De la începuturile lor, laserele au ajuns să fie văzute ca arme cu potențialul de a revoluționa lupta. De la mijlocul secolului al XX-lea, laserele au devenit o parte integrantă a filmelor science fiction, a armelor super-soldaților și a navelor interstelare.
Cu toate acestea, așa cum se întâmplă adesea în practică, dezvoltarea laserelor de mare putere a întâmpinat mari dificultăți tehnice, care au condus la faptul că până acum principala nișă a laserelor militare a devenit utilizarea lor în sistemele de recunoaștere, vizare și desemnare a țintelor. Cu toate acestea, lucrările privind crearea laserelor de luptă în țările de frunte ale lumii practic nu s-au oprit, programele pentru crearea de noi generații de arme laser s-au înlocuit reciproc.
Anterior, am examinat câteva dintre etapele dezvoltării laserelor și crearea armelor cu laser, precum și etapele de dezvoltare și situația actuală în crearea armelor laser pentru forțele aeriene, armele laser pentru forțele terestre și apărarea aeriană, arme cu laser pentru marină. În acest moment, intensitatea programelor pentru crearea armelor cu laser în diferite țări este atât de mare încât nu mai există nicio îndoială că acestea vor apărea în curând pe câmpul de luptă. Și nu va fi la fel de ușor să vă protejați de armele cu laser, cum cred unii oameni, cel puțin cu siguranță nu va fi posibil să faceți cu argintul.
Dacă priviți cu atenție dezvoltarea armelor laser în țări străine, veți observa că majoritatea sistemelor laser moderne propuse sunt implementate pe baza de lasere cu fibră și stare solidă. Mai mult, în mare parte, aceste sisteme laser sunt concepute pentru a rezolva probleme tactice. Puterea lor de ieșire variază în prezent de la 10 kW la 100 kW, dar în viitor poate fi mărită la 300-500 kW. În Rusia, practic nu există informații despre munca la crearea laserelor de luptă de clasă tactică, vom vorbi despre motivele pentru care acest lucru se întâmplă mai jos.
La 1 martie 2018, președintele rus Vladimir Putin, în cursul mesajului său către Adunarea Federală, împreună cu o serie de alte sisteme de arme avansate, a anunțat complexul de luptă cu laser Peresvet (BLK), a cărui dimensiune și scopul intenționat implică utilizarea sa pentru rezolvarea sarcinilor strategice.
Complexul Peresvet este înconjurat de un voal al secretului. Caracteristicile altor noi tipuri de arme (complexul Dagger, Avangard, Zircon, Poseidon) au fost exprimate într-un grad sau altul, ceea ce face posibilă parțial să le judecăm scopul și eficacitatea. În același timp, nu au fost furnizate informații specifice despre complexul laser Peresvet: nici tipul laserului instalat, nici sursa de energie pentru acesta. În consecință, nu există informații despre capacitatea complexului, care, la rândul său, nu ne permite să înțelegem capacitățile sale reale și obiectivele și obiectivele stabilite pentru acesta.
Radiația laser poate fi obținută în zeci, poate chiar sute de moduri. Deci, ce metodă de obținere a radiațiilor laser este implementată în cel mai nou BLK rus "Peresvet"? Pentru a răspunde la întrebare, vom lua în considerare diferite versiuni ale Peresvet BLK și vom estima gradul de probabilitate a implementării lor.
Informațiile de mai jos sunt ipotezele autorului bazate pe informații din surse deschise postate pe internet
BLK „Peresvet”. Execuția numărul 1. Lasere cu fibră, stare solidă și lichide
După cum sa menționat mai sus, tendința principală în crearea armelor cu laser este dezvoltarea complexelor bazate pe fibră optică. De ce se întâmplă asta? Deoarece este ușor să scalați puterea instalațiilor laser bazate pe lasere cu fibră. Folosind un pachet de module de 5-10 kW, obțineți o radiație de 50-100 kW la ieșire.
Peresvet BLK poate fi implementat pe baza acestor tehnologii? Este foarte probabil că nu este. Principalul motiv pentru aceasta este că în anii perestroicii, principalul dezvoltator de lasere cu fibră, Asociația Științifică și Tehnică IRE-Polyus, a „fugit” din Rusia, pe baza căreia a fost înființată corporația transnațională IPG Photonics Corporation. în SUA și este acum liderul mondial în industrie.lasere cu fibră de mare putere. Afacerile internaționale și locul principal de înregistrare al IPG Photonics Corporation implică respectarea strictă a legislației SUA, care, având în vedere situația politică actuală, nu implică transferul de tehnologii critice către Rusia, care, desigur, include tehnologii pentru crearea de lasere de putere.
Pot fi dezvoltate lasere cu fibre în Rusia de către alte organizații? Poate, dar puțin probabil, sau în timp ce acestea sunt produse de putere redusă. Laserele cu fibre sunt un produs comercial profitabil; prin urmare, absența laserelor cu fibră internă de mare putere pe piață indică cel mai probabil absența lor reală.
Situația este similară cu laserele cu stare solidă. Probabil, dintre acestea, este mai dificilă implementarea unei soluții discontinue; totuși, este posibil, iar în țările străine aceasta este a doua soluție cea mai răspândită după laserele cu fibră. Nu s-au putut găsi informații cu privire la laserele cu stare solidă industriale de mare putere fabricate în Rusia. Lucrările la lasere în stare solidă se desfășoară la Institutul de cercetare a fizicii cu laser RFNC-VNIIEF (ILFI), deci teoretic poate fi instalat un laser în stare solidă în Peresvet BLK, dar în practică acest lucru este puțin probabil, deoarece la început ar apărea probe mai compacte de arme laser sau instalații experimentale.
Există și mai puține informații despre laserele lichide, deși există informații că un laser de război lichid este în curs de dezvoltare (a fost dezvoltat, dar a fost respins?) În SUA ca parte a programului HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, „Sistem de apărare bazat pe un laser lichid de mare energie”). Probabil, laserele lichide au avantajul de a se putea răci, dar cu o eficiență (eficiență) mai mică în comparație cu laserele cu stare solidă.
În 2017, au apărut informații despre plasarea de către Institutul de cercetare Polyus a unei licitații pentru o parte integrantă a activității de cercetare (R&D), al cărei scop este crearea unui complex laser mobil pentru combaterea vehiculelor aeriene fără pilot de dimensiuni mici (UAV) în condiții de zi și amurg. Complexul ar trebui să conste dintr-un sistem de urmărire și construirea de trasee de zbor țintă, care să furnizeze desemnarea țintei pentru sistemul de ghidare a radiației laser, a cărui sursă va fi un laser lichid. De interes este cerința specificată în declarația de lucru privind crearea unui laser lichid și, în același timp, cerința pentru prezența unui laser cu fibră de putere în complex. Fie este o greșeală de imprimare, fie a fost dezvoltat (dezvoltat) un nou tip de laser cu fibră cu mediu activ lichid într-o fibră, care combină avantajele unui laser lichid în ceea ce privește confortul răcirii și un laser cu fibră în combinarea emițătorului pachete.
Principalele avantaje ale laserelor cu fibră, solid și lichid sunt compacitatea lor, posibilitatea creșterii în serie a puterii și ușurința integrării în diferite clase de arme. Toate acestea sunt diferite de laserul BLK „Peresvet”, care a fost dezvoltat în mod clar nu ca un modul universal, ci ca o soluție realizată „cu un singur scop, conform unui singur concept”. Prin urmare, probabilitatea implementării BLK "Peresvet" în versiunea nr. 1 pe baza laserelor cu fibră, solid și lichid poate fi evaluată ca fiind redusă
BLK „Peresvet”. Execuția numărul 2. Lasere gazo-dinamice și chimice
Laserele dinamice și chimice ale gazelor pot fi considerate o soluție învechită. Principalul lor dezavantaj este necesitatea unui număr mare de componente consumabile necesare pentru menținerea reacției, care asigură primirea radiației laser. Cu toate acestea, laserele chimice au fost cele mai dezvoltate în dezvoltarea anilor 70 - 80 ai secolului XX.
Aparent, pentru prima dată, puteri de radiație continue de peste 1 megawatt au fost obținute în URSS și SUA pe lasere cu gaz dinamic, a căror funcționare se bazează pe răcirea adiabatică a maselor de gaz încălzite care se deplasează cu o viteză supersonică.
În URSS, de la mijlocul anilor '70 ai secolului XX, un complex laser A-60 a fost dezvoltat pe baza avionului Il-76MD, probabil înarmat cu un laser RD0600 sau analogul său. Inițial, complexul era destinat combaterii baloanelor automate în derivă. Ca armă, urma să fie instalat un laser CO dinamic cu gaz din clasa megawattului, dezvoltat de Biroul de Proiectare Khimavtomatika (KBKhA). Ca parte a testelor, a fost creată o familie de probe de banc GDT cu o putere de radiație de la 10 la 600 kW. Dezavantajele GDT sunt lungimea de undă a radiației lungi de 10,6 μm, care asigură o divergență ridicată a difracției fasciculului laser.
Puteri de radiație chiar mai mari au fost obținute cu lasere chimice pe bază de fluorură de deuteriu și cu lasere oxigen-iod (iod) (COIL). În special, în cadrul programului Strategic Defense Initiative (SDI) din Statele Unite, a fost creat un laser chimic pe bază de fluorură de deuteriu cu o putere de câțiva megawați; în cadrul US National Anti-Ballistic Missile Defense (NMD)), complexul aerian Boeing ABL (AirBorne Laser) cu un laser cu oxigen-iod cu o putere de ordinul a 1 megawatt.
VNIIEF a creat și testat cel mai puternic laser chimic pulsat din lume cu privire la reacția fluorului cu hidrogen (deuteriu), a dezvoltat un laser pulsat repetitiv cu o energie de radiație de câțiva kJ pe impuls, o rată de repetare a impulsului de 1-4 Hz și o divergența de radiație apropiată de limita de difracție și o eficiență de aproximativ 70% (cea mai mare realizată pentru lasere).
În perioada 1985 - 2005. laserele au fost dezvoltate pe baza reacției fără lanț a fluorului cu hidrogen (deuteriu), unde hexafluorura de sulf SF6 a fost utilizată ca substanță care conține fluor, disociindu-se într-o descărcare electrică (laser de fotodisociere?). Pentru a asigura funcționarea pe termen lung și sigură a laserului într-un mod pulsat repetitiv, au fost create instalații cu un ciclu închis de schimbare a amestecului de lucru. Este arătată posibilitatea de a obține o divergență de radiație apropiată de limita de difracție, o rată de repetare a impulsurilor de până la 1200 Hz și o putere medie de radiație de câteva sute de wați.
Laserele gazodinamice și chimice au un dezavantaj semnificativ, în majoritatea soluțiilor este necesar să se asigure reaprovizionarea stocului de "muniție", care constă adesea în componente scumpe și toxice. De asemenea, este necesar să curățați gazele de ieșire rezultate din funcționarea laserului. În general, este dificil să numim laserele cu gaz dinamic și chimic o soluție eficientă, motiv pentru care majoritatea țărilor au trecut la dezvoltarea de lasere cu fibră, solid și lichid.
Dacă vorbim despre un laser bazat pe reacția fără lanț a fluorului cu deuteriul, care se disociază într-o descărcare electrică, cu un ciclu închis de schimbare a amestecului de lucru, atunci în 2005 s-au obținut puteri de ordinul a 100 kW, este puțin probabil că în acest timp ar putea fi aduși la un nivel de megawatt.
În ceea ce privește Peresvet BLK, problema instalării unui laser cu gaz dinamic și chimic este destul de controversată. Pe de o parte, există evoluții semnificative în Rusia cu privire la aceste lasere. Informații au apărut pe Internet despre dezvoltarea unei versiuni îmbunătățite a complexului de aviație A 60 - A 60M cu laser de 1 MW. Se mai spune despre amplasarea complexului „Peresvet” pe un portavion”, care poate fi a doua latură a aceleiași medalii. Adică, la început ar fi putut face un complex de sol mai puternic bazat pe un laser cu gaz dinamic sau chimic și acum, urmând calea bătută, îl instalează pe un portavion.
Crearea „Peresvet” a fost realizată de specialiști ai centrului nuclear din Sarov, la Centrul Nuclear Federal Rus - Institutul de Cercetare All-Russian of Physical Experimental (RFNC-VNIIEF), la deja menționat Institutul de Cercetare Fizică Laser, care, printre altele, dezvoltă lasere gazodinamice și oxigen-iod …
Pe de altă parte, orice s-ar putea spune, laserele cu gaz dinamic și chimic sunt soluții tehnice învechite. În plus, circulă activ informații despre prezența unei surse de energie nucleară în Peresvet BLK pentru a alimenta laserul, iar în Sarov sunt mai angajați în crearea celor mai noi tehnologii avansate, adesea asociate cu energia nucleară.
Pe baza celor de mai sus, se poate presupune că probabilitatea implementării Peresvet BLK în Execuția nr. 2 pe baza laserelor cu gaz dinamic și chimic poate fi estimată ca fiind moderată
Lasere cu pompă nucleară
La sfârșitul anilor 1960, s-a început lucrul în URSS pentru a crea lasere cu pompă nucleară de mare putere. La început, specialiști din VNIIEF, I. A. E. Kurchatov și Institutul de Cercetare a Fizicii Nucleare, Universitatea de Stat din Moscova. Apoi li s-au alăturat oameni de știință din MEPhI, VNIITF, IPPE și din alte centre. În 1972, VNIIEF a excitat un amestec de heliu și xenon cu fragmente de fisiune de uraniu folosind un reactor pulsat VIR 2.
În 1974-1976. experimentele sunt efectuate la reactorul TIBR-1M, în care puterea de radiație laser a fost de aproximativ 1-2 kW. În 1975, pe baza reactorului pulsat VIR-2, a fost dezvoltată o instalație laser cu două canale LUNA-2, care era încă în funcțiune în 2005 și este posibil să funcționeze în continuare. În 1985, un laser cu neon a fost pompat pentru prima dată în lume la instalația LUNA-2M.
La începutul anilor 1980, oamenii de știință din VNIIEF, pentru a crea un element laser nuclear care funcționează în mod continuu, au dezvoltat și fabricat un modul laser cu 4 canale LM-4. Sistemul este excitat de un flux de neutroni din reactorul BIGR. Durata generației este determinată de durata impulsului de iradiere al reactorului. Pentru prima dată în lume, lasarea cw în lasere cu pompă nucleară a fost demonstrată în practică și a fost demonstrată eficiența metodei de circulație transversală a gazelor. Puterea radiației laser a fost de aproximativ 100 W.
În 2001, unitatea LM-4 a fost modernizată și a primit denumirea LM-4M / BIGR. Funcționarea unui dispozitiv laser cu mai multe elemente în modul continuu a fost demonstrată după 7 ani de conservare a instalației fără a înlocui elementele optice și combustibile. Instalarea LM-4 poate fi considerată ca un prototip al unui reactor-laser (RL), care posedă toate calitățile sale, cu excepția posibilității unei reacții în lanț nuclear autosusținute.
În 2007, în locul modulului LM-4, a fost pus în funcțiune un modul laser cu opt canale LM-8, în care a fost prevăzută adăugarea secvențială a patru și două canale laser.
Un reactor laser este un dispozitiv autonom care combină funcțiile unui sistem laser și a unui reactor nuclear. Zona activă a unui reactor laser este un set de un anumit număr de celule laser plasate într-un anumit mod într-o matrice de moderatori de neutroni. Numărul de celule laser poate varia de la sute la câteva mii. Cantitatea totală de uraniu variază de la 5-7 kg la 40-70 kg, dimensiuni liniare 2-5 m.
La VNIIEF, s-au făcut estimări preliminare ale principalilor parametri energetici, fizico-nucleari, tehnici și operaționali ai diferitelor versiuni de reactoare laser cu putere laser de la 100 kW și peste, care funcționează de la fracțiuni de secundă la modul continuu. Am luat în considerare reactoarele laser cu acumulare de căldură în miezul reactorului în lansări, a căror durată este limitată de încălzirea admisibilă a miezului (radar cu capacitate de căldură) și radar continuu cu eliminarea energiei termice în afara miezului.
Probabil, un reactor laser cu o putere laser de ordinul 1 MW ar trebui să conțină aproximativ 3000 de celule laser.
În Rusia, s-au efectuat lucrări intensive la lasere cu pompă nucleară nu numai la VNIIEF, ci și la Întreprinderea Federală Unitară de Stat „Centrul Științific de Stat al Federației Ruse - Institutul de Fizică și Inginerie Energetică numit după A. I. Leipunsky”, după cum reiese din brevetul RU 2502140 pentru crearea„ Instalației cu reactor-laser cu pompare directă de fragmente de fisiune”.
Specialiștii Centrului de Cercetare de Stat al Federației Ruse IPPE au dezvoltat un model energetic al unui sistem cu reactor-laser pulsat - un amplificator cuantic cu pompă nucleară (OKUYAN).
Reamintind declarația adjunctului ministrului rus al apărării, Yuri Borisov, în interviul de anul trecut cu ziarul Krasnaya Zvezda, putem spune că Peresvet BLK este echipat nu cu un reactor nuclear de dimensiuni mici care alimentează laserul cu electricitate, ci cu un reactor-laser, în care energia de fisiune este transformată direct în radiație laser.
Îndoiala este ridicată doar de propunerea menționată anterior de a plasa Peresvet BLK în avion. Indiferent de modul în care asigurați fiabilitatea aeronavei purtătoare, există întotdeauna riscul unui accident și a unui accident de avion cu împrăștierea ulterioară a materialelor radioactive. Cu toate acestea, este posibil să existe modalități de a preveni răspândirea materialelor radioactive atunci când purtătorul cade. Da, și avem deja un reactor zburător într-o rachetă de croazieră, petrelul.
Pe baza celor de mai sus, se poate presupune că probabilitatea implementării Peresvet BLK în versiunea 3 bazată pe un laser cu pompă nucleară poate fi estimată ca fiind ridicată
Nu se știe dacă laserul instalat este pulsat sau continuu. În al doilea caz, timpul de funcționare continuă a laserului și pauzele care trebuie efectuate între modurile de operare sunt discutabile. Sperăm că Peresvet BLK are un reactor laser continuu, al cărui timp de funcționare este limitat doar de alimentarea cu agent frigorific sau nu este limitat dacă răcirea este asigurată în alt mod.
În acest caz, puterea optică de ieșire a Peresvet BLK poate fi estimată în intervalul 1-3 MW cu perspectiva de a crește la 5-10 MW. Este greu de lovit un focos nuclear chiar și cu un astfel de laser, dar o aeronavă, inclusiv un vehicul aerian fără pilot sau o rachetă de croazieră este destul de mare. De asemenea, este posibil să se asigure înfrângerea aproape oricărei nave spațiale neprotejate pe orbite joase și eventual să se deterioreze elementele sensibile ale navei spațiale pe orbite superioare.
Astfel, prima țintă pentru Peresvet BLK poate fi elementele optice sensibile ale sateliților de avertizare împotriva atacurilor rachete americane, care pot acționa ca element de apărare antirachetă în cazul unei greve de dezarmare surpriză a SUA.
concluzii
După cum am spus la începutul articolului, există un număr destul de mare de modalități de a obține radiații laser. În plus față de cele discutate mai sus, există și alte tipuri de lasere care pot fi utilizate în mod eficient în afacerile militare, de exemplu, un laser cu electroni liberi, în care este posibil să variați lungimea de undă pe o gamă largă până la raze X moi radiații și care are nevoie doar de multă energie electrică produsă de un reactor nuclear de dimensiuni mici. Un astfel de laser este dezvoltat activ în interesul marinei SUA. Cu toate acestea, utilizarea unui laser cu electroni gratuit în Peresvet BLK este puțin probabilă, deoarece în prezent nu există practic informații despre dezvoltarea laserelor de acest tip în Rusia, în afară de participarea în Rusia la programul radiografiei europene. laser cu electroni liberi.
Este necesar să înțelegem că evaluarea probabilității de a utiliza această sau acea soluție în Peresvet BLK este dată destul de condiționat: prezența doar a informațiilor indirecte obținute din surse deschise nu permite formularea concluziilor cu un grad ridicat de fiabilitate.
