продукт; следователно отсъствието на мощни домашни влакнести лазери на пазара най-вероятно показва тяхното реално отсъствие.
Подобна е ситуацията с твърдотелните лазери. Предполага се, че от тях е по -трудно да се приложи пакетно решение; въпреки това е възможно и в чужди страни това е второто най -разпространено решение след влакнести лазери. Не може да се намери информация за мощни промишлени твърдотелни лазери, произведени в Русия. Работата по твърдотелните лазери се извършва в Института за изследване на лазерната физика RFNC-VNIIEF (ILFI), така че теоретично може да се инсталира твърдотел в твърдо състояние в BLK Peresvet, но на практика това е малко вероятно, тъй като в началото най -вероятно ще се появят по -компактни проби от лазерни оръжия или експериментални инсталации.
Има още по -малко информация за течните лазери, въпреки че има информация, че се разработва лазер за течни войни (разработен ли е, но е отхвърлен?) В САЩ като част от програмата HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, „Отбранителна система, базирана на високоенергиен течен лазер“). Предполагаемо течните лазери имат предимството, че могат да охлаждат, но по-ниска ефективност (ефективност) в сравнение с твърдотелните лазери.
През 2017 г. се появи информация за пускането на търг за изследователския институт „Полюс“за неразделна част от изследователската работа (НИРД), чиято цел е да се създаде мобилен лазерен комплекс за борба с малки безпилотни летателни апарати (БЛА) в условия през деня и полумрак. Комплексът трябва да се състои от система за проследяване и изграждане на целеви траектории на полета, осигуряващи обозначение на целта за системата за насочване на лазерно излъчване, чийто източник ще бъде течен лазер. Интерес представлява изискването, посочено в декларацията за работа по създаването на течен лазер, и в същото време изискването за наличието на силов влакнен лазер в комплекса. Или това е грешка в отпечатването, или е разработен (разработен) нов тип влакнест лазер с течна активна среда във влакно, който съчетава предимствата на течен лазер по отношение на удобството на охлаждане и влакнен лазер при комбиниране на излъчвател пакети.
Основните предимства на влакнести, твърдотелни и течни лазери са тяхната компактност, възможността за увеличаване на мощността на партидата и лекотата на интегриране в различни класове оръжия. Всичко това е за разлика от лазера BLK "Peresvet", който очевидно е разработен не като универсален модул, а като решение, направено "с една -единствена цел, съгласно единна концепция". Следователно, вероятността за внедряване на BLK "Peresvet" във Версия № 1 на базата на влакнести, твърдотелни и течни лазери може да бъде оценена като ниска
БЛК "Пересвет". Изпълнение номер 2. Газодинамични и химически лазери
Газодинамичните и химическите лазери могат да се считат за остаряло решение. Основният им недостатък е необходимостта от голям брой консумативи, необходими за поддържане на реакцията, което осигурява получаването на лазерно лъчение. Въпреки това химическите лазери са били най -развити в развитието на 70 -те - 80 -те години на XX век.
Очевидно за първи път в СССР и САЩ са получени непрекъснати мощности на радиация над 1 мегават на газодинамични лазери, чиято работа се основава на адиабатно охлаждане на нагрятите газови маси, движещи се със свръхзвукова скорост.
В СССР от средата на 70-те години на ХХ век на базата на самолета Ил-76МД е разработен въздушно-лазерен комплекс А-60, вероятно въоръжен с лазер RD0600 или негов аналог. Първоначално комплексът е предназначен за борба с автоматични плаващи балони. Като оръжие трябваше да бъде инсталиран непрекъснат газодинамичен CO-лазер от клас мегават, разработен от конструкторското бюро на Химавтоматика (KBKhA). Като част от тестовете е създадено семейство от GDT стендови проби с мощност на излъчване от 10 до 600 kW. Недостатъците на GDT са дългата дължина на вълната на излъчване от 10,6 μm, което осигурява висока дифракционна дивергенция на лазерния лъч.
Още по-високи мощности на излъчване са получени с химически лазери на основата на деутериев флуорид и с кислород-йодни (йодни) лазери (COILs). По-специално, в рамките на програмата за стратегическа отбранителна инициатива (SDI) в САЩ е създаден химически лазер на базата на деутериев флуорид с мощност от няколко мегавата; в рамките на Националната противоракетна отбрана на САЩ (NMD)), авиационния комплекс Boeing ABL (AirBorne Laser) с кислород-йоден лазер с мощност от порядъка на 1 мегават.
VNIIEF е създал и изпробвал най -мощния в света импулсен химически лазер върху реакцията на флуор с водород (деутерий), разработил многократно импулсен лазер с радиационна енергия от няколко kJ на импулс, честота на повторение на импулса 1–4 Hz и радиационна дивергенция близо до границата на дифракция и ефективност от около 70% (най -високата постигната за лазерите).
В периода от 1985 до 2005г. разработени са лазери за неверижна реакция на флуор с водород (деутерий), където серен хексафлуорид SF6 е използван като флуоросъдържащо вещество, дисоцииращо в електрически разряд (фотодисоциационен лазер?). За да се осигури продължителна и безопасна работа на лазера в режим на повтарящ се импулс, са създадени инсталации със затворен цикъл на смяна на работната смес. Показана е възможността за получаване на радиационно разминаване близо до границата на дифракция, честота на повторение на импулса до 1200 Hz и средна мощност на излъчване от няколко стотин вата.
Газодинамичните и химическите лазери имат значителен недостатък, в повечето решения е необходимо да се осигури попълване на запаса от "боеприпаси", който често се състои от скъпи и токсични компоненти. Необходимо е също така да се почистят изходящите газове в резултат на работата на лазера. Като цяло е трудно да се нарекат газодинамичните и химическите лазери ефективно решение, поради което повечето страни са преминали към разработването на влакнести, твърдотелни и течни лазери.
Ако говорим за лазер, базиран на неверижна реакция на флуор с деутерий, дисоцииращ в електрически разряд, със затворен цикъл на смяна на работната смес, тогава през 2005 г. са получени мощности от порядъка на 100 kW, малко вероятно че през това време те биха могли да бъдат доведени до ниво мегават.
По отношение на Peresvet BLK въпросът с инсталирането на газодинамичен и химически лазер върху него е доста спорен. От една страна, в Русия има значително развитие на тези лазери. В интернет се появи информация за разработването на подобрена версия на авиационния комплекс A 60 - A 60M с лазер от 1 MW. Говори се и за поставянето на комплекса „Пересвет“на самолетоносач “, което може да е втората страна на същия медал. Тоест, първоначално те биха могли да направят по-мощен наземен комплекс, базиран на газодинамичен или химически лазер, а сега, следвайки утъпкания път, да го инсталират на самолетоносач.
Създаването на „Пересвет“е извършено от специалисти на ядрения център в Саров, в Руския федерален ядрен център-Всеруски изследователски институт по експериментална физика (RFNC-VNIIEF), във вече споменатия Институт за лазерна физика, който освен всичко друго, разработва газодинамични и кислород-йодни лазери …
От друга страна, каквото и да се каже, газодинамичните и химическите лазери са остарели технически решения. В допълнение, активно се разпространява информация за наличието на източник на ядрена енергия в BLK Peresvet за захранване на лазера, а в Саров те са по -ангажирани в създаването на най -новите революционни технологии, често свързани с ядрената енергия.
Въз основа на гореизложеното може да се предположи, че вероятността за внедряването на Peresvet BLK в Изпълнение № 2 на базата на газодинамични и химически лазери може да бъде оценена като умерена
Лазери с ядрена помпа
В края на 60-те години в СССР започва работа по създаването на мощни лазери с ядрена помпа. Отначало специалисти от VNIIEF, I. A. E. Курчатов и Изследователския институт по ядрена физика на Московския държавен университет. След това към тях се присъединиха учени от MEPhI, VNIITF, IPPE и други центрове. През 1972 г. VNIIEF възбужда смес от хелий и ксенон с фрагменти на делене на уран, използвайки импулсен реактор VIR 2.
През 1974-1976г. експерименти се провеждат в реактора TIBR-1M, в който мощността на лазерното излъчване е около 1–2 kW. През 1975 г. на базата на импулсния реактор VIR-2 е разработена двуканална лазерна инсталация LUNA-2, която все още е в експлоатация през 2005 г. и е възможно тя все още да работи. През 1985 г. неонов лазер беше изпомпван за първи път в света в съоръжението LUNA-2M.
В началото на 80-те години на миналия век учените от VNIIEF, за да създадат ядрен лазерен елемент, работещ в непрекъснат режим, разработиха и произведоха 4-канален лазерен модул LM-4. Системата се възбужда от неутронен поток от реактора BIGR. Продължителността на генерирането се определя от продължителността на облъчващия импулс на реактора. За първи път в света на практика беше демонстрирана cw лазерна енергия в лазери с ядрена помпа и ефективност на метода за напречна циркулация на газ. Мощността на лазерното излъчване беше около 100 W.
През 2001 г. единицата LM-4 е модернизирана и получава обозначението LM-4M / BIGR. Работата на многоелементно ядрено лазерно устройство в непрекъснат режим беше демонстрирана след 7 години консервиране на съоръжението без подмяна на оптични и горивни елементи. Инсталацията LM-4 може да се разглежда като прототип на реактор-лазер (RL), притежаващ всички свои качества, с изключение на възможността за самоподдържаща се ядрена верижна реакция.
През 2007 г. вместо модула LM-4 беше пуснат в действие осемканален лазерен модул LM-8, в който беше осигурено последователното добавяне на четири и два лазерни канала.
Лазерният реактор е автономно устройство, което съчетава функциите на лазерна система и ядрен реактор. Активната зона на лазерен реактор е съвкупност от определен брой лазерни клетки, поставени по определен начин в матрица на неутронен модератор. Броят на лазерните клетки може да варира от стотици до няколко хиляди. Общото количество уран варира от 5-7 kg до 40-70 kg, линейни размери 2-5 m.
Във ВНИИЕФ бяха направени предварителни оценки на основните енергийни, ядрено-физически, технически и експлоатационни параметри на различни версии на лазерни реактори с мощност на лазера от 100 kW и повече, работещи от части от секундата до непрекъснат режим. Ние разглеждахме лазерни реактори с акумулиране на топлина в ядрото на реактора при изстрелвания, чиято продължителност е ограничена от допустимото нагряване на ядрото (радар за топлинен капацитет) и непрекъснат радар с отнемане на топлинна енергия извън ядрото.
Предполага се, че лазерен реактор с мощност на лазера от порядъка на 1 MW трябва да съдържа около 3000 лазерни клетки.
В Русия интензивна работа по лазерите с ядрена помпа се извършва не само във ВНИИЕФ, но и във Федералното държавно унитарно предприятие „Държавен научен център на Руската федерация - Институт по физика и енергетика на името на А. И. Лейпунски “, както е видно от патента RU 2502140 за създаването на„ Реакторно-лазерна инсталация с директно изпомпване чрез делене на фрагменти “.
Специалистите на Държавния изследователски център на Руската федерация IPPE са разработили енергиен модел на импулсна реакторно-лазерна система-оптичен квантов усилвател с ядрена помпа (OKUYAN).
Припомняйки изявлението на заместник -министъра на отбраната на Русия Юрий Борисов в миналогодишното интервю за вестник „Красная звезда“, можем да кажем, че Peresvet BLK е оборудван не с малък по размер ядрен реактор, който захранва лазера с електричество, а с реактор-лазер, при който енергията на делене се преобразува директно в лазерно излъчване.
Съмнението се поражда само от гореспоменатото предложение за поставяне на Peresvet BLK в самолета. Без значение как гарантирате надеждността на самолета -носител, винаги съществува риск от инцидент и самолетна катастрофа с последващото разпръскване на радиоактивни материали. Възможно е обаче да има начини да се предотврати разпространението на радиоактивни материали, когато носителят падне. Да, и вече имаме летящ реактор в крилата ракета, буревестникът.
Въз основа на гореизложеното може да се предположи, че вероятността за внедряване на Peresvet BLK във версия 3, базирана на лазер с ядрена помпа, може да бъде оценена като висока
Не е известно дали инсталираният лазер е импулсен или непрекъснат. Във втория случай времето на непрекъсната работа на лазера и прекъсванията, които трябва да се извършват между режимите на работа, са под въпрос. Да се надяваме, че Peresvet BLK има непрекъснат лазерен реактор, чието време на работа е ограничено само от подаването на хладилен агент, или не е ограничено, ако охлаждането се осигурява по някакъв друг начин.
В този случай изходната оптична мощност на Peresvet BLK може да бъде оценена в диапазона 1-3 MW с перспектива за увеличаване до 5-10 MW. Едва ли е възможно да се удари ядрена бойна глава дори с такъв лазер, но самолет, включително безпилотен летателен апарат, или крилата ракета са съвсем. Възможно е също така да се гарантира поражението на почти всички незащитени космически кораби на ниски орбити и евентуално да се повредят чувствителните елементи на космическите кораби на по -високи орбити.
По този начин първата цел за Peresvet BLK може да бъде чувствителните оптични елементи на американските сателити за предупреждение за ракетна атака, които могат да действат като елемент от противоракетната отбрана в случай на изненадващ обезоръжаващ удар на САЩ.
изводи
Както казахме в началото на статията, има доста голям брой начини за получаване на лазерно излъчване. В допълнение към тези, обсъдени по-горе, има и други видове лазери, които могат да се използват ефективно във военните дела, например лазер със свободни електрони, при който е възможно да се променя дължината на вълната в широк диапазон до меки рентгенови лъчи радиация и която просто се нуждае от много електрическа енергия, произведена от малък по размер ядрен реактор. Такъв лазер се развива активно в интерес на ВМС на САЩ. Използването на лазер със свободни електрони в Peresvet BLK обаче е малко вероятно, тъй като понастоящем практически няма информация за развитието на лазери от този тип в Русия, освен участието в Русия в програмата на европейската рентгенова снимка лазер със свободни електрони.
Необходимо е да се разбере, че оценката на вероятността за използване на това или онова решение в Peresvet BLK се дава доста условно: наличието само на непряка информация, получена от отворени източници, не позволява формулиране на заключения с висока степен на надеждност.
