Arme cu laser: tehnologii, istorie, stat, perspective. Partea 1
laser armă provoacă întotdeauna multe controverse. Unii o consideră o armă a viitorului, în timp ce alții neagă categoric probabilitatea ca exemple eficiente de astfel de arme să apară în viitorul apropiat. Oamenii s-au gândit la armele laser chiar înainte de apariția lor reală; să ne amintim de lucrarea clasică „Hiperboloidul inginerului Garin” de Alexei Tolstoi (desigur, lucrarea nu indică exact un laser, ci o armă apropiată de acesta în acțiune și consecințe). util).
Crearea unui laser adevărat în anii 50 și 60 ai secolului al XX-lea a ridicat din nou subiectul armelor laser. Timp de zeci de ani, a devenit un loc fix în filmele științifico-fantastice. Succesele reale au fost mult mai modeste. Da, laserele au ocupat o nișă importantă în sistemele de recunoaștere și desemnare a țintelor și sunt utilizate pe scară largă în industrie, dar puterea lor era încă insuficientă pentru a fi folosită ca mijloc de distrugere, iar caracteristicile lor de greutate și dimensiune erau inacceptabile. Cum au evoluat tehnologiile laser și cât de pregătite sunt pentru utilizare militară astăzi?
Primul laser funcțional a fost creat în 1960. Era un laser cu stare solidă pulsat, folosind rubin artificial. La momentul creării, acestea erau cele mai înalte tehnologii. În zilele noastre, un astfel de laser poate fi asamblat acasă, iar energia lui puls poate ajunge la 100 J.
Un laser cu azot este și mai simplu de implementat; nu necesită produse complexe achiziționate; poate funcționa chiar și pe azotul conținut în atmosferă. Dacă ai mâinile drepte, poate fi asamblat cu ușurință acasă.
Proces de auto-asamblare și demonstrație cu laser cu azot
De la crearea primului laser, au fost găsite un număr imens de moduri de a produce radiații laser. Există lasere cu stare solidă, lasere cu gaz, lasere colorante, lasere cu electroni liberi, lasere cu fibră, lasere cu semiconductor și alte lasere. Laserele diferă și prin metoda lor de excitare. De exemplu, în laserele cu gaz de diferite modele, mediul activ poate fi excitat de radiații optice, descărcare de curent electric, reacție chimică, pompare nucleară, pompare termică (lasere cu gaz dinamic, GDL). Apariția laserelor cu semiconductor a dat naștere laserelor de tip DPSS (Diode-pumped solid-state laser - diode-pumped solid-state laser).
Diverse modele laser fac posibilă producerea de radiații de ieșire de lungimi de undă diferite, de la raze X moi la radiații infraroșii. Laserele care emit raze X dure și laserele gamma sunt în curs de dezvoltare. Acest lucru vă permite să selectați un laser în funcție de problema rezolvată. 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 laserelor s-au îmbunătățit. Acest lucru este foarte clar vizibil în exemplul diodelor laser. În anii 90 ai secolului trecut, au apărut la vânzare pe scară largă pointerii laser cu o putere de 2-5 mW, în 2005-2010 era deja posibilă achiziționarea unui pointer laser de 200-300 mW, acum, în 2019, pointerii laser cu o putere optică de 7 Mar În Rusia, modulele de diode laser cu infraroșu cu ieșire de fibră optică și o putere optică de 350 W sunt disponibile în mod deschis spre vânzare.
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 laserelor de luptă, dar acestea, la rândul lor, sunt folosite pentru a pompa lasere eficiente cu stare solidă și cu fibre. În cazul diodelor laser, eficiența conversiei energiei electrice în energie optică poate fi de peste 50%; teoretic, se poate atinge o eficiență de peste 80%. Eficiența ridicată nu numai că reduce cerințele de alimentare, dar simplifică și răcirea echipamentelor laser.
Un element important al laserului este sistemul de focalizare a fasciculului - cu cât zona spotului de pe țintă este mai mică, cu atât puterea specifică care poate provoca daune este mai mare. Progresul în crearea sistemelor optice complexe și apariția de noi materiale optice de înaltă temperatură fac posibilă crearea unor sisteme de focalizare extrem de eficiente. Sistemul de focalizare și ghidare al laserului experimental american de luptă HEL include 127 de oglinzi, lentile și filtre.
O altă componentă importantă care face posibilă crearea de arme cu laser este dezvoltarea sistemelor de îndreptare și menținere a fasciculului pe țintă. Pentru a lovi ținte cu o lovitură „instantanee”, într-o fracțiune de secundă, este nevoie de putere gigawatt, dar crearea unor astfel de lasere și surse de energie pentru ele pe un șasiu mobil este o chestiune de viitor îndepărtat. În consecință, pentru a distruge ținte cu lasere cu o putere de sute de kilowați - zeci de megawați, este necesar să se păstreze punctul 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 o țintă cu un fascicul laser, conform sistemului de ghidare.
La tragerea la distanțe lungi, sistemul de ghidare trebuie să compenseze distorsiunile introduse de atmosferă, scop în care în sistemul de ghidare pot fi utilizate mai multe lasere în diverse scopuri, asigurând o ghidare precisă a laserului principal „de luptă” la țintă.
Ce lasere au primit o dezvoltare prioritară în domeniul armelor? Din cauza lipsei surselor puternice de pompare optică, laserele gaz-dinamice și chimice au devenit în primul rând astfel de surse.
La sfârșitul secolului al XX-lea, opinia publică a fost stârnită de programul american al Inițiativei de Apărare Strategică (SDI). Acest program a implicat desfășurarea de arme laser pe sol și în spațiu pentru a distruge rachetele balistice intercontinentale sovietice (ICBM). Pentru plasarea pe orbită, s-a planificat utilizarea laserelor cu pompare nucleară care emit în raze X sau lasere chimice cu o putere de până la 20 de megawați.
Programul SDI a întâmpinat numeroase dificultăți tehnice și a fost închis. În același timp, unele cercetări efectuate în cadrul programului au făcut posibilă obținerea de lasere destul 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 propulsie lichidă ancorată la 1 kilometru de laser. Ca urmare a iradierii de 12 secunde, pereții corpului rachetei și-au pierdut rezistența și au fost distruși de presiunea internă.
URSS a dezvoltat și lasere de luptă. În anii optzeci ai secolului XX, s-a lucrat pentru crearea platformei orbitale Skif cu un laser gaz-dinamic cu o putere de 100 kW. Prototipul la scară mare „Skif-DM” (navă spațială „Polyus”) a fost lansat pe orbita Pământului în 1987, dar din cauza unor erori nu a intrat pe orbita prevăzută și a fost scufundat de-a lungul unei traiectorii balistice în Oceanul Pacific. Prăbușirea URSS a pus capăt acestui proiect și proiectelor similare.
În URSS au fost efectuate cercetări pe scară largă asupra armelor cu laser, ca parte a programului Terra. Programul unui sistem de apărare antirachetă și antispațial zonal cu un element de lovire a fasciculului bazat pe arme cu laser de mare putere „Terra” a fost implementat din 1965 până în 1992. Conform datelor deschise, lasere gaz-dinamice, lasere cu stare solidă , fotodisociarea iodului exploziv și alte tipuri au fost dezvoltate în cadrul acestui program lasere.
Tot în URSS, de la mijlocul anilor 70 ai secolului XX, a fost dezvoltat complexul laser A-60 lansat pe aer, bazat pe aeronava Il-76MD. Inițial, complexul a fost destinat combaterii baloanelor automate în derivă. Arma urma să fie echipată cu un laser CO continuu cu gaz dinamic de clasă megawați dezvoltat de Biroul de proiectare Khimavtomatiki (KBHA).
Ca parte a testelor, a fost creată o familie de probe de banc GDL cu putere de radiație de la 10 la 600 kW. Se poate presupune că la momentul testării complexului A-60, pe acesta a fost instalat un laser de 100 kW.
Au fost efectuate câteva zeci de zboruri testând sistemul laser împotriva unui balon stratosferic situat la o altitudine de 30-40 km și împotriva țintei La-17. Unele surse indică faptul că complexul cu aeronava A-60 a fost creat ca o componentă laser de aviație a sistemului de apărare antirachetă în cadrul programului Terra-3.
În februarie 2010, mass-media a raportat reluarea lucrărilor la armele laser lansate în aer pe platforma Il-76MD-90A cu motoare PS-90A-76. Concern VKO „Almaz-Antey”, TANTK numit după G.M. Berieva și întreprinderea Khimpromavtomatika din Voronezh au primit sarcina de a crea un complex de aviație cu „un laser capabil să ardă prin corpurile aeronavelor, sateliților și rachetelor balistice”. Aeronava Il-76MD-90A, transformată în acest scop, a efectuat primul zbor în octombrie 2014 și a ajuns la Taganrog pe 24 noiembrie 2014 pentru a instala complexul laser. Dezvoltarea vehiculului și testarea acestuia la sol a continuat timp de doi ani, iar pe 4 octombrie 2016, presa a raportat începerea testelor de zbor ale succesorului A-60. După cum reiese din cuvintele ministrului adjunct al apărării al Federației Ruse Yuri Borisov, „experimentele de zbor sunt în desfășurare, ale căror rezultate confirmă corectitudinea deciziilor luate”.
Ce tipuri de lasere sunt cele mai promițătoare pentru aplicațiile militare în prezent? În ciuda tuturor avantajelor laserelor gazodinamice și chimice, acestea au dezavantaje semnificative: necesitatea componentelor consumabile, inerția de lansare (conform unor date, până la un minut), generarea semnificativă de căldură, dimensiuni mari și eliberarea componentelor uzate. a mediului activ. Astfel de lasere pot fi plasate numai pe suporturi mari.
În momentul de față, laserele cu stare solidă și cu fibre au cele mai mari perspective, pentru funcționarea cărora este necesar doar să le furnizeze suficientă putere. Marina SUA dezvoltă în mod activ tehnologia laser cu electroni liberi. Avantajele importante ale laserelor cu fibră includ scalabilitatea lor, de exemplu. capacitatea de a combina mai multe module pentru a obține mai multă putere. Scalabilitatea inversă este, de asemenea, importantă; dacă se creează un laser cu stare solidă cu o putere de 300 kW, atunci pe baza acestuia poate fi creat cu siguranță un laser mai mic, cu o putere de, de exemplu, 30 kW.
Care este situația laserelor cu fibră și cu stare solidă în 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 ruse NTO IRE-Polyus. În prezent, compania-mamă IPG Photonics este înregistrată în SUA. În ciuda faptului că unul dintre cele mai mari site-uri de producție ale IPG Photonics este situat în Rusia (Fryazino, regiunea Moscova), compania operează în cadrul legislației SUA și laserele sale nu pot fi utilizate în forțele armate ale Federației Ruse, inclusiv în compania trebuie să respecte sancțiunile impuse Rusiei.
Cu toate acestea, capacitățile laserelor cu fibră produse de IPG Photonics sunt extrem de ridicate. Laserele cu fibră cu undă continuă de mare putere ale IPG au o gamă de putere de la 1 kW la 500 kW, precum și o gamă largă de lungimi de undă, eficiența conversiei energiei electrice în energie optică atinge 50%. Parametrii de divergență ai laserelor cu fibră IPG sunt cu mult superiori altor lasere de mare putere.
Există alți dezvoltatori și producători de lasere moderne cu fibră de mare putere și cu stare solidă în Rusia? Judecând după mostre comerciale, nr.
Un producător autohton din segmentul industrial oferă lasere cu gaz cu o putere maximă de zeci de kW. De exemplu, în 2001, compania Laser Systems a introdus un laser cu oxigen-iod de 10 kW cu o eficiență chimică care depășește 32%, care este cea mai promițătoare sursă autonomă compactă de radiații laser puternice de acest tip. Teoretic, laserele cu oxigen-iod pot atinge puteri de până la un megawatt.
În același timp, nu se poate exclude complet faptul că oamenii de știință autohtoni au reușit să facă o descoperire într-o altă direcție de a crea lasere de mare putere, bazate pe o înțelegere profundă a fizicii proceselor laser.
În 2018, președintele rus Vladimir Putin a anunțat complexul laser Peresvet, conceput pentru a rezolva problemele de apărare antirachetă și pentru a distruge vehiculele orbitale inamice. Datele despre complexul Peresvet sunt clasificate, inclusiv tipul de laser (lasere?) folosit și puterea optică.
Se poate presupune că cel mai probabil candidat pentru instalare în acest complex este un laser gaz-dinamic, un descendent al laserului fiind dezvoltat pentru programul A-60. În acest caz, puterea optică a complexului laser „Peresvet” poate fi de 200-400 de kilowați, într-un scenariu optimist de până la 1 megawatt. Laserul oxigen-iod menționat anterior poate fi considerat un alt candidat.
Pe baza acestui fapt, pe partea laterală a cabinei vehiculului principal al complexului Peresvet există probabil amplasate secvențial - un generator de curent electric diesel sau pe benzină, un compresor, un compartiment de depozitare pentru componente chimice, un laser cu sistem de răcire, și un sistem de ghidare cu fascicul laser. Nu există niciun radar sau radar de detectare a țintei vizibil nicăieri, ceea ce sugerează desemnarea țintei externe.
În orice caz, aceste ipoteze se pot dovedi a fi false, atât din cauza posibilității dezvoltatorilor autohtoni de a crea lasere fundamental noi, cât și din cauza lipsei de informații fiabile cu privire la puterea optică a complexului Peresvet. În special, în presă s-au scurs informații despre prezența unui reactor nuclear de dimensiuni mici în complexul Peresvet ca sursă de energie. Dacă acesta este într-adevăr cazul, atunci configurația caracteristicilor complexe și posibile poate fi complet diferită.
De câtă putere are nevoie un laser pentru ca acesta să fie folosit eficient în scopuri militare ca mijloc de distrugere? Acest lucru depinde în mare măsură de intervalul așteptat de utilizare și de natura țintelor care sunt lovite, precum și de metoda de lovire a acestora.
Complexul de autoapărare de la bordul Vitebsk include o stație activă de bruiaj L-370-3S. Acesta contracarează rachetele inamice care sosesc cu capete de orientare termică, orbindu-le cu radiații laser infraroșii. Ținând cont de dimensiunile stației de bruiaj activ L-370-3S, puterea emițătorului laser este de maximum câteva zeci de wați. Acest lucru nu este suficient pentru a distruge capul de orientare termică al rachetei, dar este suficient pentru a provoca orbire temporară.
În timpul testelor complexului A-60 cu un laser de 100 kW, ținte L-17 au fost lovite, reprezentând un analog al unui avion cu reacție. Raza de distrugere este necunoscută, se poate presupune că a fost de aproximativ 5-10 km.
Exemple de teste de sisteme laser străine:
În timpul testelor sistemului american de laser Boeing YAL-1, rachetele balistice țintă au fost distruse. O rachetă țintă este cu un motor de rachetă lichid, a doua este propulsor solid, raza de tragere în timpul testării a fost de aproximativ 100 km.
La locul de testare din Schrobenhausen, Rheinmetall a testat un sistem laser de 20 kW care distruge un vehicul aerian fără pilot (UAV) la o distanță de 500 de metri în 3,39 secunde.
Un vehicul blindat de luptă Stryker al armatei americane echipat cu un laser mobil de înaltă energie (MEHEL) de 5 kW a lovit un UAV mic la terenul de antrenament Grafenwoehr din Germania (Bavaria)
În timpul a peste 100 de teste ale sistemului de apărare antirachetă cu laser israelian „Keren Barzel” în aprilie 2014, sistemul a atins 90% dintre ținte (mine, obuze, UAV) și a arătat funcționalitate (Proof Of Concept), au fost efectuate peste 100 de teste. . Puterea laserului folosit este de câteva zeci de kilowați.
Compania Boeing, împreună cu armata SUA, a testat promițătorul laser de luptă HEL MD. În ciuda vremii nefavorabile - vânturi puternice, ploaie și ceață - unitatea de 10 kilowați a lovit cu succes mai multe ținte aeriene la baza Eglin Air Force din Florida".
Testul anterior al complexului a fost efectuat în 2013 la locul de testare White Sands, New Mexico. Apoi laserul a lovit peste 90 de obuze de mortar și mai multe UAV-uri. În total, peste două teste, HEL MD a lovit 150 de ținte aeriene, inclusiv obuze de mortar de 60 mm și UAV. Compania intenționează să crească puterea complexului la 50-60 kW și să îmbunătățească sistemul de alimentare cu energie pentru instalația laser.
[
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 neghidate, obuzele și muniția ghidată cu precizie la o distanță de 5-10 kilometri, este necesar un laser cu o putere de 20-100 kW;
— pentru a distruge ținte precum o aeronavă sau o rachetă la o rază de acțiune 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 apropiat. Ce tipuri de arme laser ar putea fi folosite în viitorul apropiat de către forțele aeriene, forțele terestre și flota, vom lua în considerare în continuarea acestui articol.
Crearea unui laser adevărat în anii 50 și 60 ai secolului al XX-lea a ridicat din nou subiectul armelor laser. Timp de zeci de ani, a devenit un loc fix în filmele științifico-fantastice. Succesele reale au fost mult mai modeste. Da, laserele au ocupat o nișă importantă în sistemele de recunoaștere și desemnare a țintelor și sunt utilizate pe scară largă în industrie, dar puterea lor era încă insuficientă pentru a fi folosită ca mijloc de distrugere, iar caracteristicile lor de greutate și dimensiune erau inacceptabile. Cum au evoluat tehnologiile laser și cât de pregătite sunt pentru utilizare militară astăzi?
Primul laser funcțional a fost creat în 1960. Era un laser cu stare solidă pulsat, folosind rubin artificial. La momentul creării, acestea erau cele mai înalte tehnologii. În zilele noastre, un astfel de laser poate fi asamblat acasă, iar energia lui puls poate ajunge la 100 J.
Schema primului laser rubin artificial
Un laser de casă pe un rubin artificial cu o energie a impulsului de 5 J și o monedă trasă prin șapte impulsuri ale acestui laser, laserul a fost construit de @Laserbuilder, ei plănuiesc să creeze un laser similar cu o energie a impulsului de până la 100 J
Un laser cu azot este și mai simplu de implementat; nu necesită produse complexe achiziționate; poate funcționa chiar și pe azotul conținut în atmosferă. Dacă ai mâinile drepte, poate fi asamblat cu ușurință acasă.
Laser cu azot de casă realizat de Jarrod Kinsey
Proces de auto-asamblare și demonstrație cu laser cu azot
De la crearea primului laser, au fost găsite un număr imens de moduri de a produce radiații laser. Există lasere cu stare solidă, lasere cu gaz, lasere colorante, lasere cu electroni liberi, lasere cu fibră, lasere cu semiconductor și alte lasere. Laserele diferă și prin metoda lor de excitare. De exemplu, în laserele cu gaz de diferite modele, mediul activ poate fi excitat de radiații optice, descărcare de curent electric, reacție chimică, pompare nucleară, pompare termică (lasere cu gaz dinamic, GDL). Apariția laserelor cu semiconductor a dat naștere laserelor de tip DPSS (Diode-pumped solid-state laser - diode-pumped solid-state laser).
Diverse modele laser fac posibilă producerea de radiații de ieșire de lungimi de undă diferite, de la raze X moi la radiații infraroșii. Laserele care emit raze X dure și laserele gamma sunt în curs de dezvoltare. Acest lucru vă permite să selectați un laser în funcție de problema rezolvată. 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 laserelor s-au îmbunătățit. Acest lucru este foarte clar vizibil în exemplul diodelor laser. În anii 90 ai secolului trecut, au apărut la vânzare pe scară largă pointerii laser cu o putere de 2-5 mW, în 2005-2010 era deja posibilă achiziționarea unui pointer laser de 200-300 mW, acum, în 2019, pointerii laser cu o putere optică de 7 Mar În Rusia, modulele de diode laser cu infraroșu cu ieșire de fibră optică și o putere optică de 350 W sunt disponibile în mod deschis spre vânzare.
Indicator laser cu putere optică 7 W, lungime de undă 445 nm
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 laserelor de luptă, dar acestea, la rândul lor, sunt folosite pentru a pompa lasere eficiente cu stare solidă și cu fibre. În cazul diodelor laser, eficiența conversiei energiei electrice în energie optică poate fi de peste 50%; teoretic, se poate atinge o eficiență de peste 80%. Eficiența ridicată nu numai că reduce cerințele de alimentare, dar simplifică și răcirea echipamentelor laser.
Un element important al laserului este sistemul de focalizare a fasciculului - cu cât zona spotului de pe țintă este mai mică, cu atât puterea specifică care poate provoca daune este mai mare. Progresul în crearea sistemelor optice complexe și apariția de noi materiale optice de înaltă temperatură fac posibilă crearea unor sisteme de focalizare extrem de eficiente. Sistemul de focalizare și ghidare al laserului experimental american de luptă HEL include 127 de oglinzi, lentile și filtre.
O altă componentă importantă care face posibilă crearea de arme cu laser este dezvoltarea sistemelor de îndreptare și menținere a fasciculului pe țintă. Pentru a lovi ținte cu o lovitură „instantanee”, într-o fracțiune de secundă, este nevoie de putere gigawatt, dar crearea unor astfel de lasere și surse de energie pentru ele pe un șasiu mobil este o chestiune de viitor îndepărtat. În consecință, pentru a distruge ținte cu lasere cu o putere de sute de kilowați - zeci de megawați, este necesar să se păstreze punctul 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 o țintă cu un fascicul laser, conform sistemului de ghidare.
La tragerea la distanțe lungi, sistemul de ghidare trebuie să compenseze distorsiunile introduse de atmosferă, scop în care în sistemul de ghidare pot fi utilizate mai multe lasere în diverse scopuri, asigurând o ghidare precisă a laserului principal „de luptă” la țintă.
Ce lasere au primit o dezvoltare prioritară în domeniul armelor? Din cauza lipsei surselor puternice de pompare optică, laserele gaz-dinamice și chimice au devenit în primul rând astfel de surse.
La sfârșitul secolului al XX-lea, opinia publică a fost stârnită de programul american al Inițiativei de Apărare Strategică (SDI). Acest program a implicat desfășurarea de arme laser pe sol și în spațiu pentru a distruge rachetele balistice intercontinentale sovietice (ICBM). Pentru plasarea pe orbită, s-a planificat utilizarea laserelor cu pompare nucleară care emit în raze X sau lasere chimice cu o putere de până la 20 de megawați.
Programul SDI a întâmpinat numeroase dificultăți tehnice și a fost închis. În același timp, unele cercetări efectuate în cadrul programului au făcut posibilă obținerea de lasere destul 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 propulsie lichidă ancorată la 1 kilometru de laser. Ca urmare a iradierii de 12 secunde, pereții corpului rachetei și-au pierdut rezistența și au fost distruși de presiunea internă.
URSS a dezvoltat și lasere de luptă. În anii optzeci ai secolului XX, s-a lucrat pentru crearea platformei orbitale Skif cu un laser gaz-dinamic cu o putere de 100 kW. Prototipul la scară mare „Skif-DM” (navă spațială „Polyus”) a fost lansat pe orbita Pământului în 1987, dar din cauza unor erori nu a intrat pe orbita prevăzută și a fost scufundat de-a lungul unei traiectorii balistice în Oceanul Pacific. Prăbușirea URSS a pus capăt acestui proiect și proiectelor similare.
Nava spațială Polyus (Skif-DM) pe vehiculul de lansare super-greu Energia
În URSS au fost efectuate cercetări pe scară largă asupra armelor cu laser, ca parte a programului Terra. Programul unui sistem de apărare antirachetă și antispațial zonal cu un element de lovire a fasciculului bazat pe arme cu laser de mare putere „Terra” a fost implementat din 1965 până în 1992. Conform datelor deschise, lasere gaz-dinamice, lasere cu stare solidă , fotodisociarea iodului exploziv și alte tipuri au fost dezvoltate în cadrul acestui program lasere.
Laserele AZH-4T și AZH-5T din complexul Terra-3
Tot în URSS, de la mijlocul anilor 70 ai secolului XX, a fost dezvoltat complexul laser A-60 lansat pe aer, bazat pe aeronava Il-76MD. Inițial, complexul a fost destinat combaterii baloanelor automate în derivă. Arma urma să fie echipată cu un laser CO continuu cu gaz dinamic de clasă megawați dezvoltat de Biroul de proiectare Khimavtomatiki (KBHA).
Ca parte a testelor, a fost creată o familie de probe de banc GDL cu putere de radiație de la 10 la 600 kW. Se poate presupune că la momentul testării complexului A-60, pe acesta a fost instalat un laser de 100 kW.
Au fost efectuate câteva zeci de zboruri testând sistemul laser împotriva unui balon stratosferic situat la o altitudine de 30-40 km și împotriva țintei La-17. Unele surse indică faptul că complexul cu aeronava A-60 a fost creat ca o componentă laser de aviație a sistemului de apărare antirachetă în cadrul programului Terra-3.
Complexul laser aeropurtat A-60
În februarie 2010, mass-media a raportat reluarea lucrărilor la armele laser lansate în aer pe platforma Il-76MD-90A cu motoare PS-90A-76. Concern VKO „Almaz-Antey”, TANTK numit după G.M. Berieva și întreprinderea Khimpromavtomatika din Voronezh au primit sarcina de a crea un complex de aviație cu „un laser capabil să ardă prin corpurile aeronavelor, sateliților și rachetelor balistice”. Aeronava Il-76MD-90A, transformată în acest scop, a efectuat primul zbor în octombrie 2014 și a ajuns la Taganrog pe 24 noiembrie 2014 pentru a instala complexul laser. Dezvoltarea vehiculului și testarea acestuia la sol a continuat timp de doi ani, iar pe 4 octombrie 2016, presa a raportat începerea testelor de zbor ale succesorului A-60. După cum reiese din cuvintele ministrului adjunct al apărării al Federației Ruse Yuri Borisov, „experimentele de zbor sunt în desfășurare, ale căror rezultate confirmă corectitudinea deciziilor luate”.
Ce tipuri de lasere sunt cele mai promițătoare pentru aplicațiile militare în prezent? În ciuda tuturor avantajelor laserelor gazodinamice și chimice, acestea au dezavantaje semnificative: necesitatea componentelor consumabile, inerția de lansare (conform unor date, până la un minut), generarea semnificativă de căldură, dimensiuni mari și eliberarea componentelor uzate. a mediului activ. Astfel de lasere pot fi plasate numai pe suporturi mari.
În momentul de față, laserele cu stare solidă și cu fibre au cele mai mari perspective, pentru funcționarea cărora este necesar doar să le furnizeze suficientă putere. Marina SUA dezvoltă în mod activ tehnologia laser cu electroni liberi. Avantajele importante ale laserelor cu fibră includ scalabilitatea lor, de exemplu. capacitatea de a combina mai multe module pentru a obține mai multă putere. Scalabilitatea inversă este, de asemenea, importantă; dacă se creează un laser cu stare solidă cu o putere de 300 kW, atunci pe baza acestuia poate fi creat cu siguranță un laser mai mic, cu o putere de, de exemplu, 30 kW.
Care este situația laserelor cu fibră și cu stare solidă în 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 ruse NTO IRE-Polyus. În prezent, compania-mamă IPG Photonics este înregistrată în SUA. În ciuda faptului că unul dintre cele mai mari site-uri de producție ale IPG Photonics este situat în Rusia (Fryazino, regiunea Moscova), compania operează în cadrul legislației SUA și laserele sale nu pot fi utilizate în forțele armate ale Federației Ruse, inclusiv în compania trebuie să respecte sancțiunile impuse Rusiei.
Cu toate acestea, capacitățile laserelor cu fibră produse de IPG Photonics sunt extrem de ridicate. Laserele cu fibră cu undă continuă de mare putere ale IPG au o gamă de putere de la 1 kW la 500 kW, precum și o gamă largă de lungimi de undă, eficiența conversiei energiei electrice în energie optică atinge 50%. Parametrii de divergență ai laserelor cu fibră IPG sunt cu mult superiori altor lasere de mare putere.
Laser cu fibră YLS de 100 kW de la IPG Photonics, niveluri de putere de până la 500 kW disponibile la cerere
Există alți dezvoltatori și producători de lasere moderne cu fibră de mare putere și cu stare solidă în Rusia? Judecând după mostre comerciale, nr.
Un producător autohton din segmentul industrial oferă lasere cu gaz cu o putere maximă de zeci de kW. De exemplu, în 2001, compania Laser Systems a introdus un laser cu oxigen-iod de 10 kW cu o eficiență chimică care depășește 32%, care este cea mai promițătoare sursă autonomă compactă de radiații laser puternice de acest tip. Teoretic, laserele cu oxigen-iod pot atinge puteri de până la un megawatt.
În același timp, nu se poate exclude complet faptul că oamenii de știință autohtoni au reușit să facă o descoperire într-o altă direcție de a crea lasere de mare putere, bazate pe o înțelegere profundă a fizicii proceselor laser.
În 2018, președintele rus Vladimir Putin a anunțat complexul laser Peresvet, conceput pentru a rezolva problemele de apărare antirachetă și pentru a distruge vehiculele orbitale inamice. Datele despre complexul Peresvet sunt clasificate, inclusiv tipul de laser (lasere?) folosit și puterea optică.
Se poate presupune că cel mai probabil candidat pentru instalare în acest complex este un laser gaz-dinamic, un descendent al laserului fiind dezvoltat pentru programul A-60. În acest caz, puterea optică a complexului laser „Peresvet” poate fi de 200-400 de kilowați, într-un scenariu optimist de până la 1 megawatt. Laserul oxigen-iod menționat anterior poate fi considerat un alt candidat.
Pe baza acestui fapt, pe partea laterală a cabinei vehiculului principal al complexului Peresvet există probabil amplasate secvențial - un generator de curent electric diesel sau pe benzină, un compresor, un compartiment de depozitare pentru componente chimice, un laser cu sistem de răcire, și un sistem de ghidare cu fascicul laser. Nu există niciun radar sau radar de detectare a țintei vizibil nicăieri, ceea ce sugerează desemnarea țintei externe.
Complexul de laser "Peresvet"
În orice caz, aceste ipoteze se pot dovedi a fi false, atât din cauza posibilității dezvoltatorilor autohtoni de a crea lasere fundamental noi, cât și din cauza lipsei de informații fiabile cu privire la puterea optică a complexului Peresvet. În special, în presă s-au scurs informații despre prezența unui reactor nuclear de dimensiuni mici în complexul Peresvet ca sursă de energie. Dacă acesta este într-adevăr cazul, atunci configurația caracteristicilor complexe și posibile poate fi complet diferită.
De câtă putere are nevoie un laser pentru ca acesta să fie folosit eficient în scopuri militare ca mijloc de distrugere? Acest lucru depinde în mare măsură de intervalul așteptat de utilizare și de natura țintelor care sunt lovite, precum și de metoda de lovire a acestora.
Complexul de autoapărare de la bordul Vitebsk include o stație activă de bruiaj L-370-3S. Acesta contracarează rachetele inamice care sosesc cu capete de orientare termică, orbindu-le cu radiații laser infraroșii. Ținând cont de dimensiunile stației de bruiaj activ L-370-3S, puterea emițătorului laser este de maximum câteva zeci de wați. Acest lucru nu este suficient pentru a distruge capul de orientare termică al rachetei, dar este suficient pentru a provoca orbire temporară.
Stație de bruiaj activ L-370-3S
În timpul testelor complexului A-60 cu un laser de 100 kW, ținte L-17 au fost lovite, reprezentând un analog al unui avion cu reacție. Raza de distrugere este necunoscută, se poate presupune că a fost de aproximativ 5-10 km.
Exemple de teste de sisteme laser străine:
În timpul testelor sistemului american de laser Boeing YAL-1, rachetele balistice țintă au fost distruse. O rachetă țintă este cu un motor de rachetă lichid, a doua este propulsor solid, raza de tragere în timpul testării a fost de aproximativ 100 km.
La locul de testare din Schrobenhausen, Rheinmetall a testat un sistem laser de 20 kW care distruge un vehicul aerian fără pilot (UAV) la o distanță de 500 de metri în 3,39 secunde.
Un vehicul blindat de luptă Stryker al armatei americane echipat cu un laser mobil de înaltă energie (MEHEL) de 5 kW a lovit un UAV mic la terenul de antrenament Grafenwoehr din Germania (Bavaria)
În timpul a peste 100 de teste ale sistemului de apărare antirachetă cu laser israelian „Keren Barzel” în aprilie 2014, sistemul a atins 90% dintre ținte (mine, obuze, UAV) și a arătat funcționalitate (Proof Of Concept), au fost efectuate peste 100 de teste. . Puterea laserului folosit este de câteva zeci de kilowați.
Compania Boeing, împreună cu armata SUA, a testat promițătorul laser de luptă HEL MD. În ciuda vremii nefavorabile - vânturi puternice, ploaie și ceață - unitatea de 10 kilowați a lovit cu succes mai multe ținte aeriene la baza Eglin Air Force din Florida".
Testul anterior al complexului a fost efectuat în 2013 la locul de testare White Sands, New Mexico. Apoi laserul a lovit peste 90 de obuze de mortar și mai multe UAV-uri. În total, peste două teste, HEL MD a lovit 150 de ținte aeriene, inclusiv obuze de mortar de 60 mm și UAV. Compania intenționează să crească puterea complexului la 50-60 kW și să îmbunătățească sistemul de alimentare cu energie pentru instalația laser.
Laser de luptă HEL MD
[
Teste ale laserului de luptă HEL MD
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 neghidate, obuzele și muniția ghidată cu precizie la o distanță de 5-10 kilometri, este necesar un laser cu o putere de 20-100 kW;
— pentru a distruge ținte precum o aeronavă sau o rachetă la o rază de acțiune 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 apropiat. Ce tipuri de arme laser ar putea fi folosite în viitorul apropiat de către forțele aeriene, forțele terestre și flota, vom lua în considerare în continuarea acestui articol.
informații