От създаването си лазерите се разглеждат като оръжие с потенциал за революция в битката. От средата на 20 век лазерите са станали неразделна част от научнофантастични филми, оръжия на супер войници и междузвездни кораби.
Въпреки това, както често се случва в практиката, разработването на лазери с висока мощност среща големи технически затруднения, което доведе до факта, че досега основната ниша на военните лазери се превърна в тяхното използване в системи за разузнаване, прицелване и предназначение. Независимо от това работата по създаването на бойни лазери във водещите страни по света практически не спира, програмите за създаване на нови поколения лазерни оръжия се заменят една друга.
По-рано разгледахме някои от етапите в развитието на лазерите и създаването на лазерно оръжие, както и етапите на развитие и настоящата ситуация при създаването на лазерно оръжие за ВВС, лазерно оръжие за сухопътни сили и ПВО, лазерно оръжие за флота. В момента интензивността на програмите за създаване на лазерно оръжие в различни страни е толкова висока, че вече няма съмнение, че те скоро ще се появят на бойното поле. И няма да е толкова лесно да се предпазите от лазерно оръжие, както някои хора мислят, поне определено няма да е възможно да се направи със сребро.
Ако погледнете отблизо развитието на лазерното оръжие в чужди страни, ще забележите, че повечето от предложените съвременни лазерни системи се реализират на базата на лазерни влакна и твърдо състояние. Освен това в по-голямата си част тези лазерни системи са проектирани да решават тактически проблеми. Изходната им мощност в момента варира от 10 kW до 100 kW, но в бъдеще може да бъде увеличена до 300-500 kW. В Русия практически няма информация за работата по създаването на бойни лазери от тактически клас, ще говорим за причините, поради които това се случва по-долу.
На 1 март 2018 г. руският президент Владимир Путин в хода на посланието си до Федералното събрание, заедно с редица други пробивни оръжейни системи, обяви лазерния боен комплекс (BLK) Peresvet, чиито размер и предназначение предполага използването му за решаване на стратегически проблеми.
Боен лазерен комплекс "Пересвет". Минете покрай него с дозиметър!
Комплексът Peresvet е заобиколен от воал на секретност. Характеристиките на други най-нови видове оръжия (комплекси „Кинжал“, „Авангард“, „Циркон“, „Посейдон“) бяха изразени в една или друга степен, което отчасти ни позволява да преценим тяхното предназначение и ефективност. В същото време не беше предоставена конкретна информация за лазерния комплекс Peresvet: нито вида на инсталирания лазер, нито източника на енергия за него. Съответно няма информация за капацитета на комплекса, което от своя страна не ни позволява да разберем реалните му възможности и поставените за него цели и цели.
Промоционално видео:
Лазерното излъчване може да бъде получено по десетки, може би дори стотици начини. И така, какъв метод за получаване на лазерно лъчение е реализиран в най-новия руски BLK "Peresvet"? За да отговорим на въпроса, ще разгледаме различни версии на Peresvet BLK и ще оценим степента на вероятност за тяхното изпълнение.
Информацията по-долу е предположенията на автора, базирани на информация от отворени източници, публикувани в Интернет.
BLK "Peresvet". Изпълнение номер 1. Влакнести, твърдотелни и течни лазери
Както бе споменато по-горе, основната тенденция в създаването на лазерно оръжие е разработването на комплекси, базирани на оптични влакна. Защо се случва това? Защото е лесно да се мащабира силата на лазерните инсталации на базата на лазерни влакна. Използвайки пакет от модули от 5-10 кВт, получете излъчване 50-100 кВт на изхода.
Може ли Peresvet BLK да бъде приложен на базата на тези технологии? Много е вероятно да не е така. Основната причина за това е, че през годините на перестройката, водещият разработчик на лазерни влакна, Научно-техническата асоциация IRE-Polyus, „избяга“от Русия, въз основа на която се формира транснационалната корпорация IPG Photonics Corporation, регистрирана в САЩ и сега е световният лидер в индустрията. влакна с висока мощност. Международният бизнес и основното място на регистрация на IPG Photonics Corporation предполага стриктното му спазване на американското законодателство, което предвид настоящата политическа ситуация не предполага прехвърляне на критични технологии към Русия, които, разбира се, включват технологии за създаване на мощни лазери.
IPG Photonics произвежда влакна YLS с мощност до 100 кВт, които могат да бъдат интегрирани в сглобки с обща мощност до 500 кВт. Ефективността на IPG Photonics лазерите достига 50%.
Могат ли лазерните влакна да бъдат разработени в Русия от други организации? Може би, но малко вероятно, или докато това са продукти с ниска мощност. Фибровите лазери са печеливш търговски продукт, поради което отсъствието на домашни влакна с висока мощност на пазара най-вероятно показва действителното им отсъствие.
Подобна е ситуацията с твърдотелни лазери. Предполага се, че е по-трудно да се приложи пакетно решение сред тях, въпреки това е възможно, а в чуждите страни това е второто най-широко разпространено решение след лазерни влакна. Информация за мощни индустриални твърдотелни лазери от руското производство не е намерена. Работата върху твърдозерни лазери се извършва в Института за изследвания на лазерната физика RFNC-VNIIEF (ILFI), така че теоретично твърд лазер може да бъде инсталиран в BLK Peresvet, но на практика това е малко вероятно, тъй като в началото по-компактни проби от лазерно оръжие или експериментални инсталации.
Има още по-малко информация за течните лазери, въпреки че има информация, че в САЩ се разработва лазер за течни войни (разработен, но отхвърлен?) В рамките на програмата HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, „Система за отбрана, базирана на високоенергичен течен лазер“). Предполага се, че течните лазери имат предимството, че могат да охлаждат, но по-ниска ефективност (ефективност) в сравнение с твърдозерни лазери.
През 2017 г. се появи информация за поставянето на изследователския институт „Полюс“на търг за неразделна част от научноизследователската работа (НИРД), чиято цел е да създаде мобилен лазерен комплекс за борба с малки безпилотни летателни апарати (БЛА) в дневни и здрач условия. Комплексът трябва да се състои от система за проследяване и изграждане на целеви полетни пътеки, осигуряващи целево обозначение за системата за насочване на лазерно излъчване, източникът на който ще бъде течен лазер. Интересно е изискването, посочено в декларацията за работа по създаването на течен лазер, и в същото време изискването за наличието на лазер с мощностни влакна в комплекса. Или е грешен отпечатък, или е разработен (разработен) нов тип влакно лазер с течна активна среда във влакното,комбинирайки предимствата на течен лазер за удобство на охлаждането и влакнест лазер за комбинацията от емитерни пакети.
Основните предимства на лазерни влакна, твърди и течни лазери са тяхната компактност, възможността за увеличаване на мощността на партидата и лекотата на интегриране в различни класове оръжия. Всичко това е за разлика от лазера BLK "Peresvet", който беше ясно разработен не като универсален модул, а като решение, направено "с една единствена цел, според единна концепция". Следователно вероятността за внедряване на BLK "Peresvet" във Версия № 1 на базата на влакна, твърди и течни лазери може да се оцени като ниска.
BLK "Peresvet". Изпълнение номер 2. Газодинамични и химически лазери
Газодинамичните и химическите лазери могат да се считат за остаряло решение. Основният им недостатък е необходимостта от голям брой консумативни компоненти, необходими за поддържане на реакцията, което осигурява получаването на лазерно излъчване. Независимо от това, химическите лазери са най-развити в развитието на 70-те - 80-те години на XX век.
Очевидно за първи път непрекъснати радиационни мощности над 1 мегават са получени в СССР и САЩ с помощта на газодинамични лазери, чиято работа се основава на адиабатично охлаждане на отопляеми газови маси, движещи се със свръхзвукова скорост.
В СССР от средата на 70-те години на XX век на базата на самолета Ил-76МД е разработен въздушен лазерен комплекс А-60, който вероятно се въоръжава с лазер RD0600 или негов аналог. Първоначално комплексът е бил предназначен за борба с автоматичните плаващи балони. Непрекъснат газодинамичен СО-лазер от мегават клас, разработен от дизайнерското бюро "Химавтоматика" (KBKhA), трябваше да бъде инсталиран като оръжие. Като част от тестовете беше създадено семейство от модели на ПДД с мощност на радиация от 10 до 600 кВт. Недостатъците на GDT са дългата дължина на вълната на радиация от 10,6 µm, което осигурява висока дифракционна дивергенция на лазерния лъч.
Комплекс A-60 и GDL RD0600, разработен от KBKhA.
Дори по-високи радиационни мощности са получени с химически лазери на базата на деутериев флуорид и с кислород-йодни (йодни) лазери (COIL). По-специално, в рамките на програмата за стратегическа отбранителна инициатива (SDI) в Съединените щати, е създаден химически лазер на базата на деутериев флуорид с мощност няколко мегавата; в рамките на Националната програма за противоракетна отбрана на САЩ (NMD), авиационният комплекс Boeing ABL (AirBorne Laser) с кислородно-йоден лазер с мощност на ордена на ордена. 1 мегават.
VNIIEF е създал и тествал най-мощния в света импулсен химически лазер за реакцията на флуор с водород (деутерий), разработил повтарящ се импулсен лазер с радиационна енергия от няколко kJ на импулс, честота на повторение на импулса 1–4 Hz и дивергенция на радиация, близка до дифракционната граница и ефективност от около 70% (най-високата постигната за лазерите).
В периода от 1985 до 2005г. лазерите са разработени върху неверижната реакция на флуор с водород (деутерий), където серен хексафлуорид SF6, дисоцииращ в електрически разряд (фотодисоциационен лазер?) е използван като вещество, съдържащо флуор. За да се осигури дългосрочна и безопасна работа на лазера в повтарящ се импулсен режим, са създадени инсталации със затворен цикъл на смяна на работната смес. Показана е възможността за получаване на дивергенция на радиация, близка до границата на дифракцията, честота на повторение на импулса до 1200 Hz и средна мощност на радиация от няколкостотин вата, получена в лазер с електрически разряд въз основа на неверижна химическа реакция.
Боинг ABL.
Функционална схема на химически COIL и непрекъснат химически COIL с мощност 15 kW произведена от Laser Systems.
Газодинамичните и химическите лазери имат значителен недостатък, в повечето решения е необходимо да се осигури попълване на запасите от "боеприпаси", често състоящи се от скъпи и токсични компоненти. Необходимо е също да се почистват отработените газове в резултат на работата на лазера. Като цяло е трудно да се нарекат газодинамичните и химическите лазери ефективно решение, поради което повечето страни преминаха към разработването на влакна, твърди и течни лазери.
Ако говорим за лазер, основан на неверижната реакция на флуор с деутерий, дисоцииращ в електрически разряд, със затворен цикъл на промяна на работната смес, тогава през 2005 г. бяха получени мощности от около 100 кВт, малко вероятно е през това време те да бъдат доведени до мегаватно ниво.
По отношение на Peresvet BLK въпросът за инсталирането на газодинамичен и химически лазер върху него е доста спорен. От една страна, Русия все още има значителни развития в тези лазери. В интернет се появи информация за разработването на подобрена версия на авиационния комплекс A 60 - A 60M с лазер с мощност 1 MW. Говори се и за поставянето на комплекс „Пересвет“върху самолетоносач “, което може да е втората страна на същия медал. Тоест, в началото те биха могли да направят по-мощен наземен комплекс, базиран на газодинамичен или химически лазер, а сега, следвайки бития път, да го инсталират на самолетоносач.
Създаването на "Пересвет" е извършено от специалисти от ядрения център в Саров, от Руския федерален ядрен център - Всеруски изследователски институт за експериментална физика (RFNC-VNIIEF), в споменатия вече Институт за изследване на лазерната физика, който, наред с други неща, разработва газодинамични и кислородно-йодни лазери. …
От друга страна, каквото и да се каже, газодинамичните и химическите лазери са остарели технически решения. Освен това активно циркулира информация за наличието на източник на ядрена енергия в BLK Peresvet за захранване на лазера, а в Саров те са по-ангажирани в създаването на най-новите пробивни технологии, често свързани с ядрената енергия.
Въз основа на гореизложеното може да се предположи, че вероятността от прилагане на Peresvet BLK в изпълнение № 2 на базата на газодинамични и химически лазери може да се оцени като умерена.
Ядрени помпи
В края на 60-те години в СССР започва работа по създаването на мощни лазерни ядрени помпи. Отначало специалисти от VNIIEF, I. A. E. Курчатов и изследователския институт по ядрена физика, Московския държавен университет. Тогава към тях се присъединиха учени от MEPhI, VNIITF, IPPE и други центрове. През 1972 г. VNIIEF възбужда смес от хелий и ксенон с фрагменти от делене на уран, използвайки импулсен реактор VIR 2.
През 1974-1976г. се провеждат експерименти в реактора TIBR-1M, в който мощността на лазерното лъчение е била около 1-2 кВт. През 1975 г. на базата на импулсен реактор VIR-2 е разработена двуканална лазерна инсталация LUNA-2, която все още работеше през 2005 г. и е възможно тя все още да работи. През 1985 г. за първи път в света се помпа неонов лазер в съоръжението LUNA-2M.
Инсталация LUNA-2M.
В началото на 80-те години учените от VNIIEF разработват и произвеждат 4-канален лазерен модул LM-4, за да създадат ядрен лазерен елемент, работещ в непрекъснат режим. Системата се възбужда от неутронния поток от реактора BIGR. Продължителността на генерирането се определя от продължителността на импулса на облъчване на реактора. За първи път в света е демонстриран на практика лазеринг в лазерни ядрени помпи и е показана ефективността на метода на напречна циркулация на газ. Мощността на лазерното лъчение беше около 100 W.
Инсталация LM-4.
През 2001 г. единицата LM-4 е модернизирана и получава обозначението LM-4M / BIGR. Работата на многоелементно ядрено лазерно устройство в непрекъснат режим беше демонстрирана след 7 години опазване на съоръжението без замяна на оптични и горивни елементи. Инсталацията LM-4 може да се счита за прототип на реактор-лазер (RL), притежаващ всички свои качества, с изключение на възможността за самоподдържаща се ядрена верижна реакция.
През 2007 г. вместо модула LM-4 е пуснат в действие осемканален лазерен модул LM-8, в който е осигурено последователното добавяне на четири и два лазерни канала.
Инсталация LM-8.
Лазерен реактор е автономно устройство, което съчетава функциите на лазерна система и ядрен реактор. Активната зона на лазерен реактор е набор от определен брой лазерни клетки, поставени по определен начин в матрица на неутронния модератор. Броят на лазерните клетки може да варира от стотици до няколко хиляди. Общото количество уран варира от 5-7 kg до 40-70 kg, линейни размери 2-5 m.
В VNIIEF бяха направени предварителни оценки на основните енергийни, ядрено-физически, технически и експлоатационни параметри на различни версии на лазерни реактори с мощност на лазера от 100 kW и повече, работещи от фракции от втори до непрекъснат режим. Бяха разгледани реактори-лазери с натрупване на топлина в ядрото на реактора при изстрелвания, продължителността на които е ограничена от допустимото нагряване на сърцевината (топло-капацитивен радар) и непрекъснат радар с извеждане на топлинна енергия извън ядрото.
Топлинен капацитет RL и RL с непрекъснато действие.
Предполага се, че лазерен реактор с мощност на лазера от порядъка на 1 MW трябва да съдържа около 3000 лазерни клетки.
В Русия се провежда интензивна работа по ядрени помпи с лазери не само във VNIIEF, но и във Федералното държавно унитарно предприятие „Държавен научен център на Руската федерация - Институт по физика и енергетика на име А. И. Лейпунски “, видно от патента RU 2502140 за създаването на„ Реактор-лазерна инсталация с директно изпомпване чрез фрагменти от делене “.
Специалисти на Държавния изследователски център на Руската федерация IPPE са разработили енергиен модел на импулсен реактор-лазерна система - ядренопомпан оптичен квантов усилвател (OKUYAN).
Лазерен модул, базиран на реактора BARS-5 и касета от 37 канала в лазерния модул.
OKUYAN на базата на реактора BARS-6.
Припомняйки изявлението на заместник-министъра на отбраната на Русия Юри Борисов в миналогодишното интервю за вестник „Красная звезда“(„Лазерните системи са влезли в експлоатация, които позволяват да се обезоръжи потенциален враг и да ударят всички онези обекти, които служат като мишена за лазерния лъч на тази система. Нашите ядрени учени се научиха да концентрират енергия, необходими за побеждаване на съответните оръжия на противника практически на моменти, за части от секунда ), можем да кажем, че Peresvet BLK е оборудван не с малък размер ядрен реактор, захранващ лазера с електричество, а с лазерен реактор, в който енергията на делене се преобразува директно в лазерно лъчение.
Съмнението се поражда само от гореспоменатото предложение за поставяне на Peresvet BLK в самолета. Без значение как гарантирате надеждността на самолета-носител, винаги съществува риск от катастрофа и самолетна катастрофа с последващо разсейване на радиоактивни материали. Възможно е обаче да има начини да се предотврати разпространението на радиоактивни материали, когато носителят падне. Да, и вече имаме летящ реактор в крилата ракета, бурето.
Въз основа на гореизложеното може да се предположи, че вероятността от прилагане на Peresvet BLK във версия № 3, базирана на лазер с ядрена помпа, може да се оцени като висока.
Не е известно дали инсталираният лазер е импулсен или непрекъснат. Във втория случай времето на непрекъсната лазерна работа и прекъсванията, които трябва да се извършват между режимите на работа, са съмнителни. Да се надяваме, Peresvet BLK разполага с непрекъснат лазерен реактор, чието работно време е ограничено само от подаването на охлаждащата течност или не е ограничено, ако се осигурява охлаждане по друг начин.
В този случай изходната оптична мощност на Peresvet BLK може да бъде оценена в диапазона от 1-3 MW с перспектива да се увеличи до 5-10 MW. Едва ли е възможно да се удари ядрена бойна глава дори с такъв лазер, но самолет, включително безпилотен летателен апарат или крилата ракета е доста. Също така е възможно да се гарантира унищожаването на почти всеки незащитен космически кораб в ниски орбити и евентуално да се повредят чувствителните елементи на космически кораби във по-високи орбити.
По този начин, първата цел за Peresvet BLK могат да бъдат чувствителните оптични елементи от американските спътници за предупреждение за ракетни атаки, които могат да действат като елемент от противоракетната отбрана в случай на изненадващ удар на САЩ, обезоръжаващ.
заключения
Както казахме в началото на статията, има доста голям брой начини за получаване на лазерно излъчване. В допълнение към тези, разгледани по-горе, има и други видове лазери, които могат да бъдат ефективно използвани във военните дела, например, безплатен електронен лазер, при който е възможно да се променя дължината на вълната в широк диапазон до меко рентгеново излъчване и който просто се нуждае от много електрическа енергия, произведена от малък размер ядрен реактор. Такъв лазер се развива активно в интерес на ВМС на САЩ. Използването на безплатен електронен лазер в Peresvet BLK е малко вероятно, тъй като в момента практически няма информация за развитието на лазери от този тип в Русия, без да се брои участието в Русия в европейската програма за безплатен рентгенов електронен лазер.
Необходимо е да се разбере, че оценката на вероятността да се използва това или онова решение в Peresvet BLK е дадена доста условно: наличието само на косвена информация, получена от открити източници, не позволява формулирането на заключения с висока степен на достоверност.
Възможно е изводът за високата вероятност използването на ядренопомпан лазер в BLES Peresvet да е отчасти направен не само въз основа на обективни фактори, но и на латентното желание на автора. Защото, ако в Русия наистина се създаде ядренопомпан лазер с мощност мегавата или повече, това отваря изключително интересни перспективи за създаването на оръжейни системи, способни радикално да променят облика на бойното поле. Но ще поговорим за това в друга статия.
PS За да се изключат въпроси и спорове относно влиянието на атмосферата и времето върху работата на лазерите, силно се препоръчва да се изучи книгата на А. С. Борейшо „Мощни мобилни химически лазери“, поне глава 6, озаглавена „Разпространение на лазерно излъчване на оперативни разстояния“.
Автор: Андрей Митрофанов
