Sedan starten har lasrar kommit att ses som vapen med potential att revolutionera strider. Sedan mitten av 1900 -talet har lasrar blivit en integrerad del av science fiction -filmer, supersoldats vapen och interstellära fartyg.
Men som det ofta är fallet i praktiken stötte utvecklingen av högeffektlasrar på stora tekniska svårigheter, vilket har lett till att fram till nu har nischen för militära lasrar blivit deras användning i spanings-, sikt- och målbeteckningssystem. Arbetet med att skapa stridslasrar i världens ledande länder upphörde dock praktiskt taget inte, program för skapandet av nya generationer av laservapen ersatte varandra.
Tidigare har vi undersökt några av stadierna i utvecklingen av lasrar och skapandet av laservapen, liksom utvecklingsstadierna och den nuvarande situationen i skapandet av laservapen för flygvapnet, laservapen för markstyrkor och luftförsvar, laservapen för flottan. För närvarande är intensiteten i program för skapande av laservapen i olika länder så hög att det inte längre råder någon tvekan om att de snart kommer att dyka upp på slagfältet. Och det kommer inte att vara så lätt att skydda dig från laservapen som vissa tror, åtminstone kommer det definitivt inte vara möjligt att göra med silver.
Om du tittar noga på utvecklingen av laservapen i främmande länder kommer du att märka att de flesta av de föreslagna moderna lasersystemen är implementerade på basis av fiber- och solid-state-lasrar. Dessutom är dessa lasersystem för det mesta utformade för att lösa taktiska problem. Deras uteffekt varierar för närvarande från 10 kW till 100 kW, men i framtiden kan den ökas till 300-500 kW. I Ryssland finns det praktiskt taget ingen information om arbetet med att skapa stridslaser av taktisk klass, vi kommer att prata om anledningarna till att detta händer nedan.
Den 1 mars 2018 tillkännagav Rysslands president Vladimir Putin, under sitt meddelande till förbundsförsamlingen, tillsammans med ett antal andra genombrottsvapensystem, Peresvet laserstridskomplex (BLK), vars storlek och avsedda syfte innebär dess användning för att lösa strategiska uppgifter.
Peresvet -komplexet omges av en slöja av sekretess. Egenskaperna hos andra nyaste typer av vapen (komplexen Dagger, Avangard, Zircon, Poseidon) uttrycktes i en eller annan grad, vilket delvis gör det möjligt att bedöma deras syfte och effektivitet. Samtidigt gavs ingen specifik information om Peresvet -laserkomplexet: varken typen av den installerade lasern eller energikällan för den. Följaktligen finns det ingen information om komplexets kapacitet, vilket i sin tur inte tillåter oss att förstå dess verkliga kapacitet och de mål och mål som ställts upp för det.
Laserstrålning kan erhållas på dussintals, kanske till och med hundratals sätt. Så vilken metod för att erhålla laserstrålning implementeras i den senaste ryska BLK "Peresvet"? För att svara på frågan kommer vi att överväga olika versioner av Peresvet BLK och uppskatta graden av sannolikhet för deras genomförande.
Informationen nedan är författarens antaganden baserade på information från öppna källor som läggs ut på Internet
BLK "Peresvet". Utförande nummer 1. Fiber, fast tillstånd och flytande lasrar
Som nämnts ovan är huvudtrenden i skapandet av laservapen utvecklingen av komplex baserade på fiberoptik. Varför händer det här? Eftersom det är lätt att skala effekten hos laserinstallationer baserade på fiberlasrar. Använd ett paket med 5-10 kW moduler för att få 50-100 kW strålning vid utgången.
Kan Peresvet BLK implementeras på grundval av denna teknik? Det är mycket troligt att det inte är det. Huvudorsaken till detta är att under åren av perestroika, den ledande utvecklaren av fiberlaser, IRE-Polyus Scientific and Technical Association, "flydde" från Ryssland, på grundval av vilket det transnationella företaget IPG Photonics Corporation bildades, registrerade i USA och är nu världsledande inom industrin. högeffektfiberlasrar. Internationella affärer och den huvudsakliga registreringsplatsen för IPG Photonics Corporation innebär dess strikta lydnad mot amerikansk lagstiftning, vilket, med tanke på den nuvarande politiska situationen, inte innebär överföring av kritisk teknik till Ryssland, vilket naturligtvis inkluderar teknik för att skapa hög- kraftlasrar.
Kan fiberlasrar utvecklas i Ryssland av andra organisationer? Kanske, men osannolikt, eller medan dessa är produkter med låg effekt. Fiberlasrar är en lönsam kommersiell produkt; därför är det troligt att frånvaron av högeffektsfiberlasrar på marknaden indikerar deras faktiska frånvaro.
Situationen är liknande med solid-state lasrar. Förmodligen är det svårare att implementera en batchlösning av dessa, men ändå är det möjligt, och i utlandet är detta den näst mest utbredda lösningen efter fiberlasrar. Information om kraftfulla industriella solid-state lasrar tillverkade i Ryssland kunde inte hittas. Arbete med halvledarlasrar utförs vid Institute of Laser Physics Research RFNC-VNIIEF (ILFI), så teoretiskt kan en halvledarlaser installeras i Peresvet BLK, men i praktiken är detta osannolikt, eftersom det i början var mer kompakta prover av laservapen skulle troligen visas eller experimentella installationer.
Det finns ännu mindre information om flytande lasrar, även om det finns information om att en flytande krigföringslaser utvecklas (utvecklades den, men blev den avvisad?) I USA som en del av HELLADS -programmet (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Försvarssystem baserat på en högenergivätskelaser"). Förmodligen har flytande lasrar fördelen att de kan svalna, men lägre effektivitet (effektivitet) jämfört med solid-state lasrar.
Under 2017 visades information om placeringen av Polyus Research Institute för ett anbud för en integrerad del av forskningsarbete (FoU), vars syfte är att skapa ett mobilt laserkomplex för att bekämpa små obemannade flygbilar (UAV) i dagtid och skymningsförhållanden. Komplexet bör bestå av ett spårningssystem och konstruktion av målflygvägar, vilket ger målbeteckning för laserstrålningens ledningssystem, vars källa kommer att vara en flytande laser. Av intresse är kravet som anges i arbetsförklaringen om skapandet av en flytande laser, och samtidigt kravet på närvaro av en kraftfiberlaser i komplexet. Antingen är det ett tryckfel, eller så har en ny typ av fiberlaser med ett flytande aktivt medium i en fiber utvecklats (som utvecklar), som kombinerar fördelarna med en flytande laser när det gäller bekvämligheten med kylning och en fiberlaser i att kombinera emitter paket.
De främsta fördelarna med fiber-, halvledar- och flytande lasrar är deras kompakthet, möjligheten till en batchökning i kraft och enkel integrering i olika klasser av vapen. Allt detta är till skillnad från BLK "Peresvet" -lasern, som tydligt utvecklades inte som en universell modul, utan som en lösning gjord "med ett enda syfte, enligt ett enda koncept."Därför kan sannolikheten för implementering av BLK "Peresvet" i version nr 1 på basis av fiber-, halvledar- och flytande lasrar bedömas som låg
BLK "Peresvet". Utförande nummer 2. Gasdynamiska och kemiska lasrar
Gasdynamiska och kemiska lasrar kan betraktas som en föråldrad lösning. Deras största nackdel är behovet av ett stort antal förbrukningsartiklar som krävs för att upprätthålla reaktionen, vilket säkerställer mottagande av laserstrålning. Ändå var det kemiska lasrar som var mest utvecklade under utvecklingen av 70-80 -talet på XX -talet.
Uppenbarligen erhölls för första gången kontinuerlig strålningseffekt på mer än 1 megawatt i Sovjetunionen och USA på gasdynamiska lasrar, vars drift är baserad på adiabatisk kylning av uppvärmda gasmassor som rör sig med supersonisk hastighet.
I Sovjetunionen, sedan mitten av 70-talet av XX-talet, utvecklades ett luftburet laserkomplex A-60 på grundval av Il-76MD-flygplanet, förmodligen beväpnat med en RD0600-laser eller dess analog. Ursprungligen var komplexet avsett att bekämpa automatiska drivande ballonger. Som ett vapen skulle en kontinuerlig gasdynamisk CO-laser av en megawattklass utvecklas av Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA) installeras. Som en del av testerna skapades en familj av GDT -bänkprover med en strålningseffekt från 10 till 600 kW. Nackdelarna med GDT är den långa strålningsvåglängden på 10,6 μm, vilket ger en hög diffraktionsdivergens hos laserstrålen.
Ännu högre strålningseffekter erhölls med kemiska lasrar baserade på deuteriumfluorid och med syre-jod (jod) lasrar (COIL). I synnerhet inom ramen för programmet Strategic Defense Initiative (SDI) i USA skapades en kemisk laser baserad på deuteriumfluorid med en effekt på flera megawatt; inom ramen för USA: s National Anti-Ballistic Missile Defense (NMD)) -programmet, Boeing ABL (AirBorne Laser) flygkomplex med en syre-jodlaser med en effekt i storleksordningen 1 megawatt.
VNIIEF har skapat och testat världens mest kraftfulla pulserade kemiska laser vid reaktion av fluor med väte (deuterium), utvecklat en repetitivt pulserad laser med en strålningsenergi på flera kJ per puls, en pulsrepetitionshastighet på 1–4 Hz och en strålningsdivergens nära diffraktionsgränsen och en verkningsgrad på cirka 70% (den högsta som uppnås för lasrar).
Under perioden 1985-2005. lasrar utvecklades för icke-kedjereaktion av fluor med väte (deuterium), där svavelhexafluorid SF6 användes som ett fluorinnehållande ämne, som dissocierade i en elektrisk urladdning (fotodissociationslaser?). För att säkerställa en långsiktig och säker drift av lasern i ett repetitivt pulserat läge har installationer med en stängd cykel för byte av arbetsblandningen skapats. Möjligheten att erhålla en strålningsdivergens nära diffraktionsgränsen, en pulsrepetitionshastighet på upp till 1200 Hz och en genomsnittlig strålningseffekt på flera hundra watt visas.
Gasdynamiska och kemiska lasrar har en betydande nackdel, i de flesta lösningar är det nödvändigt att säkerställa påfyllning av "ammunitionslagret", som ofta består av dyra och giftiga komponenter. Det är också nödvändigt att rengöra de utgångsgaser som följer av laserns funktion. I allmänhet är det svårt att kalla gasdynamiska och kemiska lasrar för en effektiv lösning, varför de flesta länder har gått över till utveckling av fiber-, fast- och flytande lasrar.
Om vi pratar om en laser baserad på icke-kedjereaktion av fluor med deuterium, som dissocierar i en elektrisk urladdning, med en sluten cykel för att ändra arbetsblandningen, då 2005 erhölls krafter i storleksordningen 100 kW, är det osannolikt att de under denna tid kunde bringas till en megawattnivå.
När det gäller Peresvet BLK är frågan om att installera en gasdynamisk och kemisk laser på den ganska kontroversiell. Å ena sidan finns det en betydande utveckling i Ryssland på dessa lasrar. Information dök upp på Internet om utvecklingen av en förbättrad version av flygkomplexet A 60 - A 60M med en laser på 1 MW. Det sägs också om placeringen av "Peresvet" -komplexet på ett hangarfartyg ", vilket kan vara andra sidan av samma medalj. Det vill säga att de först kunde ha gjort ett kraftfullare markkomplex baserat på en gasdynamisk eller kemisk laser, och nu, efter den misshandlade vägen, installera det på ett hangarfartyg.
Skapandet av "Peresvet" utfördes av specialister från kärnkraftscentret i Sarov, vid Russian Federal Nuclear Center-All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), vid redan nämnda Institute of Laser Physics Research, som bland annat utvecklar gasdynamiska och syre-jodlasrar …
Å andra sidan, vad man än säger, gasdynamiska och kemiska lasrar är föråldrade tekniska lösningar. Dessutom cirkulerar information aktivt om förekomsten av en kärnkraftkälla i Peresvet BLK för att driva lasern, och i Sarov är de mer engagerade i skapandet av de senaste banbrytande teknikerna, ofta förknippade med kärnkraft.
Baserat på det föregående kan det antas att sannolikheten för implementering av Peresvet BLK i utförande nr 2 på grundval av gasdynamiska och kemiska lasrar kan uppskattas som måttlig
Kärnkraftspumpade lasrar
I slutet av 1960-talet började arbetet i Sovjetunionen för att skapa kraftfulla kärnpumpade lasrar. Först specialister från VNIIEF, I. A. E. Kurchatov och Research Institute of Nuclear Physics, Moscow State University. Sedan fick de sällskap av forskare från MEPhI, VNIITF, IPPE och andra centra. År 1972 exciterade VNIIEF en blandning av helium och xenon med uranfissionfragment med hjälp av en VIR 2 -pulserad reaktor.
1974-1976. experiment utförs vid TIBR-1M-reaktorn, där laserstrålningseffekten var cirka 1-2 kW. År 1975, på grundval av VIR-2-pulsreaktorn, utvecklades en tvåkanals laserinstallation LUNA-2, som fortfarande var i drift 2005, och det är möjligt att den fortfarande fungerar. 1985 pumpades en neonlaser för första gången i världen vid LUNA-2M-anläggningen.
I början av 1980-talet utvecklade och tillverkade forskare från VNIIEF, för att skapa ett kärnlaserelement som arbetar i ett kontinuerligt läge, en 4-kanals lasermodul LM-4. Systemet exciteras av ett neutronflöde från BIGR -reaktorn. Generationens varaktighet bestäms av varaktigheten av reaktorns bestrålningspuls. För första gången i världen demonstrerades cw-lasning i kärnpumpade lasrar i praktiken och effektiviteten hos metoden för tvärgående gascirkulation demonstrerades. Laserstrålningseffekten var cirka 100 W.
År 2001 uppgraderades LM-4-enheten och fick beteckningen LM-4M / BIGR. Driften av en kärnlaseranordning med flera element i ett kontinuerligt läge demonstrerades efter 7 års bevarande av anläggningen utan att ersätta optiska element och bränsleelement. Installation LM-4 kan betraktas som en prototyp av en reaktor-laser (RL), som har alla dess kvaliteter, förutom möjligheten till en självbärande kärnkedjereaktion.
År 2007, i stället för LM-4-modulen, togs en åttakanals lasermodul LM-8 i drift, där den sekventiella tillägget av fyra och två laserkanaler tillhandahålls.
En laserreaktor är en autonom enhet som kombinerar funktionerna hos ett lasersystem och en kärnreaktor. Den aktiva zonen i en laserreaktor är en uppsättning av ett visst antal laserceller placerade på ett visst sätt i en neutronmoderatormatris. Antalet laserceller kan variera från hundratals till flera tusen. Den totala mängden uran sträcker sig från 5-7 kg till 40-70 kg, linjära dimensioner 2-5 m.
Vid VNIIEF gjordes preliminära uppskattningar av de viktigaste energi-, kärnfysiska, tekniska och operativa parametrarna för olika versioner av laserreaktorer med lasereffekt från 100 kW och högre, från fraktioner av en sekund till kontinuerligt läge. Vi övervägde laserreaktorer med värmeackumulering i reaktorkärnan vid lanseringar, vars varaktighet är begränsad av den tillåtna uppvärmningen av kärnan (värmekapacitetsradar) och kontinuerlig radar med avlägsnande av värmeenergi utanför kärnan.
Förmodligen bör en laserreaktor med en lasereffekt i storleksordningen 1 MW innehålla cirka 3000 laserceller.
I Ryssland utfördes intensivt arbete med kärnkraftspumpade lasrar inte bara på VNIIEF, utan också vid Federal State Unitary Enterprise”State Scientific Center of the Russian Federation - Institute of Physics and Power Engineering uppkallad efter A. I. Leipunsky”, vilket framgår av patentet RU 2502140 för skapandet av” Reactor-laser installation with direct pumping by fission fragment”.
Specialister från State Research Center i Ryska federationen IPPE har utvecklat en energimodell för ett pulserat reaktor-lasersystem-en kärnpumpad optisk kvantförstärkare (OKUYAN).
Påminner om uttalandet från den ryska vice försvarsministern Jurij Borisov i förra årets intervju med Krasnaya Zvezda -tidningen, vi kan säga att Peresvet BLK inte är utrustad med en liten kärnreaktor som förser lasern med elektricitet, utan med en reaktor-laser, där klyvningsenergin omvandlas direkt till laserstrålning.
Tvivel väcks endast av det ovannämnda förslaget att placera Peresvet BLK på planet. Oavsett hur du säkerställer transportflygplanets tillförlitlighet finns det alltid risk för en olycka och en flygkrasch med efterföljande spridning av radioaktivt material. Det är dock möjligt att det finns sätt att förhindra spridning av radioaktivt material när bäraren faller. Ja, och vi har redan en flygande reaktor i en kryssningsmissil, petrel.
Baserat på det föregående kan det antas att sannolikheten för implementering av Peresvet BLK i version 3 baserad på en kärnpumpad laser kan uppskattas som hög
Det är inte känt om den installerade lasern är pulserad eller kontinuerlig. I det andra fallet är tiden för den kontinuerliga driften av lasern och de pauser som måste utföras mellan driftsätt tveksamma. Förhoppningsvis har Peresvet BLK en kontinuerlig laserreaktor, vars drifttid endast är begränsad av tillförsel av köldmedium, eller inte begränsad om kylning tillhandahålls på annat sätt.
I detta fall kan Peresvet BLK: s uteffekt uppskattas i intervallet 1-3 MW med möjlighet att öka till 5-10 MW. Det är knappast möjligt att träffa ett kärnvapenhuvud även med en sådan laser, men ett flygplan, inklusive ett obemannat flygfordon, eller en kryssningsmissil är ganska. Det är också möjligt att säkerställa nederlaget för nästan alla oskyddade rymdfarkoster i låga banor och eventuellt skada de känsliga elementen i rymdfarkoster i högre banor.
Således kan det första målet för Peresvet BLK vara de känsliga optiska elementen i USA: s varningssatelliter för missilattacker, som kan fungera som ett element för missilförsvar i händelse av en amerikansk överraskning som avvaktar.
Slutsatser
Som vi sa i början av artikeln finns det ett ganska stort antal sätt att få laserstrålning. Förutom de som diskuterats ovan finns det andra typer av lasrar som effektivt kan användas i militära frågor, till exempel en fri elektronlaser, där det är möjligt att variera våglängden över ett brett intervall upp till mjuk röntgen strålning och som bara behöver mycket elektrisk energi som produceras av en liten kärnreaktor. En sådan laser utvecklas aktivt för US Navy. Användningen av en fri elektronlaser i Peresvet BLK är dock osannolik, eftersom det för närvarande inte finns någon information om utvecklingen av lasrar av denna typ i Ryssland, förutom deltagandet i Ryssland i programmet för den europeiska röntgenstrålen fri elektronlaser.
Det är nödvändigt att förstå att bedömningen av sannolikheten för att använda den eller den lösningen i Peresvet BLK ges ganska villkorat: närvaron av endast indirekt information som erhålls från öppna källor tillåter inte att formulera slutsatser med en hög grad av tillförlitlighet.
