Лазерните оръжия винаги са спорни. Някои го смятат за оръжие на бъдещето, докато други категорично отричат вероятността от появата на ефективни образци на такива оръжия в близко бъдеще. Хората са мислили за лазерните оръжия още преди тяхното реално появяване, нека си припомним класическото произведение „Хиперболоидът на инженер Гарин“от Алексей Толстой (разбира се, работата не посочва точно лазер, а оръжие, близко до него по действие и последствия да го използвате).
Създаването на истински лазер през 50 -те - 60 -те години на ХХ век отново повдига темата за лазерните оръжия. През десетилетията той се превърна в незаменима черта на научнофантастичните филми. Истинските успехи бяха много по -скромни. Да, лазерите заемат важна ниша в системите за разузнаване и обозначаване на целите, те се използват широко в промишлеността, но за използване като средство за унищожаване, мощността им все още е недостатъчна, а характеристиките на теглото и размера им са неприемливи. Как се развиха лазерните технологии, до каква степен са готови за военни приложения в момента?
Първият оперативен лазер е създаден през 1960 г. Това беше импулсен твърд лазер на базата на изкуствен рубин. По времето на създаването това бяха най -високите технологии. В днешно време такъв лазер може да се сглоби у дома, докато неговата импулсна енергия може да достигне 100 J.
Азотният лазер е още по -лесен за изпълнение; за неговото прилагане не са необходими сложни търговски продукти; той дори може да работи с азот, съдържащ се в атмосферата. С прави ръце може лесно да се сглоби у дома.
От създаването на първия лазер са открити огромен брой начини за получаване на лазерно лъчение. Има твърди лазери, газови лазери, лазери за багрила, лазери със свободни електрони, лазери с влакна, полупроводникови лазери и други лазери. Също така лазерите се различават по начина на възбуждане. Например, в газови лазери с различен дизайн, активната среда може да се възбужда чрез оптично излъчване, разряд на електрически ток, химическа реакция, ядрено изпомпване, термично изпомпване (газодинамични лазери, GDL). Появата на полупроводникови лазери даде началото на лазери от типа DPSS (твърд лазер с диодна помпа).
Различните дизайни на лазерите осигуряват излъчване на лъчение с различни дължини на вълните, от меки рентгенови лъчи до инфрачервено лъчение. Развиват се твърди рентгенови и гама лазери. Това ви позволява да изберете лазер въз основа на решаващия се проблем. По отношение на военните приложения това означава например възможността за избор на лазер, с излъчване с такава дължина на вълната, която е минимално погълната от атмосферата на планетата.
След разработването на първия прототип мощността непрекъснато се увеличава, характеристиките на теглото и размера и ефективността (ефективността) на лазерите се подобряват. Това се вижда много ясно в примера с лазерни диоди. През 90-те години на миналия век в широката продажба се появиха лазерни показалки с мощност 2-5 mW, през 2005-2010 г. вече беше възможно да се закупи лазерна показалка от 200-300 mW, сега, през 2019 г. в продажба лазерни указатели с оптична мощност 7. ВтВ Русия има модули от инфрачервени лазерни диоди с оптичен изход, оптична мощност 350 W.
Скоростта на нарастване на мощността на лазерните диоди е сравнима със скоростта на нарастване на изчислителната мощност на процесорите, в съответствие със закона на Мур. Разбира се, лазерните диоди не са подходящи за създаване на бойни лазери, но те от своя страна се използват за изпомпване на ефективни твърдотелни и оптични лазери. За лазерните диоди ефективността на преобразуване на електрическата енергия в оптична енергия може да бъде над 50%, теоретично можете да получите ефективност над 80%. Високата ефективност не само намалява изискванията за захранване, но и опростява охлаждането на лазерното оборудване.
Важен елемент от лазера е системата за фокусиране на лъча - колкото по -малка е зоната на петното върху целта, толкова по -голяма е плътността на мощността, която позволява повреда. Напредъкът в развитието на сложни оптични системи и появата на нови високотемпературни оптични материали правят възможно създаването на високоефективни системи за фокусиране. Системата за фокусиране и насочване на американския експериментален боен лазер HEL включва 127 огледала, лещи и светлинни филтри.
Друг важен компонент, осигуряващ възможността за създаване на лазерно оръжие, е разработването на системи за насочване и задържане на лъча върху целта. За да се удрят цели с „незабавен“изстрел, за част от секундата са необходими гигавата мощности, но създаването на такива лазери и захранвания за тях на мобилно шаси е въпрос на далечното бъдеще. Съответно, за да се унищожат цели с лазери с мощност от стотици киловати - десетки мегавати, е необходимо за известно време (от няколко секунди до няколко десетки секунди) да се задържи петното на лазерното излъчване върху целта. Това изисква високоточни и високоскоростни задвижвания, способни да проследяват целта с лазерния лъч, според системата за насочване.
При стрелба на далечни дистанции системата за насочване трябва да компенсира изкривяванията, внасяни от атмосферата, за което в системата за насочване могат да се използват няколко лазера с различни цели, осигуряващи точно насочване на основния „боен“лазер към целта.
Кои лазери са получили приоритетно развитие в областта на оръжията? Поради липсата на мощни източници на оптично изпомпване газодинамичните и химичните лазери са станали такива.
В края на 20 -ти век общественото мнение беше разбунено от програмата на Американската стратегическа отбранителна инициатива (SDI). Като част от тази програма се планираше разполагането на лазерни оръжия на земята и в космоса, за да се победят съветските междуконтинентални балистични ракети (МБР). За поставяне в орбита е трябвало да се използват лазери с ядрена помпа, излъчващи в рентгеновия диапазон, или химически лазери с мощност до 20 мегавата.
Програмата SDI се сблъска с множество технически трудности и беше затворена. В същото време някои от изследванията, проведени в рамките на програмата, направиха възможно получаването на достатъчно мощни лазери. През 1985 г. деутериев флуориден лазер с изходна мощност 2,2 мегавата унищожи балистична ракета с течно гориво, фиксирана на 1 километър от лазера. В резултат на 12-секундното облъчване стените на корпуса на ракетата загубиха здравина и бяха разрушени от вътрешно налягане.
В СССР се извършва и разработването на бойни лазери. През осемдесетте години на ХХ век се работи по създаването на орбиталната платформа Skif с газодинамичен лазер с мощност 100 kW. Макетът с голям размер Skif-DM (космически кораб "Полюс") е изстрелян в орбитата на Земята през 1987 г., но поради редица грешки не навлиза в изчислената орбита и е наводнен в Тихия океан по балистична траектория. Разпадането на СССР сложи край на този и подобни проекти.
Мащабни проучвания на лазерни оръжия бяха проведени в СССР като част от програмата Terra. Програмата на зоналната ракетна и противокосмическа отбранителна система с ударно лъчев елемент на базата на мощни лазерни оръжия „Тера“се изпълнява от 1965 до 1992 г. По отворени данни в рамките на тази програма газодинамичните лазери са разработени твърдотелни лазери, експлозивна йодна фотодисоциация и други видове.
Също така в СССР, от средата на 70-те години на 20-ти век, на базата на самолета Ил-76МД е разработен въздушен лазерен комплекс А-60. 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. Може да се предположи, че по време на тестването на комплекса А-60 върху него е бил инсталиран лазер с мощност 100 kW.
Извършени са няколко десетки полета с тестването на лазерната инсталация на стратосферен балон, разположен на височина 30-40 км и на целта Ла-17. Някои източници сочат, че комплексът със самолет А-60 е създаден като авиационен лазерен компонент за противоракетна отбрана по програма Тера-3.
Какви видове лазери са най -обещаващите за военни приложения в момента? При всички предимства на газодинамичните и химическите лазери те имат значителни недостатъци: необходимостта от консумативи, инерция при изстрелване (според някои източници до една минута), значително отделяне на топлина, големи размери и добив на отработени компоненти на активната среда. Такива лазери могат да се поставят само на големи носители.
В момента твърдотелните и оптичните лазери имат най-големи перспективи, за работата на които е необходимо само да им се осигури достатъчно мощност. ВМС на САЩ активно разработват лазерна технология за безплатни електрони. Важно предимство на оптичните лазери е тяхната мащабируемост, т.е. възможност за комбиниране на няколко модула за получаване на повече мощност. Обратната мащабируемост също е важна, ако се създаде твърд лазер с мощност 300 kW, тогава със сигурност на негова основа може да се създаде по-малък лазер с мощност, например 30 kW.
Какво е положението с влакнести и твърдотелни лазери в Русия? Науката на СССР по отношение на разработването и създаването на лазери беше най -напредналата в света. За съжаление, разпадането на СССР промени всичко. Една от най-големите световни компании за разработване и производство на оптични лазери IPG Photonics е основана от родом от Русия В. П. Гапонцев на базата на руската компания NTO IRE-Polyus. Компанията майка IPG Photonics в момента е регистрирана в САЩ. Въпреки факта, че един от най -големите производствени обекти на IPG Photonics се намира в Русия (Фрязино, Московска област), компанията работи съгласно американското законодателство и нейните лазери не могат да се използват в руските въоръжени сили, включително компанията трябва да спазва санкциите наложена на Русия.
Възможностите на оптичните лазери на IPG Photonics обаче са изключително високи. IPG лазерите с непрекъсната вълна с висока мощност имат диапазон на мощност от 1 kW до 500 kW, както и широк диапазон от дължини на вълните, а ефективността от преобразуване на електрическа енергия в оптична енергия достига 50%. Характеристиките на дивергенция на IPG влакнести лазери са далеч по -добри от другите лазери с висока мощност.
Има ли други разработчици и производители на съвременни мощни влакнести и твърдотелни лазери в Русия? Съдейки по търговските проби, бр.
Домашен производител в индустриалния сегмент предлага газови лазери с максимална мощност десетки kW. Например, компанията "Laser Systems" през 2001 г. представи кислород-йоден лазер с мощност 10 kW с химическа ефективност над 32%, който е най-обещаващият компактен автономен източник на мощно лазерно излъчване от този тип. На теория кислород-йодните лазери могат да достигнат нива на мощност до един мегават.
В същото време не може да се изключи напълно, че руските учени са успели да направят пробив в някаква друга посока на създаване на мощни лазери, основани на дълбоко разбиране на физиката на лазерните процеси.
През 2018 г. руският президент Владимир Путин обяви лазерния комплекс Peresvet, предназначен за решаване на мисии за противоракетна отбрана и унищожаване на вражески орбитални кораби. Информацията за комплекса Peresvet е класифицирана, включително вида на използвания лазер (лазери?) И оптичната мощност.
Може да се предположи, че най-вероятният кандидат за инсталиране в този комплекс е газодинамичен лазер, наследник на лазера, разработен за програмата А-60. В този случай оптичната мощност на лазера на комплекс "Пересвет" може да бъде 200-400 киловата, при оптимистичния сценарий до 1 мегават. Споменатият по-горе кислород-йоден лазер може да се разглежда като друг кандидат.
Ако изхождаме от това, тогава отстрани на кабината на основното превозно средство на комплекса Peresvet, дизелов или бензинов генератор на електрически ток, компресор, отделение за съхранение на химически компоненти, лазер със система за охлаждане и Системите за насочване на лазерен лъч вероятно са разположени последователно. Радар или OLS за откриване на цел не се вижда никъде, което предполага външно обозначение на целта.
Във всеки случай тези предположения могат да се окажат неверни, както във връзка с възможността за създаване на фундаментално нови лазери от местни разработчици, така и във връзка с липсата на надеждна информация за оптичната мощност на комплекса Peresvet. По-специално, в пресата имаше информация за наличието на ядрен реактор с малки размери като източник на енергия в комплекса "Пересвет". Ако това е вярно, тогава конфигурацията на комплекса и възможните характеристики могат да бъдат напълно различни.
Каква мощност е необходима, за да може лазерът ефективно да се използва за военни цели като средство за унищожаване? Това до голяма степен зависи от предвидения обхват на използване и естеството на поразените цели, както и от метода за тяхното унищожаване.
Въздушният комплекс за самоотбрана във Витебск включва активна станция за заглушаване L-370-3S. Той противодейства на входящите вражески ракети с термично насочваща глава чрез заслепяване на инфрачервеното лазерно излъчване. Като се вземат предвид размерите на активната заглушителна станция L-370-3S, мощността на лазерния излъчвател е максимум няколко десетки вата. Това едва ли е достатъчно, за да унищожи термичната глава за самонасочване на ракетата, но е напълно достатъчно за временно заслепяване.
По време на изпитанията на комплекс А-60 със 100 kW лазер бяха ударени целите L-17, представляващи аналог на реактивен самолет. Обхватът на разрушаване е неизвестен, може да се предположи, че е бил около 5-10 км.
Примери за тестове на чужди лазерни системи:
[
Въз основа на горното можем да приемем:
-за унищожаване на малки БЛА на разстояние 1-5 километра е необходим лазер с мощност 2-5 kW;
-за унищожаване на неуправляеми мини, снаряди и високоточни боеприпаси на разстояние 5-10 километра е необходим лазер с мощност 20-100 kW;
-за поразяване на цели като самолет или ракета на разстояние 100-500 км е необходим лазер с мощност 1-10 MW.
Лазерите с посочените правомощия или вече съществуват, или ще бъдат създадени в обозримо бъдеще. Какви видове лазерни оръжия в близко бъдеще могат да бъдат използвани от военновъздушните сили, сухопътните сили и флота, ще разгледаме в продължението на тази статия.
