De la înființare, laserele au fost văzute ca o armă cu potențial de a revoluționa lupta. De la mijlocul secolului XX, laserele au devenit o parte integrantă a filmelor de science-fiction, armele super-soldaților și navelor interstelare.
Cu toate acestea, așa cum se întâmplă adesea în practică, dezvoltarea de lasere de mare putere a întâmpinat mari dificultăți tehnice, ceea ce a condus la faptul că până acum principala nișă a laserelor militare a devenit utilizarea lor în sisteme de recunoaștere, vizare și desemnare a țintelor. Cu toate acestea, lucrările la crearea de lasere de luptă în țările fruntașe ale lumii practic nu s-au oprit, programele pentru crearea de noi generații de arme laser s-au înlocuit reciproc.
Anterior am examinat unele dintre etapele dezvoltării de lasere și crearea de arme cu laser, precum și etapele de dezvoltare și situația actuală în crearea de arme cu laser pentru forța aeriană, arme cu laser pentru forțele terestre și apărarea aerului, arme cu laser pentru armată. În acest moment, intensitatea programelor pentru crearea de arme 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 atât de ușor să vă protejați împotriva armelor cu laser, cum cred unii, cel puțin cu siguranță nu va fi posibil să faceți cu argintul.
Dacă priviți cu atenție dezvoltarea armelor cu laser în țări străine, veți observa că majoritatea sistemelor laser moderne propuse sunt implementate pe baza de lasere cu fibre și cu stare solidă. Mai mult, în mare parte, aceste sisteme laser sunt concepute pentru a rezolva probleme tactice. Puterea lor de ieșire variază în prezent între 10 kW și 100 kW, dar în viitor poate fi crescută până la 300-500 kW. În Rusia, practic nu există informații despre activitatea de creare a unor lasere de luptă de clasă tactică, vom vorbi despre motivele pentru care se întâmplă mai jos.
La 1 martie 2018, președintele rus, Vladimir Putin, în cadrul mesajului său către Adunarea Federală, împreună cu o serie de alte sisteme de arme de ultimă generație, a anunțat complexul de luptă cu laser Peresvet (BLK), a cărui dimensiune și scopul prevăzut implică utilizarea sa pentru rezolvarea problemelor strategice.
Combat complexul laser "Peresvet". Treci pe lângă el cu un dosimetru!
Complexul Peresvet este înconjurat de un voal de secret. Caracteristicile celor mai noi tipuri de arme (complexele „Dagger”, „Avangard”, „Zircon”, „Poseidon”) au fost exprimate într-o măsură sau alta, ceea ce ne permite parțial să le apreciem scopul și eficacitatea. În același timp, nu au fost furnizate informații specifice despre complexul laser Peresvet: nici tipul de laser instalat și 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.
Video promotional:
Radiația cu laser poate fi obținută în zeci, poate chiar în sute de moduri. Deci, ce metodă de obținere a radiației laser este implementată în cel mai nou BLK „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”. Numărul de execuție 1. Lasere cu fibre, stare solidă și lichide
După cum am menționat mai sus, tendința principală în crearea de arme cu laser este dezvoltarea complexelor bazate pe fibră optică. De ce se întâmplă asta? Deoarece este ușor să scalzi puterea instalațiilor cu laser bazate pe lasere cu fibre. Folosind un pachet de module de 5-10 kW, obțineți radiații de 50-100 kW la ieșire.
Peresvet BLK poate fi implementat pe baza acestor tehnologii? Este foarte probabil să nu fie. Motivul principal pentru acest lucru este că în anii perestroika, cel mai important dezvoltator de lasere cu fibre, Asociația Științifică și Tehnică IRE-Polyus, a „fugit” din Rusia, pe baza căreia a fost constituită corporația transnațională IPG Photonics Corporation, înregistrată în Statele Unite și este acum lider mondial în industrie. Lasere cu fibre de mare putere. Afacerile internaționale și principalul loc de înregistrare al IPG Photonics Corporation implică ascultarea strictă a legislației americane, care, având în vedere situația politică actuală, nu implică transferul tehnologiilor critice către Rusia, care, desigur, includ tehnologii pentru crearea de lasere puternice.
IPG Photonics produce lasere cu fibra YLS de până la 100 kW, care pot fi integrate în ansambluri cu o putere totală de până la 500 kW. Eficiența laserelor IPG Photonics atinge 50%.
Se pot dezvolta lasere cu fibre în Rusia de 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 de lasere cu fibre interne de mare putere pe piață indică cel mai probabil absența lor reală.
Situația este similară cu laserele cu stare solidă. Se presupune că este mai dificilă punerea în aplicare a unei soluții de lot între ele, cu toate acestea este posibil, iar în țările străine aceasta este a doua soluție cea mai răspândită după laserele cu fibre. Nu au fost găsite informații cu privire la laserele industriale de mare putere din producția rusă. Lucrările la laserele în stare solidă se desfășoară la Institutul de Cercetări Fizice 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 cel mai probabil probe mai compacte de arme laser. instalații experimentale.
Există și mai puține informații despre laserele lichide, deși există informații conform cărora se dezvoltă un laser de război lichid (a fost dezvoltat, dar a fost respins?) În SUA, în cadrul programului HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, „Sistem de apărare bazat pe un laser lichid de mare energie”). Se presupune că laserele lichide au avantajul de a putea răci, dar eficiență mai mică (eficiență) în comparație cu laserele cu stare solidă.
În 2017, au apărut informații despre plasarea licitației pentru o parte integrantă a lucrărilor de cercetare (R&D), al cărei scop este crearea unui complex laser mobil pentru a combate vehiculele aeriene mici fără pilot (UAV) în condiții de zi și de amurg. Complexul ar trebui să constea dintr-un sistem de urmărire și construcția căilor de zbor țintă, asigurând desemnarea țintei pentru sistemul de orientare a radiațiilor 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 amprentă greșită, fie a fost dezvoltat (dezvoltat) un nou tip de laser cu fibre cu un mediu activ lichid,combinarea avantajelor unui laser lichid pentru comoditatea răcirii și a unui laser cu fibre pentru combinarea pachetelor de emițător.
Principalele avantaje ale laserelor cu fibre, stare solidă și lichidă sunt compactitatea lor, posibilitatea unei creșteri a lotului a puterii și ușurința integrării în diferite clase de arme. Toate acestea sunt spre deosebire de laserul BLK „Peresvet”, care a fost clar dezvoltat nu ca un modul universal, ci ca o soluție făcută „cu un singur scop, conform unui singur concept”. Prin urmare, probabilitatea punerii în aplicare a BLK "Peresvet" în versiunea nr. 1 bazată pe lasere cu fibre, stare solidă și lichide poate fi estimată la scădere.
BLK „Peresvet”. Numărul 2 de executare. Lasere dinamice și chimice cu gaz
Laserele dinamice și chimice ale gazelor pot fi considerate o soluție depășită. Dezavantajul principal al acestora este necesitatea unui număr mare de componente consumabile necesare pentru menținerea reacției, ceea ce asigură primirea radiațiilor laser. Cu toate acestea, au fost cele mai lasere chimice care au fost dezvoltate cel mai mult la dezvoltarea anilor 70 - 80 ai secolului XX.
Aparent, pentru prima dată, s-au obținut puteri de radiație continuă de peste 1 megavat în URSS și SUA pe lasere dinamice cu gaz, a căror funcționare se bazează pe răcirea adiabatică a maselor de gaz încălzite care se deplasează cu viteză supersonică.
În URSS, de la mijlocul anilor 70 ai secolului XX, a fost dezvoltat un complex laser A-60 aerian pe baza aeronavei Il-76MD, probabil înarmat cu un laser RD0600 sau analogul său. Inițial, complexul avea scopul de a combate baloanele în derivă automate. Un laser continuu cu gaz dinamic din clasa megawatt dezvoltat de Biroul de Proiectare Khimavtomatika (KBKhA) urma să fie instalat ca armă. În cadrul testelor, a fost creată o familie de modele de banc GDT cu o putere de radiație de la 10 la 600 kW. Dezavantajele GDT sunt lungimea de undă de radiație lungă de 10,6 μm, care asigură o divergență de difracție ridicată a fasciculului laser.
Complexul A-60 și GDL RD0600 dezvoltat de KBKhA.
Puteri de radiație chiar mai mari au fost obținute cu lasere chimice pe bază de fluorură de deuteriu și cu lasere cu oxigen-iod (iod) (COIL). În special, în cadrul programului Strategic Defense Initiative (SDI) din Statele Unite, a fost creat un laser chimic bazat pe fluorură de deuteriu cu o putere de mai mulți megawati; 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 cu impulsuri repetate, cu o energie de radiație de mai mulți kJ pe puls, o rată de repetare a impulsului de 1–4 Hz și o divergență de radiație aproape de limita de difracție. și o eficiență de aproximativ 70% (cea mai mare obținută pentru lasere).
În perioada 1985 - 2005. Laserele au fost dezvoltate pe reacția fără lanț a fluorului cu hidrogenul (deuteriu), unde hexafluorura de sulf SF6, care se disociază într-o descărcare electrică (laser de fotodisociere?) a fost utilizată ca substanță conținând fluor. Pentru a asigura funcționarea pe termen lung și sigur a laserului într-un mod pulsat repetitiv, s-au creat instalații cu un ciclu închis de schimbare a amestecului de lucru. Posibilitatea obținerii unei divergențe de radiații aproape de limita de difracție, o rată de repetare a impulsului de până la 1200 Hz și o putere medie de radiație de câteva sute de wați este dovedită a fi obținută într-un laser cu descărcare electrică bazată pe o reacție chimică fără lanț.
Boeing ABL.
Diagrama funcțională a unui COIL chimic și a unui COIL chimic continuu cu o putere de 15 kW fabricate de Laser Systems.
Laserele dinamice și chimice cu gaz au un dezavantaj semnificativ, în majoritatea soluțiilor este necesar să se asigure reîncărcarea stocului de „muniție”, adesea format din componente costisitoare și toxice. De asemenea, este necesar să curățați gazele de evacuare rezultate din funcționarea laserului. În general, este dificil să se numească lasere dinamice cu gaze și chimice o soluție eficientă, motiv pentru care majoritatea țărilor au trecut la dezvoltarea de lasere cu fibre, cu stare solidă și cu lichide.
Dacă vorbim despre un laser bazat pe o reacție non-lanț de fluor cu deuteriu, disociat într-o descărcare electrică, cu un ciclu închis de schimbare a amestecului de lucru, atunci în 2005 s-au obținut puteri de aproximativ 100 kW, este puțin probabil ca în acest timp să poată fi aduse la un nivel de megawatt.
În ceea ce privește Peresvet BLK, problema instalării unui laser dinamic și chimic pe gaz este destul de controversată. Pe de o parte, Rusia încă înregistrează evoluții semnificative în aceste lasere. Au apărut pe Internet informații despre dezvoltarea unei versiuni îmbunătățite a complexului de aviație A 60 - A 60M cu un laser de 1 MW. Se mai spune despre amplasarea complexului „Peresvet” pe un transportator de aeronave, care poate fi a doua parte a aceleiași medalii. Adică, la început, ei ar fi putut face un complex la sol mai puternic bazat pe un laser dinamic pe gaz sau chimic, iar acum, urmând traseul bătut, să-l instaleze pe un portavion.
Crearea „Peresvet” a fost realizată de specialiștii din centrul nuclear de la Sarov, la Centrul Nuclear Federal din Rusia - Institutul de Cercetări Fizice All-Russian (RFNC-VNIIEF), la deja menționat Institutul de Cercetări Fizice Laser, care, printre altele, dezvoltă lasere dinamice cu gaz și oxigen-iod. …
Pe de altă parte, orice s-ar spune, laserele dinamice cu gaz și chimice sunt soluții tehnice învechite. În plus, informațiile circulă în mod activ despre prezența unei surse de energie nucleară în Peresvet BLK pentru a alimenta laserul, iar în Sarov se angajează mai mult în crearea celor mai noi tehnologii avansate, adesea asociate cu energia nucleară.
Pe baza celor de mai sus, se poate presupune că probabilitatea punerii în aplicare a Peresvet BLK în execuția nr. 2 bazată pe lasere dinamice și chimice pe gaz poate fi estimată ca moderată.
Lasere cu pompă nucleară
La sfârșitul anilor '60, în URSS au început lucrări pentru crearea de lasere cu pompe nucleare de mare putere. La început, specialiștii VNIIEF, I. A. E. Kurchatov și Institutul de Cercetări de Fizică Nucleară, Universitatea de Stat din Moscova. Apoi li s-au alăturat oameni de știință din MEPhI, VNIITF, IPPE și 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. se efectuează experimente la reactorul TIBR-1M, în care puterea radiației laser a fost de aproximativ 1-2 kW. În 1975, pe baza reactorului cu impulsuri VIR-2, a fost dezvoltată o instalație laser LUNA-2 cu două canale, care încă funcționa în 2005 și este posibil să funcționeze încă. În 1985, un laser de neon a fost pompat pentru prima dată în lume la instalația LUNA-2M.
Instalare LUNA-2M.
La începutul anilor 1980, oamenii de știință VNIIEF au dezvoltat și fabricat un modul laser LM-4 cu 4 canale pentru a crea un element laser nuclear care funcționează în regim continuu. Sistemul este excitat de un flux de neutroni din reactorul BIGR. Durata generarii este determinată de durata impulsului de iradiere a reactorului. Pentru prima dată în lume, în practică s-a demonstrat lămpirea cw în laserele cu pompă nucleară și s-a demonstrat eficiența metodei de circulație transversală a gazelor. Puterea de radiație cu laser a fost de aproximativ 100 W.
Instalare LM-4.
În 2001, unitatea LM-4 a fost modernizată și a primit denumirea LM-4M / BIGR. Funcționarea unui dispozitiv cu laser nuclear multi-element în regim continuu a fost demonstrată după 7 ani de conservare a instalației, fără înlocuirea elementelor optice și a combustibilului. Instalarea LM-4 poate fi considerată un prototip al unui reactor-laser (RL), care posedă toate calitățile sale, cu excepția posibilității unei reacții nucleare cu lanț nuclear.
În 2007, în locul modulului LM-4, a fost pus în funcțiune modulul laser cu opt canale LM-8, în care a fost oferită adăugarea secvențială a patru și a două canale laser.
Instalare LM-8.
Un reactor laser este un dispozitiv autonom care combină funcțiile unui sistem laser și un 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 moderator de neutroni. Numărul de celule laser poate varia de la sute la câteva mii. Cantitatea totală de uraniu variază între 5-7 kg și 40-70 kg, dimensiuni liniare 2-5 m.
La VNIIEF, s-au făcut estimări preliminare ale principalilor parametri energetici, nucleari, fizici, tehnici și operaționali ai diferitelor versiuni ale reactoarelor cu putere laser de la 100 kW și mai mari, care funcționează de la fracții de secundă la modul continuu. Am avut în vedere reactoarele cu laser cu acumulare de căldură în miezul reactorului la lansări, a căror durată este limitată de încălzirea admisibilă a miezului (radar cu capacitate termică) și radar continuu, cu eliminarea energiei termice în afara miezului.
Capacitate de căldură RL și RL cu acțiune continuă.
Probabil, un reactor laser cu o putere laser de ordinul 1 MW ar trebui să conțină aproximativ 3000 de celule laser.
În Rusia, lucrările intense la laserele cu pompă nucleară au fost efectuate 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 se dovedește prin brevetul RU 2502140 pentru crearea" Instalării cu laser-reactor cu pompare directă prin fragmente de fisiune ".
Specialiștii Centrului de Cercetare de Stat al Federației Ruse IPPE au dezvoltat un model energetic al unui sistem cu laser cu reactor pulsat - un amplificator cuantic cu pompă nucleară (OKUYAN).
Modul laser bazat pe reactorul BARS-5 și o casetă de 37 de canale în modulul laser.
OKUYAN pe baza reactorului BARS-6.
Reamintind declarația viceministrului Apărării din Rusia, Yuri Borisov, în interviul de anul trecut cu ziarul Krasnaya Zvezda („Sistemele laser au intrat în serviciu, care fac posibilă dezarmarea unui potențial inamic și lovirea tuturor acelor obiecte care servesc ca țintă pentru fasciculul laser al acestui sistem. Oamenii de știință nucleară au învățat să concentreze energia, necesară pentru a învinge armele corespunzătoare ale inamicului practic în momente, într-o chestiune de fracțiuni de secundă ), putem spune că Peresvet BLK este echipat nu cu un reactor nuclear de dimensiuni mici care alimentează laserul cu energie electrică, ci cu un reactor laser, în care energia fisiunii este transformată direct în radiații laser.
Îndoiala este ridicată doar de propunerea menționată mai sus de a plasa Peresvet BLK în avion. Oricât de mult vă asigurați fiabilitatea aeronavei transportoare, 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 transportatorul 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 punerii în aplicare a Peresvet BLK în versiunea nr. 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 cel de-al doilea caz, timpul de funcționare continuă cu laser și pauzele care trebuie efectuate între modurile de operare sunt discutabile. Sperăm, Peresvet BLK are un reactor laser continuu, al cărui timp de funcționare este limitat numai de alimentarea cu lichid de răcire, 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 posibilitatea creșterii la 5-10 MW. Cu greu este posibil să lovești un focar 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 distrugerea a aproape orice navă spațială neprotejată pe orbitele joase și, eventual, deteriorarea elementelor sensibile ale navei spațiale în orbitele superioare.
Astfel, prima țintă pentru BLK-ul Peresvet ar putea fi elementele optice sensibile ale sateliților de avertizare împotriva atacurilor de rachete din SUA, care pot acționa ca un element al apărării antimisi în cazul unei greve de dezarmare a surprizelor americane.
concluziile
Așa cum am spus la începutul articolului, există un număr destul de mare de moduri de obținere a radiațiilor 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 liber, în care este posibilă modificarea lungimii de undă pe o gamă largă până la radiații cu raze X moi și care are nevoie doar de multă energie electrică produsă de o dimensiune mică reactor nuclear. Un astfel de laser este dezvoltat activ în interesul Marinei SUA. Cu toate acestea, utilizarea unui laser cu electroni liberi în Peresvet BLK este puțin probabilă, deoarece în prezent, practic nu există informații despre dezvoltarea de lasere de acest tip în Rusia, fără a ține cont de participarea Rusiei la programul european cu laser gratuit cu raze X.
Este necesar să înțelegem că evaluarea probabilității de a utiliza această sau acea soluție în Peresvet BLK este dată destul de condiționat: prezența numai a informațiilor indirecte obținute din surse deschise nu permite formularea concluziilor cu un grad ridicat de fiabilitate.
Este posibil ca concluzia cu privire la probabilitatea ridicată de utilizare a unui laser cu pompă nucleară în Peresvet BLK să fie parțial făcută nu numai pe baza unor factori obiectivi, ci și pe dorința latentă a autorului. Dacă în Rusia se creează într-adevăr un laser cu pompă nucleară cu o putere de megawati sau mai mult, aceasta deschide perspective extrem de interesante pentru crearea de sisteme de arme capabile să schimbe radical aspectul câmpului de luptă. Dar vom vorbi despre asta într-un alt articol.
PS Pentru a exclude întrebările și disputele cu privire la influența atmosferei și a vremii asupra funcționării laserelor, este foarte recomandat să studiați cartea de către AS Boreisho „Putere laser laser chimice”, cel puțin capitolul 6 intitulat „Propagarea radiațiilor laser la distanțe operaționale”.
Autor: Andrey Mitrofanov
