Plasma în afacerile militare: oportunități și probleme
Flacăra din timpul arderii unei încărcături de propulsor este un caz special de plasmă. Fotografie realizată de Ministerul rus al Apărării
Diferite arme bazate pe gaz ionizat - plasmă - au fost mult timp ferm înrădăcinate în science fiction. În realitate, plasma este încă folosită doar sub anumite forme și nu vorbim despre o super-arma fantastică, ci despre efecte și mijloace familiare. Cu toate acestea, țările lider continuă cercetările și lucrările necesare privind așa-numitele arme. noi principii fizice. Datorită acestui fapt, situația se poate schimba în viitor.
Factorul de deteriorare
Să ne amintim că plasma este a patra stare a materiei și este un gaz parțial sau complet ionizat cu un număr aproape egal de particule încărcate pozitiv și negativ. Plasma se caracterizează prin temperatură ridicată (după standardele condițiilor normale), strălucire, radiații electromagnetice și alte semne. În natură, plasma se găsește în stele și spațiul interstelar, sub formă de fulger etc. Plasma creată artificial este prezentă în dispozitive de diferite clase, de la lămpi de uz casnic până la reactoare termonucleare.
Este curios că plasma a fost prezentă în afacerile militare încă din cele mai vechi timpuri, deși cu anumite rezerve. Astfel, o varietate de sisteme și mijloace incendiare, de la săgețile aprinse ale antichității până la aruncătoarele de flăcări moderne, creează o flacără - de fapt o plasmă la temperatură scăzută. Când un exploziv este detonat, are loc o fulgerare, creată și de gazul ionizat.
Rezervorul ucrainean este expus la plasmă la temperatură scăzută sau, cu alte cuvinte, arde. Foto Lostarmour.info
În aceste cazuri vorbim de plasmă la temperatură joasă. În același timp, are o energie destul de mare și tinde să o transfere în substanța din jur, ceea ce duce la incendiu sau detonarea acesteia din urmă. Rezultatul unor astfel de procese este înfrângerea țintei, provocând una sau alta daune.
Cea mai frapantă manifestare a plasmei în afacerile militare în toate sensurile este fulgerul unei explozii nucleare/termonucleare. În timpul fisiunii sau fuziunii nucleelor, se eliberează energie colosală, care afectează părțile focoasei, aerul înconjurător și suprafața subiacentă. Sub influența acestei energii, substanța intră în stare gazoasă și este ionizată. Norul de plasmă rezultat creează radiații luminoase - unul dintre principalii factori dăunători ai unei explozii nucleare. Puterea de radiație în domeniul vizibil și dincolo este suficientă pentru a aprinde obiectele aflate la o distanță considerabilă de punctul de explozie și pentru a provoca alte daune la o distanță mai mare.
Teaca de plasma
Trebuie remarcat faptul că în afacerile militare plasma este prezentă nu numai ca un fel de armă. Cu câteva decenii în urmă, a devenit o provocare suplimentară pentru designerii de rachete și rachete. aviaţie tehnologie. Cu toate acestea, mai târziu au învățat să se ocupe de această problemă și s-a încercat și să pună în slujba lor un fenomen fizic complex.
Detonarea armei nucleare RDS-6; strălucirea se datorează prezenței plasmei în nor. Fotografie a Ministerului Apărării al URSS
Este bine cunoscut faptul că atunci când o aeronavă se mișcă cu viteză mare, suprafața ei și aerul din jur se încălzesc din cauza frecării unul față de celălalt. În timpul zborului hipersonic, temperatura aerului poate atinge mii de grade, drept urmare se transformă într-o stare de plasmă. Drept urmare, aeronava ajunge în așa-numitul. cocon de plasmă, care se menține până când viteza de zbor scade sub o anumită limită.
Stratul de plasmă din jurul corpului impune cerințe speciale asupra designului aeronavei - trebuie să reziste la sarcinile mecanice și termice așteptate. Pentru a crea și fabrica un astfel de produs este necesară o bază științifică și tehnologică serioasă, care să acopere domeniile științei materialelor, designului, aerodinamicii etc.
Apar cerințe speciale pentru echipamentul de bord al aeronavei. Carcasa cu plasmă protejează semnalele radio, făcându-l să-și piardă capacitatea de a comunica cu sisteme externe și, de asemenea, nu poate utiliza anumite tipuri de navigație și ghidare. În acest sens, sunt necesare echipamente autonome cu performanțe ridicate. Cu toate acestea, există rapoarte fragmentare privind soluțiile la problemele de izolare. Se presupune că aeronavele hipersonice moderne pot comunica și pot efectua homing.
Coconul cu plasmă simplifică detectarea și urmărirea aeronavei. Un nor de gaz ionizat în jurul unui obiect hipersonic poate fi detectat prin supraveghere radar sau în infraroșu. În plus, în spatele aeronavei rămâne o dâră de plasmă și aer cald, care poate fi detectată și de echipamente adecvate. Cu toate acestea, ușurința detectării unei rachete sau a unui focos nu garantează interceptarea în timp util a acesteia - o viteză mare de zbor va reduce drastic timpul de reacție permis pentru apărarea aeriană și apărarea antirachetă.
Reprezentare schematică a unității de luptă de planare Avangard într-un cocon de plasmă. Grafică a Ministerului Apărării al Federației Ruse
Din câte știm, țările lider au studiat posibilitatea de a folosi un cocon de plasmă în avantajul lor. În special, circulă zvonuri despre dezvoltarea unor generatoare speciale de plasmă care ar trebui să afecteze vizibilitatea avioanelor sau a altor aeronave. Nu se știe dacă astfel de proiecte există, cât de mult au progresat și pe ce principii funcționează.
Tehnologia spațială
De la sfârșitul anilor cincizeci, țările lider au lucrat la crearea unui motor de rachetă folosind gaz ionizat. La începutul anilor şaizeci, primele rezultate ale acestor programe au fost testate pe bancuri de testare, iar până la mijlocul deceniului au început testele în spațiul cosmic. În viitor, așa-numitul Motoarele cu plasmă au devenit destul de răspândite și sunt folosite și astăzi.
Conceptul unui astfel de sistem de propulsie este destul de simplu. Folosind un set de magneți și dispozitive electrice, fluidul de lucru gazos este încălzit și ionizat. Deja în anii șaizeci, se putea obține temperaturi ale plasmei de ordinul a 30°K și viteza de curgere a acesteia de 000-15 km/s. Motorul cu plasmă este inferior altor instalații în ceea ce privește forța maximă, dar le depășește în ceea ce privește timpul de funcționare.
Motoarele cu plasmă și sistemele de propulsie electrică în general sunt utilizate pe scară largă pe o varietate de nave spațiale, inclusiv. pe echipament militar. Astfel de produse sunt cele mai eficiente ca motoarele de manevră, care necesită precizie ridicată și tracțiune limitată.
Funcționarea unui motor de rachetă cu plasmă. Fotografie de la NASA
Plasmă neletală
O opțiune interesantă pentru utilizarea plasmei a fost propusă în Statele Unite în trecut. S-a propus să se obțină folosind un laser de putere suficientă și să-l folosească pentru a provoca daune limitate și controlate țintei. Ulterior, această idee a fost implementată în mai multe proiecte experimentale care au fost aduse la încercare. Cu toate acestea, niciunul dintre aceste proiecte nu a progresat dincolo de testele în laborator sau pe locul de testare.
În fazele incipiente ale dezvoltării laserului arme Au fost explorate diferite metode de influențare a țintei. În special, a fost studiată posibilitatea de a deteriora obiecte cu impulsuri scurte și puternice. Astfel de studii au arătat că, cu anumite combinații de putere a fasciculului, durata impulsului și materialul țintă, stratul exterior al țintei se evaporă literalmente, incl. cu formare de plasmă și efecte suplimentare corespunzătoare.
Ei au decis să studieze acest principiu în contextul sistemelor neletale. Pe parcursul anilor nouăzeci și două mii de ani, mai multe organizații au dezvoltat succesiv produse Pulsed Impulsive Kill Laser (PIKL), Pulsed Chemical Laser (PCL), Pulsed Energy Projectile (PEP) etc. cu diferite caracteristici tehnice şi principii generale de funcţionare. În zeci au apărut și alte produse, dintre care cel mai nou a fost complexul SCUPLS (Scalable Compact Ultra-Short Pulse Laser System).
Complex experimental non-letal laser PEP. Fotografie de Departamentul Apărării al SUA
Principiul de funcționare al sistemelor PIKL, PCL etc. a fost destul de simplu. Raza sau fasciculele laser trebuiau focalizate direct în fața țintei. Un impuls scurt, de mare putere, ar ioniza aerul la punctul focal și l-ar transforma în plasmă. Norul de gaz rezultat ar putea afecta o persoană sau un alt obiect. Au fost practic excluse rănirea și daunele directe, dar radiațiile electromagnetice din plasmă ar fi trebuit să creeze dureri severe.
Toate proiectele au folosit același principiu de funcționare, care a variat ușor în funcție de rezultatele testelor. În plus, produsele diferă în ceea ce privește tipurile și parametrii laserelor utilizate. În special, în proiectele ulterioare au găsit lungimea de undă și puterea optime care dau efectul dorit și reduc riscurile pentru sănătatea persoanei țintă. Cu toate acestea, astfel de sisteme au fost criticate din punct de vedere umanist și până acum munca s-a oprit efectiv.
Vechi noi principii
Astfel, plasma a fost mult timp folosită pe scară largă în afacerile militare, dar numai în manifestările sale individuale. În primul rând, se folosește sub formă de incendiu provocat de cea mai simplă muniție incendiară sau de radiația ușoară a unei explozii nucleare. În plus, motoarele de rachete cu plasmă pentru tehnologia spațială au existat și au fost folosite de câteva decenii. Apoi armele au început să se confrunte cu problema coconului cu plasmă, care impune cerințe speciale de proiectare.
În general, subiectul gazului plasmatic ionizat a fost bine studiat și există diverse idei și dezvoltări pentru utilizarea acestuia în sfera militară. Pe baza acestora, sunt dezvoltate diverse proiecte de sisteme de un fel sau altul cu potențial teoretic bun. Cu toate acestea, arme promițătoare pe așa-numitele. noile principii fizice, dintr-un motiv sau altul, nu au depășit încă granițele laboratoarelor și locurilor de testare. Timpul va spune cât de curând și cum se va schimba această situație.
informații