Armele cu laser sunt întotdeauna controversate. Unii o consideră o armă a viitorului, în timp ce alții neagă categoric probabilitatea apariției unor mostre eficiente de astfel de arme în viitorul apropiat. Oamenii s-au gândit la armele cu laser chiar înainte de apariția lor reală, să ne amintim de opera clasică „Hiperboloidul inginerului Garin” de Alexei Tolstoi (desigur, lucrarea nu indică exact un laser, ci o armă apropiată lui în acțiune și consecințe de a-l folosi).
Crearea unui laser real în anii 50 - 60 ai secolului XX a ridicat din nou subiectul armelor cu laser. De-a lungul deceniilor, a devenit o caracteristică indispensabilă a filmelor science fiction. Realele succese au fost mult mai modeste. Da, laserele au ocupat o nișă importantă în sistemele de recunoaștere și de identificare a țintelor, sunt utilizate pe scară largă în industrie, dar pentru a fi utilizate ca mijloc de distrugere, puterea lor era încă insuficientă, iar caracteristicile lor de greutate și dimensiune erau inacceptabile. Cum au evoluat tehnologiile laser, în ce măsură sunt pregătite pentru aplicații militare în prezent?
Primul laser operațional a fost creat în 1960. A fost un laser pulsat în stare solidă bazat pe un rubin artificial. La momentul creării, acestea erau cele mai înalte tehnologii. În zilele noastre, un astfel de laser poate fi asamblat acasă, în timp ce energia pulsului său poate ajunge la 100 J.
Un laser cu azot este și mai simplu de implementat; nu sunt necesare produse comerciale complexe pentru implementarea acestuia; poate funcționa chiar și pe azotul conținut în atmosferă. Cu brațele drepte, poate fi ușor asamblat acasă.
De la crearea primului laser, au fost găsite un număr imens de modalități de a obține radiații laser. Există lasere cu stare solidă, lasere cu gaz, lasere cu vopsea, lasere cu electroni liberi, lasere cu fibră, lasere cu semiconductori și alte lasere. De asemenea, laserele diferă prin modul în care sunt excitate. De exemplu, în laserele cu gaz de diferite modele, mediul activ poate fi excitat prin radiații optice, descărcare de curent electric, reacție chimică, pompare nucleară, pompare termică (lasere cu gaz dinamic, GDL). Apariția laserelor semiconductoare a dat naștere la lasere de tip DPSS (laser cu stare solidă pompat cu diode).
Diverse modele de lasere asigură ieșirea radiațiilor de diferite lungimi de undă, de la raze X moi până la radiații infraroșii. Lasere cu raze X și gamma rigide sunt în curs de dezvoltare. Acest lucru vă permite să selectați un laser pe baza problemei rezolvate. În ceea ce privește aplicațiile militare, aceasta înseamnă, de exemplu, posibilitatea de a alege un laser, cu radiații de o astfel de lungime de undă care este minim absorbită de atmosfera planetei.
De la dezvoltarea primului prototip, puterea a crescut continuu, caracteristicile de greutate și dimensiune și eficiența (eficiența) laserelor s-au îmbunătățit. Acest lucru se vede foarte clar în exemplul diodelor laser. În anii '90 ai secolului trecut, au apărut indicatori laser cu o putere de 2-5 mW pe piața largă, în 2005-2010 a fost deja posibilă achiziționarea unui pointer laser de 200-300 mW, acum, în 2019, există indicatoare laser cu o putere optică de 7 la vânzareÎn Rusia, există module de diode laser cu infraroșu cu ieșire cu fibră optică, putere optică de 350 W.
Rata de creștere a puterii diodelor laser este comparabilă cu rata de creștere a puterii de calcul a procesoarelor, în conformitate cu legea lui Moore. Desigur, diodele laser nu sunt potrivite pentru crearea de lasere de luptă, dar ele, la rândul lor, sunt utilizate pentru a pompa lasere eficiente în stare solidă și cu fibre. Pentru diodele laser, eficiența conversiei energiei electrice în energie optică poate fi de peste 50%, teoretic, puteți obține o eficiență de peste 80%. Eficiența ridicată nu numai că reduce cerințele de alimentare cu energie, ci simplifică și răcirea echipamentelor laser.
Un element important al laserului este sistemul de focalizare a fasciculului - cu cât zona punctului de pe țintă este mai mică, cu atât este mai mare densitatea de putere care permite daune. Progresele în dezvoltarea sistemelor optice complexe și apariția de noi materiale optice la temperatură înaltă fac posibilă crearea unor sisteme de focalizare extrem de eficiente. Sistemul de focalizare și vizare al laserului de luptă experimental american HEL include 127 de oglinzi, lentile și filtre de lumină.
O altă componentă importantă care oferă posibilitatea de a crea arme cu laser este dezvoltarea sistemelor de ghidare și menținere a fasciculului pe țintă. Pentru a atinge țintele cu o lovitură „instantanee”, într-o fracțiune de secundă, sunt necesare puteri de gigawatt, dar crearea unor astfel de lasere și surse de alimentare pentru acestea pe un șasiu mobil este o chestiune a viitorului îndepărtat. În consecință, pentru a distruge ținte cu lasere cu o putere de sute de kilowați - zeci de megawați, este necesar să păstrați spotul de radiație laser pe țintă pentru o perioadă de timp (de la câteva secunde la câteva zeci de secunde). Acest lucru necesită unități de înaltă precizie și de mare viteză capabile să urmărească ținta cu raza laser, conform sistemului de ghidare.
Atunci când trageți la distanțe lungi, sistemul de ghidare trebuie să compenseze distorsiunile introduse de atmosferă, pentru care mai multe lasere în diverse scopuri pot fi utilizate în sistemul de ghidare, oferind o ghidare precisă a principalului laser de „luptă” către țintă.
Ce lasere au primit prioritate în domeniul armelor? Datorită absenței surselor de pompare optică de mare putere, laserele cu gaz dinamic și chimic au devenit astfel.
La sfârșitul secolului al XX-lea, opinia publică a fost agitată de programul American Strategic Defense Initiative (SDI). Ca parte a acestui program, a fost planificată desfășurarea de arme laser pe sol și în spațiu pentru a învinge rachetele balistice intercontinentale sovietice (ICBM). Pentru plasarea pe orbită, trebuia să se utilizeze lasere cu pompă nucleară care emit în gama de raze X sau lasere chimice cu o putere de până la 20 de megawați.
Programul SDI s-a confruntat cu numeroase dificultăți tehnice și a fost închis. În același timp, unele dintre cercetările efectuate în cadrul programului au permis obținerea unor lasere suficient de puternice. În 1985, un laser cu fluorură de deuteriu cu o putere de ieșire de 2,2 megawați a distrus o rachetă balistică cu combustibil lichid fixată la 1 kilometru de laser. Ca urmare a iradierii de 12 secunde, pereții corpului rachetei au pierdut forță și au fost distruse de presiunea internă.
În URSS s-a realizat și dezvoltarea laserelor de luptă. În anii optzeci ai secolului XX, se lucra la crearea platformei orbitale Skif cu un laser cu gaz dinamic cu o putere de 100 kW. Mașina Skif-DM de dimensiuni mari (nava spațială Polyus) a fost lansată pe orbita Pământului în 1987, dar din cauza mai multor erori nu a intrat pe orbita calculată și a fost inundată în Oceanul Pacific de-a lungul unei traiectorii balistice. Prăbușirea URSS a pus capăt acestui proiect și altor proiecte similare.
Studii la scară largă asupra armelor cu laser au fost efectuate în URSS ca parte a programului Terra. Programul sistemului antirachetă zonal și anti-spațiu cu un element de lovire a fasciculului bazat pe arme laser de mare putere „Terra” a fost implementat din 1965 până în 1992. Conform datelor deschise, în cadrul acestui program, lasere cu gaz dinamic au fost dezvoltate, lasere în stare solidă, fotodisociere cu iod exploziv și alte tipuri.
Tot în URSS, de la mijlocul anilor '70 ai secolului XX, a fost dezvoltat un complex laser A-60 pe bază de aeronave Il-76MD. 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. Se poate presupune că, în momentul testării complexului A-60, pe el a fost instalat un laser de 100 kW.
Au fost efectuate câteva zeci de zboruri cu testarea instalației laser pe un balon stratosferic situat la o altitudine de 30-40 km și pe ținta La-17. Unele surse indică faptul că complexul cu aeronava A-60 a fost creat ca o componentă laser de aviație pentru apărarea antirachetă în cadrul programului Terra-3.
Ce tipuri de lasere sunt cele mai promițătoare pentru aplicațiile militare în prezent? Cu toate avantajele laserelor cu gaz dinamic și chimic, acestea au dezavantaje semnificative: nevoia de componente consumabile, inerția de lansare (conform unor surse, până la un minut), eliberarea semnificativă de căldură, dimensiunile mari și randamentul componentelor uzate a mediului activ. Astfel de lasere pot fi plasate numai pe suporturi mari.
În momentul de față, laserele cu fibră solidă și cu fibră solidă au cele mai mari perspective, pentru a căror funcționare este necesar doar să le furnizăm suficientă putere. Marina SUA dezvoltă în mod activ tehnologia laserului cu electroni liberi. Un avantaj important al laserelor cu fibră este scalabilitatea lor, adică capacitatea de a combina mai multe module pentru a obține mai multă putere. Scalabilitatea inversă este, de asemenea, importantă, dacă se creează un laser în stare solidă cu o putere de 300 kW, atunci cu siguranță poate fi creat un laser de dimensiuni mai mici cu o putere de, de exemplu, 30 kW.
Care este situația cu laserele cu fibră și solid-state din Rusia? Știința URSS în ceea ce privește dezvoltarea și crearea laserelor a fost cea mai avansată din lume. Din păcate, prăbușirea URSS a schimbat totul. Una dintre cele mai mari companii din lume pentru dezvoltarea și producția de lasere cu fibră IPG Photonics a fost fondată de un originar din Rusia V. P. Gapontsev pe baza companiei rusești NTO IRE-Polyus. Compania mamă, IPG Photonics, este înregistrată în prezent în Statele Unite. În ciuda faptului că unul dintre cele mai mari site-uri de producție a IPG Photonics se află în Rusia (Fryazino, regiunea Moscovei), compania funcționează în conformitate cu legislația SUA și laserele sale nu pot fi utilizate în forțele armate ruse, inclusiv compania trebuie să respecte sancțiunile impuse Rusiei.
Cu toate acestea, capacitățile laserelor cu fibră IPG Photonics sunt extrem de mari. Laserele cu fibre cu undă continuă IPG de mare putere au o gamă de putere de la 1 kW la 500 kW, precum și o gamă largă de lungimi de undă, iar eficiența conversiei energiei electrice în energie optică ajunge la 50%. Caracteristicile de divergență ale laserelor cu fibră IPG sunt mult superioare celorlalte lasere de mare putere.
Există alți dezvoltatori și producători de lasere moderne cu fibră de înaltă putere și lasere în stare solidă în Rusia? Judecând după eșantioanele comerciale, nr.
Un producător autohton din segmentul industrial oferă lasere pe gaz cu o putere maximă de zeci de kW. De exemplu, compania „Laser Systems” a prezentat în 2001 un laser cu oxigen-iod cu o putere de 10 kW cu o eficiență chimică mai mare de 32%, care este cea mai promițătoare sursă autonomă compactă de radiații laser puternice de acest tip. În teorie, laserele cu oxigen-iod pot atinge niveluri de putere de până la un megawatt.
În același timp, nu se poate exclude complet faptul că oamenii de știință ruși au reușit să facă o descoperire într-o altă direcție de a crea lasere de mare putere, pe baza unei înțelegeri profunde a fizicii proceselor laser.
În 2018, președintele rus Vladimir Putin a anunțat complexul laser Peresvet, conceput pentru a rezolva misiunile de apărare antirachetă și a distruge orbitarii inamici. Informațiile despre complexul Peresvet sunt clasificate, inclusiv tipul de laser utilizat (lasere?) Și puterea optică.
Se poate presupune că cel mai probabil candidat pentru instalare în acest complex este un laser cu gaz dinamic, un descendent al laserului dezvoltat pentru programul A-60. În acest caz, puterea optică a laserului complexului „Peresvet” poate fi de 200-400 kilowați, în scenariul optimist de până la 1 megawatt. Laserul cu oxigen-iod menționat anterior poate fi considerat un alt candidat.
Dacă pornim de la aceasta, atunci pe partea laterală a cabinei vehiculului principal al complexului Peresvet, un generator de benzină sau benzină de curent electric, un compresor, un compartiment de depozitare pentru componentele chimice, un laser cu un sistem de răcire și un sistemul de ghidare a fasciculului laser este probabil situat în serie. OLS de detectare a radarului sau a țintei nu se vede nicăieri, ceea ce implică desemnarea țintei externe.
În orice caz, aceste ipoteze se pot dovedi false, atât în legătură cu posibilitatea de a crea lasere fundamental noi de către dezvoltatorii interni, cât și în legătură cu lipsa de informații fiabile privind puterea optică a complexului Peresvet. În special, au existat informații în presă despre prezența unui reactor nuclear de dimensiuni mici ca sursă de energie în complexul „Peresvet”. Dacă acest lucru este adevărat, atunci configurația complexului și caracteristicile posibile pot fi complet diferite.
Ce putere este necesară pentru ca un laser să fie utilizat în mod eficient în scopuri militare ca mijloc de distrugere? Acest lucru depinde în mare măsură de domeniul de utilizare preconizat și de natura țintelor lovite, precum și de metoda de distrugere a acestora.
Complexul de auto-apărare aerian Vitebsk include o stație de blocare activă L-370-3S. Contracarează rachetele inamice care intră cu un cap termic de acționare prin orbirea radiației laser în infraroșu. Luând în considerare dimensiunile stației de bruiaj active L-370-3S, puterea emițătorului laser este de maximum câteva zeci de wați. Acest lucru nu este suficient pentru a distruge capul termic al rachetei, dar este suficient pentru orbirea temporară.
În timpul testelor complexului A-60 cu laser de 100 kW, țintele L-17, reprezentând un analog al unui avion cu reacție, au fost lovite. Gama de distrugere este necunoscută, se poate presupune că a fost de aproximativ 5-10 km.
Exemple de teste ale sistemelor laser străine:
[
Pe baza celor de mai sus, putem presupune:
- pentru a distruge UAV-uri mici la o distanță de 1-5 kilometri, este necesar un laser cu o putere de 2-5 kW;
- pentru a distruge minele neguidate, obuzele și muniția de înaltă precizie la o distanță de 5-10 kilometri, este necesar un laser cu o putere de 20-100 kW;
- pentru a atinge ținte precum un avion sau o rachetă la o distanță de 100-500 km, este necesar un laser cu o putere de 1-10 MW.
Laserele puterilor indicate fie există deja, fie vor fi create în viitorul previzibil. Ce tipuri de arme laser în viitorul apropiat pot fi utilizate de forțele aeriene, forțele terestre și marina, vom lua în considerare în continuare acest articol.
