Od samego początku lasery są postrzegane jako broń, która może zrewolucjonizować walkę. Od połowy XX wieku lasery stały się integralną częścią filmów science fiction, broni superżołnierzy i statków międzygwiezdnych.
Jednak, jak to często bywa w praktyce, rozwój laserów dużej mocy napotkał duże trudności techniczne, które doprowadziły do tego, że do tej pory główną niszą laserów wojskowych stało się ich zastosowanie w systemach rozpoznania, celowania i oznaczania celów. Niemniej jednak prace nad stworzeniem laserów bojowych w wiodących krajach świata praktycznie nie ustały, programy tworzenia nowych generacji broni laserowej zastępowały się nawzajem.
Wcześniej zbadaliśmy niektóre etapy rozwoju laserów i tworzenia broni laserowej, a także etapy rozwoju i obecną sytuację w tworzeniu broni laserowej dla sił powietrznych, broni laserowej dla sił lądowych i obrony przeciwlotniczej, broń laserowa dla marynarki wojennej. W tej chwili intensywność programów tworzenia broni laserowej w różnych krajach jest tak duża, że nie ma już wątpliwości, że wkrótce pojawią się one na polu bitwy. I nie będzie tak łatwo chronić się przed bronią laserową, jak niektórzy myślą, przynajmniej na pewno nie będzie to możliwe ze srebrem.
Jeśli przyjrzysz się uważnie rozwojowi broni laserowej za granicą, zauważysz, że większość proponowanych nowoczesnych systemów laserowych jest realizowana w oparciu o lasery światłowodowe i na ciele stałym. Co więcej, w większości te systemy laserowe są przeznaczone do rozwiązywania problemów taktycznych. Ich moc wyjściowa waha się obecnie od 10 kW do 100 kW, ale w przyszłości może zostać zwiększona do 300-500 kW. W Rosji praktycznie nie ma informacji o pracach nad stworzeniem laserów bojowych klasy taktycznej, o powodach, dla których tak się dzieje, omówimy poniżej.
1 marca 2018 r. prezydent Rosji Władimir Putin w swoim przemówieniu do Zgromadzenia Federalnego, wraz z szeregiem innych przełomowych systemów uzbrojenia, ogłosił powstanie kompleksu walki laserowej Peresvet (BLK), którego wielkość i przeznaczenie implikują jego zastosowanie do rozwiązywania zadań strategicznych.
Kompleks Peresvet otoczony jest zasłoną tajemnicy. Charakterystyki innych najnowszych rodzajów broni (kompleksów sztyletu, awangardu, cyrkonu, posejdona) zostały wyrażone w różnym stopniu, co częściowo pozwala ocenić ich przeznaczenie i skuteczność. Jednocześnie nie podano żadnych konkretnych informacji na temat kompleksu laserowego Peresvet: ani typu zainstalowanego lasera, ani źródła energii dla niego. W związku z tym nie ma informacji o pojemności kompleksu, co z kolei nie pozwala nam zrozumieć jego rzeczywistych możliwości oraz postawionych przed nim celów i zadań.
Promieniowanie laserowe można uzyskać na dziesiątki, a może nawet setki sposobów. Jaką więc metodę pozyskiwania promieniowania laserowego zastosowano w najnowszym rosyjskim BLK „Peresvet”? Aby odpowiedzieć na pytanie, rozważymy różne wersje Peresvet BLK i oszacujemy stopień prawdopodobieństwa ich wdrożenia.
Poniższe informacje są założeniami autora opartymi na informacjach z otwartych źródeł zamieszczonych w Internecie
BLK "Peresvet". Numer egzekucyjny 1. Lasery światłowodowe, półprzewodnikowe i cieczowe
Jak wspomniano powyżej, głównym trendem w tworzeniu broni laserowej jest rozwój kompleksów opartych na światłowodach. Dlaczego to się dzieje? Ponieważ łatwo jest skalować moc instalacji laserowych opartych na laserach światłowodowych. Stosując pakiet modułów 5-10 kW uzyskujemy promieniowanie 50-100 kW na wyjściu.
Czy w oparciu o te technologie można wdrożyć Peresvet BLK? Jest wysoce prawdopodobne, że tak nie jest. Głównym tego powodem jest to, że w latach pierestrojki wiodący twórca laserów światłowodowych, Stowarzyszenie Naukowo-Techniczne IRE-Polyus, „uciekł” z Rosji, na podstawie którego powstała ponadnarodowa korporacja IPG Photonics Corporation, zarejestrowana w USA i jest obecnie światowym liderem w branży laserów światłowodowych dużej mocy. Międzynarodowy biznes i główne miejsce rejestracji IPG Photonics Corporation implikuje ścisłe przestrzeganie ustawodawstwa USA, co w obecnej sytuacji politycznej nie oznacza transferu krytycznych technologii do Rosji, co oczywiście obejmuje technologie tworzenia wysokiej lasery mocy.
Czy lasery światłowodowe mogą być rozwijane w Rosji przez inne organizacje? Być może, ale mało prawdopodobne, albo póki są to produkty o małej mocy. Lasery światłowodowe są opłacalnym produktem komercyjnym, dlatego brak na rynku domowych laserów światłowodowych dużej mocy najprawdopodobniej wskazuje na ich rzeczywisty brak.
Podobnie jest z laserami na ciele stałym. Można przypuszczać, że z nich trudniej jest wdrożyć rozwiązanie wsadowe, niemniej jednak jest to możliwe i za granicą jest to drugie po laserach światłowodowych najbardziej rozpowszechnione rozwiązanie. Nie udało się znaleźć informacji na temat przemysłowych laserów na ciele stałym dużej mocy wyprodukowanych w Rosji. Prace nad laserami na ciele stałym prowadzone są w Instytucie Badań Fizyki Laserów RFNC-VNIIEF (ILFI), więc teoretycznie laser na ciele stałym może być zainstalowany w Peresvet BLK, ale w praktyce jest to mało prawdopodobne, ponieważ na początku najprawdopodobniej pojawią się bardziej zwarte próbki broni laserowej lub instalacje eksperymentalne.
Jeszcze mniej informacji na temat laserów cieczowych, chociaż są informacje, że laser do walki z cieczą jest opracowywany (był opracowany, ale czy został odrzucony?) W USA w ramach programu HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, High Energy Liquid Laser Area Defense System, "System obronny oparty na wysokoenergetycznym laserze cieczowym"). Przypuszczalnie lasery cieczowe mają tę zaletę, że mogą chłodzić, ale mają niższą wydajność (wydajność) w porównaniu z laserami na ciele stałym.
W 2017 roku pojawiła się informacja o rozpisaniu przez Instytut Polyus przetargu na integralną część prac badawczych (B+R), których celem jest stworzenie mobilnego kompleksu laserowego do zwalczania małych bezzałogowych statków powietrznych (UAV) w warunki dzienne i zmierzchowe. Kompleks powinien składać się z systemu namierzania i budowy docelowych torów lotu, zapewniających wyznaczenie celu dla systemu naprowadzania promieniowania laserowego, którego źródłem będzie laser ciekły. Interesujący jest wymóg określony w zestawieniu prac nad stworzeniem lasera płynnego, a jednocześnie wymóg obecności w kompleksie lasera światłowodowego. Albo jest to błąd drukarski, albo opracowano (opracowano) nowy rodzaj lasera światłowodowego z ciekłym ośrodkiem aktywnym we włóknie, który łączy zalety lasera cieczowego w zakresie wygody chłodzenia i lasera światłowodowego w połączeniu emitera pakiety.
Głównymi zaletami laserów światłowodowych, półprzewodnikowych i ciekłych są ich zwartość, możliwość seryjnego zwiększenia mocy i łatwość integracji z różnymi klasami broni. Wszystko to różni się od lasera BLK „Peresvet”, który wyraźnie został opracowany nie jako uniwersalny moduł, ale jako rozwiązanie wykonane „w jednym celu, według jednej koncepcji”. Dlatego prawdopodobieństwo wdrożenia BLK „Peresvet” w wersji nr 1 w oparciu o lasery światłowodowe, na ciele stałym i cieczowe można ocenić jako niskie
BLK "Peresvet". Numer egzekucji 2. Lasery gazowo-dynamiczne i chemiczne
Lasery gazowe dynamiczne i chemiczne można uznać za przestarzałe rozwiązanie. Ich główną wadą jest konieczność stosowania dużej liczby elementów eksploatacyjnych niezbędnych do utrzymania reakcji, co zapewnia odbiór promieniowania laserowego. Niemniej jednak to lasery chemiczne najbardziej rozwinęły się w rozwoju lat 70. - 80. XX wieku.
Podobno po raz pierwszy w ZSRR i USA uzyskano ciągłe moce promieniowania powyżej 1 megawata na laserach gazodynamicznych, których działanie opiera się na adiabatycznym chłodzeniu rozgrzanych mas gazu poruszających się z prędkością ponaddźwiękową.
W ZSRR od połowy lat 70. XX wieku opracowano lotniczy kompleks laserowy A-60 na bazie samolotu Ił-76MD, prawdopodobnie uzbrojonego w laser RD0600 lub jego odpowiednik. Początkowo kompleks był przeznaczony do zwalczania automatycznych balonów dryfujących. Jako broń miał być zainstalowany ciągły laser CO z dynamicznym gazem o mocy megawatowej, opracowany przez Biuro Projektowe Chimawtomatika (KBKhA). W ramach badań powstała rodzina próbek stołowych GDT o mocy promieniowania od 10 do 600 kW. Wadą GDT jest długa długość fali promieniowania wynosząca 10,6 μm, co zapewnia dużą rozbieżność dyfrakcji wiązki laserowej.
Jeszcze wyższe moce promieniowania uzyskano stosując lasery chemiczne oparte na fluorku deuteru oraz lasery tlenowo-jodowe (jodowe) (COIL). W szczególności w ramach programu Strategic Defense Initiative (SDI) w Stanach Zjednoczonych powstał laser chemiczny na fluorku deuteru o mocy kilku megawatów, w ramach amerykańskiej National Anti-Ballistic Missile Defense (NMD).), kompleks lotniczy Boeing ABL (AirBorne Laser) z laserem tlenowo-jodowym o mocy rzędu 1 megawata.
VNIIEF stworzył i przetestował najpotężniejszy na świecie impulsowy laser chemiczny do reakcji fluoru z wodorem (deuter), opracował powtarzalny laser impulsowy o energii promieniowania kilku kJ na impuls, częstotliwości powtarzania impulsów 1–4 Hz oraz rozbieżność promieniowania bliska granicy dyfrakcji i sprawność około 70% (najwyższa osiągnięta dla laserów).
W okresie od 1985 do 2005 roku. lasery zostały opracowane na niełańcuchowej reakcji fluoru z wodorem (deuter), gdzie jako substancję zawierającą fluor zastosowano sześciofluorek siarki SF6, dysocjujący w wyładowaniu elektrycznym (laser fotodysocjacyjny?). Aby zapewnić długotrwałą i bezpieczną pracę lasera w trybie powtarzalnej pulsacji stworzono instalacje z zamkniętym cyklem zmiany mieszaniny roboczej. Pokazano możliwość uzyskania rozbieżności promieniowania bliskiej granicy dyfrakcji, częstości powtarzania impulsów do 1200 Hz i średniej mocy promieniowania kilkuset watów.
Lasery gazowo-dynamiczne i chemiczne mają znaczną wadę, w większości rozwiązań konieczne jest zapewnienie uzupełnienia zapasu „amunicji”, który często składa się z drogich i toksycznych składników. Niezbędne jest również oczyszczenie gazów wyjściowych powstałych w wyniku działania lasera. Ogólnie rzecz biorąc, lasery gazowo-dynamiczne i chemiczne trudno nazwać skutecznym rozwiązaniem, dlatego większość krajów przeszła na rozwój laserów światłowodowych, na ciele stałym i ciekłych.
Jeśli mówimy o laserze opartym na niełańcuchowej reakcji fluoru z deuterem, dysocjującym w wyładowaniu elektrycznym, z zamkniętym cyklem zmiany mieszaniny roboczej, to w 2005 roku uzyskano moce rzędu 100 kW, jest to mało prawdopodobne że w tym czasie można je doprowadzić do poziomu megawatów.
W odniesieniu do Peresvet BLK kwestia zainstalowania na nim lasera gazowo-dynamicznego i chemicznego jest dość kontrowersyjna. Z jednej strony w Rosji zachodzą znaczące zmiany w zakresie tych laserów. W Internecie pojawiły się informacje o rozwoju ulepszonej wersji kompleksu lotniczego A 60 - A 60M z laserem o mocy 1 MW. Mówi się również o umieszczeniu kompleksu „Peresvet” na lotniskowcu”, który może być drugą stroną tego samego medalu. Oznacza to, że początkowo mogli stworzyć potężniejszy kompleks naziemny oparty na laserze gazowo-dynamicznym lub chemicznym, a teraz, podążając utartą ścieżką, zainstalować go na lotniskowcu.
Stworzenie „Peresvet” zostało przeprowadzone przez specjalistów z centrum jądrowego w Sarowie, w Rosyjskim Federalnym Centrum Jądrowym - Wszechrosyjskim Instytucie Fizyki Doświadczalnej (RFNC-VNIIEF), we wspomnianym już Instytucie Badań Fizyki Laserowej, który opracowuje m.in. lasery gazowo-dynamiczne i tlenowo-jodowe…
Z drugiej strony, cokolwiek by powiedzieć, lasery gazowo-dynamiczne i chemiczne są przestarzałymi rozwiązaniami technicznymi. Ponadto aktywnie krążą informacje o obecności źródła energii jądrowej w Peresvet BLK do zasilania lasera, a w Sarowie są bardziej zaangażowani w tworzenie najnowszych przełomowych technologii, często kojarzonych z energią jądrową.
Na podstawie powyższego można przyjąć, że prawdopodobieństwo realizacji Peresvet BLK w realizacji nr 2 w oparciu o lasery gazowo-dynamiczne i chemiczne można oszacować jako umiarkowane
Lasery z pompą jądrową
Pod koniec lat 60. w ZSRR rozpoczęto prace nad stworzeniem laserów o dużej mocy z pompą jądrową. Początkowo specjaliści z VNIIEF, I. A. E. Kurczatow i Instytut Fizyki Jądrowej Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego. Następnie dołączyli do nich naukowcy z MEPhI, VNIITF, IPPE i innych ośrodków. W 1972 r. VNIIEF wzbudził mieszaninę helu i ksenonu z fragmentami rozszczepienia uranu za pomocą reaktora pulsacyjnego VIR 2.
W latach 1974-1976. eksperymenty prowadzone są w reaktorze TIBR-1M, w którym moc promieniowania laserowego wynosiła około 1–2 kW. W 1975 roku na bazie reaktora impulsowego VIR-2 opracowano dwukanałową instalację laserową LUNA-2, która działała jeszcze w 2005 roku i być może nadal pracuje. W 1985 roku w zakładzie LUNA-2M po raz pierwszy na świecie pompowano laser neonowy.
We wczesnych latach 80. naukowcy z VNIIEF, aby stworzyć jądrowy element laserowy działający w trybie ciągłym, opracowali i wyprodukowali 4-kanałowy moduł laserowy LM-4. Układ jest wzbudzany strumieniem neutronów z reaktora BIGR. Czas trwania generowania jest określony przez czas trwania impulsu napromieniowania reaktora. Po raz pierwszy na świecie zademonstrowano w praktyce cw lasering w laserach z pompą jądrową oraz wykazano skuteczność metody poprzecznego obiegu gazu. Moc promieniowania lasera wynosiła około 100 W.
W 2001 roku jednostka LM-4 została zmodernizowana i otrzymała oznaczenie LM-4M/BIGR. Zademonstrowano pracę wieloelementowego laserowego urządzenia jądrowego w trybie ciągłym po 7 latach konserwacji obiektu bez wymiany elementów optycznych i paliwowych. Instalację LM-4 można uznać za prototyp reaktora-lasera (RL), posiadającego wszystkie jego właściwości, z wyjątkiem możliwości samopodtrzymującej się reakcji łańcuchowej jądrowej.
W 2007 roku zamiast modułu LM-4 oddano do użytku ośmiokanałowy moduł laserowy LM-8, w którym przewidziano sekwencyjne dodawanie czterech i dwóch kanałów laserowych.
Reaktor laserowy to autonomiczne urządzenie, które łączy funkcje systemu laserowego i reaktora jądrowego. Strefa aktywna reaktora laserowego to zestaw określonej liczby komórek laserowych umieszczonych w określony sposób w matrycy moderatora neutronowego. Liczba komórek laserowych może wahać się od setek do kilku tysięcy. Całkowita ilość uranu waha się od 5-7 kg do 40-70 kg, wymiary liniowe 2-5 m.
W VNIIEF dokonano wstępnych szacunków głównych parametrów energetycznych, jądrowo-fizycznych, technicznych i eksploatacyjnych różnych wersji reaktorów laserowych o mocy lasera od 100 kW i powyżej, pracujących od ułamków sekundy do trybu ciągłego. W wyrzutniach rozważaliśmy reaktory laserowe z akumulacją ciepła w rdzeniu reaktora, których czas trwania jest ograniczony dopuszczalnym nagrzewaniem się rdzenia (radar pojemności cieplnej) oraz radarem ciągłym z odprowadzaniem energii cieplnej poza rdzeń.
Przypuszczalnie reaktor laserowy o mocy lasera rzędu 1 MW powinien zawierać około 3000 ogniw laserowych.
W Rosji intensywne prace nad laserami z pompą jądrową prowadzono nie tylko w VNIIEF, ale także w Federalnym Państwowym Jednostkowym Przedsiębiorstwie „Państwowe Centrum Naukowe Federacji Rosyjskiej - Instytut Fizyki i Energetyki im. A. I. Leipunsky”, o czym świadczy patent RU 2502140 dotyczący stworzenia„ Instalacji laserowo-reaktorowej z bezpośrednim pompowaniem przez fragmenty rozszczepienia”.
Specjaliści z Państwowego Centrum Badawczego Federacji Rosyjskiej IPPE opracowali model energetyczny układu impulsowego reaktora-lasera - optycznego wzmacniacza kwantowego z pompą jądrową (OKUYAN).
Przywołując oświadczenie rosyjskiego wiceministra obrony Jurija Borysowa w ubiegłorocznym wywiadzie dla gazety Krasnaja Zvezda, można powiedzieć, że Peresvet BLK jest wyposażony nie w niewielki reaktor jądrowy, który zasila laser w energię elektryczną, ale w reaktor-laser, w którym energia rozszczepienia jest bezpośrednio zamieniana na promieniowanie laserowe.
Wątpliwości budzi jedynie wspomniana propozycja umieszczenia Peresveta BLK w samolocie. Bez względu na to, w jaki sposób zapewnisz niezawodność samolotu przewoźnika, zawsze istnieje ryzyko wypadku i katastrofy lotniczej z późniejszym rozproszeniem materiałów radioaktywnych. Możliwe jest jednak, że istnieją sposoby na zapobieganie rozprzestrzenianiu się materiałów radioaktywnych podczas upadku nośnika. Tak, i już mamy latający reaktor w pocisku samosterującym, petrel.
Na podstawie powyższego można przyjąć, że prawdopodobieństwo wdrożenia Peresvet BLK w wersji 3 w oparciu o laser z pompą jądrową można oszacować jako wysokie
Nie wiadomo, czy zainstalowany laser jest impulsowy czy ciągły. W drugim przypadku wątpliwy jest czas ciągłej pracy lasera oraz przerwy jakie muszą być wykonane pomiędzy trybami pracy. Miejmy nadzieję, że Peresvet BLK ma ciągły reaktor laserowy, którego czas pracy jest ograniczony tylko przez dopływ czynnika chłodniczego lub nieograniczony, jeśli chłodzenie jest zapewnione w inny sposób.
W tym przypadku wyjściową moc optyczną Peresvet BLK można oszacować w przedziale 1-3 MW z perspektywą zwiększenia do 5-10 MW. Trudno jest trafić w głowicę nuklearną nawet takim laserem, ale samolot, w tym bezzałogowy statek powietrzny, lub pocisk manewrujący jest całkiem niezły. Możliwe jest również pokonanie prawie każdego niechronionego statku kosmicznego na niskich orbitach i ewentualnie uszkodzenie wrażliwych elementów statku kosmicznego na wyższych orbitach.
Tym samym pierwszym celem dla Peresvet BLK mogą być czułe elementy optyczne amerykańskich satelitów ostrzegających przed atakiem rakietowym, które mogą działać jako element obrony przeciwrakietowej w przypadku niespodziewanego ataku rozbrajającego USA.
wnioski
Jak powiedzieliśmy na początku artykułu, istnieje dość duża liczba sposobów na uzyskanie promieniowania laserowego. Oprócz omówionych powyżej istnieją inne rodzaje laserów, które mogą być skutecznie wykorzystywane w sprawach wojskowych, na przykład laser na swobodnych elektronach, w którym można zmieniać długość fali w szerokim zakresie, aż do miękkiego promieniowania rentgenowskiego promieniowania i który po prostu potrzebuje dużej ilości energii elektrycznej wytwarzanej przez niewielki reaktor jądrowy. Taki laser jest aktywnie rozwijany w interesie marynarki wojennej USA. Jednak zastosowanie lasera na swobodnych elektronach w Peresvet BLK jest mało prawdopodobne, ponieważ obecnie praktycznie nie ma informacji o rozwoju laserów tego typu w Rosji, poza udziałem w Rosji w programie europejskiego promieniowania rentgenowskiego. laser na swobodnych elektronach.
Należy zrozumieć, że ocena prawdopodobieństwa zastosowania tego lub innego rozwiązania w Peresvet BLK jest podana raczej warunkowo: obecność tylko pośrednich informacji uzyskanych z otwartych źródeł nie pozwala na formułowanie wniosków o wysokim stopniu wiarygodności.
