Широко разпространено е мнението, че най -добрата среда за използване на лазерни оръжия (LW) е космосът. От една страна, това е логично: в космоса лазерното лъчение може да се разпространява практически без смущения, причинени от атмосферата, метеорологичните условия, естествени и изкуствени препятствия. От друга страна, има фактори, които значително усложняват използването на лазерни оръжия в космоса.
Характеристики на работата на лазерите в космоса
Първото препятствие пред използването на мощни лазери в космоса е тяхната ефективност, която е до 50% за най-добрите продукти, останалите 50% отиват за нагряване на лазера и околното му оборудване.
Дори в условията на атмосферата на планетата - на сушата, на водата, под водата и във въздуха, има проблеми с охлаждането на мощни лазери. Въпреки това възможностите за охлаждане на планетата са много по -големи, отколкото в космоса, тъй като във вакуум прехвърлянето на излишната топлина без загуба на маса е възможно само с помощта на електромагнитно излъчване.
Най -лесно е да се организира водно и подводно охлаждане на LO - може да се извърши с морска вода. На земята можете да използвате масивни радиатори с разсейване на топлина в атмосферата. Авиацията може да използва идващия въздушен поток за охлаждане на самолета.
В космоса, за отвеждане на топлината, радиаторните охладители се използват под формата на оребрени тръби, свързани към цилиндрични или конични панели с охлаждаща течност, циркулираща в тях. С увеличаване на мощността на лазерните оръжия размерът и масата на радиатор-охладителите, които са необходими за неговото охлаждане, се увеличават, освен това масата и особено размерите на радиатор-охладителите могат значително да надвишат масата и размерите на самото лазерно оръжие.
В съветския орбитален боен лазер „Скиф“, който беше планиран да бъде изведен на орбита от свръх тежката ракета-носител „Енергия“, трябваше да се използва газодинамичен лазер, чието охлаждане най-вероятно ще се осъществи от изхвърляне на работна течност. В допълнение, ограниченото снабдяване с работна течност на борда едва ли би могло да осигури възможност за дългосрочна работа на лазера.
Енергиен източник
Второто препятствие е необходимостта от осигуряване на лазерни оръжия с мощен източник на енергия. Газова турбина или дизелов двигател в космоса не могат да бъдат разположени; те се нуждаят от много гориво и още повече окислител, химическите лазери с техните ограничени запаси от работна течност не са най -добрият избор за поставяне в космоса. Остават две възможности-да се осигури захранване на твърд / влакнест / течен лазер, за който могат да се използват слънчеви батерии с буферни акумулатори или атомни електроцентрали (АЕЦ), или лазери с директно изпомпване от фрагменти на ядрено делене (лазери с ядрена помпа)) може да се използва.
Реакторно-лазерна верига
Като част от работата, извършена в САЩ по програмата Boing YAL-1, е трябвало да се използва 14-мегават лазер за унищожаване на междуконтинентални балистични ракети (МБР) на разстояние 600 километра. Всъщност беше постигната мощност от около 1 мегават, докато учебните цели бяха поразени на разстояние около 250 километра. По този начин мощност от порядъка на 1 мегават може да се използва като основа за космически лазерни оръжия, способни например да работят от ниска референтна орбита срещу цели на земната повърхност или срещу относително отдалечени цели в космоса (ние сме не обмисля самолет, предназначен за осветяване »Сензори).
С ефективност на лазера от 50%, за да се получи 1 MW лазерно излъчване, е необходимо да се достави 2 MW електрическа енергия към лазера (всъщност повече, тъй като все още е необходимо да се осигури работата на спомагателното оборудване и охлаждането система). Възможно ли е да се получи такава енергия с помощта на слънчеви панели? Например, слънчевите панели, инсталирани на Международната космическа станция (МКС), генерират между 84 и 120 kW електроенергия. Размерите на слънчевите панели, необходими за получаване на посочената мощност, могат лесно да бъдат оценени от фотографските изображения на МКС. Дизайн, способен да захранва 1 MW лазер, би бил огромен и би изисквал минимална преносимост.
Можете да разгледате сглобката на батерията като източник на захранване за мощен лазер на мобилни оператори (във всеки случай тя ще бъде необходима като буфер за слънчеви батерии). Енергийната плътност на литиевите батерии може да достигне 300 W * h / kg, тоест за осигуряване на 1 MW лазер с ефективност 50%са необходими батерии с тегло около 7 тона за 1 час непрекъсната работа с електричество. Изглежда не чак толкова? Но като се вземе предвид необходимостта от полагане на поддържащи конструкции, придружаваща електроника, устройства за поддържане на температурния режим на батериите, масата на буферната батерия ще бъде приблизително 14-15 тона. Освен това ще възникнат проблеми с работата на батериите в условия на температурни крайности и космически вакуум - значителна част от енергията ще бъде „изразходвана“, за да се гарантира животът на самите батерии. Най -лошото е, че повредата на една батерийна клетка може да доведе до повреда или дори експлозия на цялата батерия на батериите, заедно с лазера и космическия кораб -носител.
Използването на по -надеждни устройства за съхранение на енергия, удобни от гледна точка на тяхната работа в космоса, най -вероятно ще доведе до още по -голямо увеличение на масата и размерите на конструкцията поради по -ниската им енергийна плътност по отношение на W * h / килограма.
Независимо от това, ако не налагаме изисквания към лазерните оръжия за много часове работа, а използваме LR за решаване на специални проблеми, които възникват веднъж на няколко дни и изискват време за работа на лазера не повече от пет минути, това ще доведе до съответно опростяване на батерията …. Батериите могат да се зареждат от слънчеви панели, чийто размер ще бъде един от факторите, ограничаващи честотата на използване на лазерни оръжия
По -радикално решение е използването на атомна електроцентрала. В момента космическите кораби използват радиоизотопни термоелектрически генератори (RTG). Тяхното предимство е относителната простота на дизайна, недостатъкът е ниската електрическа мощност, която в най -добрия случай е няколкостотин вата.
В САЩ се тества прототип на обещаващата Kilopower RTG, в която Уран-235 се използва като гориво, натриевите топлинни тръби се използват за отвеждане на топлината, а топлината се превръща в електричество с помощта на двигател на Стърлинг. В прототипа на реактора Kilopower с мощност 1 киловат е постигната доста висока ефективност от около 30%. Крайната проба от ядрения реактор Kilopower трябва непрекъснато да произвежда 10 киловата електроенергия в продължение на 10 години.
Захранващата верига на LR с един или два реактора Kilopower и буферно устройство за съхранение на енергия вече може да работи, осигурявайки периодична работа на 1 MW лазер в боен режим за около пет минути, веднъж на няколко дни, чрез буферна батерия
В Русия се създава атомна електроцентрала с електрическа мощност около 1 MW за транспортен и електроенергиен модул (TEM), както и топлоемисионни ядрени електроцентрали по проект Херкулес с електрическа мощност 5-10 MW. Атомните електроцентрали от този тип могат да осигуряват захранване на лазерните оръжия вече без посредници под формата на буферни батерии, но тяхното създаване е изправено пред големи проблеми, което по принцип не е изненадващо, предвид новите технически решения, спецификата на работна среда и невъзможността за провеждане на интензивни тестове. Космическите атомни електроцентрали са тема за отделен материал, към който определено ще се върнем.
Както в случай на охлаждане на мощно лазерно оръжие, използването на ядрена електроцентрала от един или друг тип също поставя повишени изисквания за охлаждане. Хладилниците-радиатори са едни от най-значимите по отношение на масата и размерите, елементи на електроцентрала, делът на тяхната маса, в зависимост от вида и мощността на атомната електроцентрала, може да варира от 30% до 70%.
Изискванията за охлаждане могат да бъдат намалени чрез намаляване на честотата и продължителността на лазерното оръжие и чрез използване на АЕЦ от типа RTG с относително ниска мощност, презареждане на буферното съхранение на енергия
Специално внимание заслужава поставянето на лазери с ядрена помпа в орбита, които не изискват външни източници на електричество, тъй като лазерът се изпомпва директно от продуктите на ядрена реакция. От една страна, лазерите с ядрена помпа също ще изискват масивни охладителни системи, от друга страна, схемата за директно преобразуване на ядрената енергия в лазерно излъчване може да бъде по-проста, отколкото при междинно преобразуване на топлината, отделена от ядрен реактор в електрическа енергия, което ще доведе до съответно намаляване на размера и теглото на продуктите.
По този начин отсъствието на атмосфера, която предотвратява разпространението на лазерно лъчение на Земята, значително усложнява проектирането на космически лазерни оръжия, предимно по отношение на охладителните системи. Осигуряването на космически лазерни оръжия с електричество не е много по -малък проблем.
Може да се предположи, че на първия етап, приблизително през тридесетте години на XXI век, в космоса ще се появи лазерно оръжие, способно да функционира за ограничено време - от порядъка на няколко минути, с необходимост от последващо зареждане на енергия складови единици за достатъчно дълъг период от няколко дни
По този начин в краткосрочен план няма нужда да се говори за масово използване на лазерни оръжия „срещу стотици балистични ракети“. Лазерните оръжия с разширени възможности ще се появят не по -рано от създаването и тестването на атомни електроцентрали от клас мегават. И цената на космическите кораби от този клас е трудно да се предвиди. Освен това, ако говорим за военни операции в космоса, тогава има технически и тактически решения, които могат до голяма степен да намалят ефективността на лазерните оръжия в космоса.
Независимо от това, лазерните оръжия, дори и тези, ограничени по отношение на продължително време на работа и честота на използване, могат да се превърнат в основен инструмент за война в космоса и от него.
