Od svého vzniku se lasery považují za zbraň s potenciálem k revoluci v boji. Od poloviny 20. století se lasery staly nedílnou součástí sci-fi filmů, zbraní super vojáků a mezihvězdných lodí.
Jak je tomu však v praxi často, vývoj vysoce výkonných laserů se však setkal s velkými technickými obtížemi, které vedly k tomu, že dosud se hlavní výklenek vojenských laserů stal jejich využitím v průzkumných, zaměřovacích a zaměřovacích systémech. Nicméně práce na vytvoření bojových laserů v předních zemích světa se prakticky nezastavily, programy na tvorbu nových generací laserových zbraní se navzájem nahradily.
Dříve jsme zkoumali některé fáze vývoje laserů a vytváření laserových zbraní, jakož i fáze vývoje a současnou situaci ve vytváření laserových zbraní pro letectvo, laserové zbraně pro pozemní síly a vzdušnou obranu, laserové zbraně pro námořnictvo. V současné době je intenzita programů na výrobu laserových zbraní v různých zemích tak vysoká, že již není pochyb o tom, že se brzy objeví na bojišti. A nebude tak snadné se chránit před laserovými zbraněmi, jak si někteří lidé myslí, alespoň to určitě nebude možné dělat se stříbrem.
Pokud se podrobně podíváte na vývoj laserových zbraní v cizích zemích, zjistíte, že většina navrhovaných moderních laserových systémů je implementována na bázi vláknových a polovodičových laserů. Navíc jsou tyto laserové systémy z velké části určeny k řešení taktických problémů. Jejich výstupní výkon se v současné době pohybuje od 10 kW do 100 kW, ale v budoucnu může být zvýšen na 300 až 500 kW. V Rusku prakticky neexistují žádné informace o práci na vytváření taktických bojových laserů, o důvodech, proč k tomu dochází, se budeme bavit níže.
1. března 2018 ruský prezident Vladimir Putin v rámci své zprávy Federálnímu shromáždění, spolu s řadou dalších průlomových zbraňových systémů, oznámil laserový bojový komplex Peresvet (BLK), jehož velikost a zamýšlený účel znamenají jeho použití pro řešení strategických úkolů.
Bojový laserový komplex "Peresvet". Projděte kolem něj dozimetrem!
Peresvetský komplex je obklopen závojem tajemství. Charakteristiky dalších nejnovějších typů zbraní (komplexy „Dagger“, „Avangard“, „Zircon“, „Poseidon“) byly vyjádřeny v jedné či druhé míře, což nám částečně umožňuje posoudit jejich účel a účinnost. Současně nebyly poskytnuty žádné konkrétní informace o laserovém komplexu Peresvet: ani typ instalovaného laseru, ani zdroj energie pro něj. Proto neexistují žádné informace o kapacitě komplexu, což nám zase neumožňuje pochopit jeho skutečné schopnosti a cíle a cíle, které pro něj byly stanoveny.
Propagační video:
Laserové záření lze získat desítkami, možná i stovkami cest. Jaký způsob získání laserového záření je implementován v nejnovějším ruském BLK "Peresvet"? Pro zodpovězení této otázky vezmeme v úvahu různé verze Peresvet BLK a odhadneme míru pravděpodobnosti jejich implementace.
Níže uvedené informace jsou autorovy předpoklady založené na informacích z otevřených zdrojů zveřejněných na internetu.
BLK "Peresvet". Exekuční číslo 1. Vláknové, polovodičové a kapalinové lasery
Jak bylo uvedeno výše, hlavním trendem ve vývoji laserových zbraní je vývoj komplexů založených na optických vláknech. Proč se toto děje? Protože je snadné škálovat výkon laserových zařízení založených na vláknových laserech. Použitím balíčku modulů o výkonu 5 až 10 kW získáte na výstupu záření o výkonu 50 až 100 kW.
Lze Peresvet BLK implementovat na základě těchto technologií? Je vysoce pravděpodobné, že tomu tak není. Hlavním důvodem je to, že v letech perestrojky, přední vývojář vláknových laserů, IRE-Polyus Scientific and Technical Association, "uprchl" z Ruska, na základě kterého byla vytvořena nadnárodní korporace IPG Photonics Corporation, registrovaná ve Spojených státech a nyní je světovým lídrem v tomto odvětví. vysoce výkonné vláknové lasery. Mezinárodní obchod a hlavní místo registrace společnosti IPG Photonics Corporation znamená její přísnou poslušnost americkým právním předpisům, které s ohledem na současnou politickou situaci neznamenají přenos kritických technologií do Ruska, které samozřejmě zahrnují technologie pro vytváření výkonných laserů.
Společnost IPG Photonics vyrábí vláknové lasery YLS až do 100 kW, které lze integrovat do sestav s celkovým výkonem až 500 kW. Účinnost laserů IPG Photonics dosahuje 50%.
Mohou vláknové lasery v Rusku vyvinout jiné organizace? Možná, ale nepravděpodobné, nebo když se jedná o výrobky s nízkou spotřebou. Vláknové lasery jsou výnosným komerčním produktem, a proto absence vysoce výkonných laserů pro domácí vlákna na trhu s největší pravděpodobností naznačuje jejich skutečnou absenci.
Podobná situace je u laserů v pevné fázi. Pravděpodobně je mezi nimi obtížnější implementovat dávkové řešení, nicméně je to možné, a v zahraničí je to druhé nejrozšířenější řešení po laserových vláknech. Informace o vysoce výkonných průmyslových polovodičových laserech ruské výroby nebyly nalezeny. Práce na polovodičových laserech probíhají na Ústavu výzkumu fyziky laserů RFNC-VNIIEF (ILFI), takže teoreticky může být polovodičový laser instalován v Peresvet BLK, ale v praxi je to nepravděpodobné, protože nejprve by se pravděpodobně objevily kompaktnější vzorky laserových zbraní nebo experimentální instalace.
O kapalných laserech je ještě méně informací, ačkoliv existují informace, že se vyvíjí kapalný válečný laser (byl vyvinut, ale byl odmítnut?).). Kapalinové lasery mají pravděpodobně výhodu v tom, že se mohou ochladit, ale nižší účinnost (účinnost) ve srovnání s lasery v pevné fázi.
V roce 2017 se objevily informace o umístění Výzkumného ústavu Polyus do výběrového řízení na nedílnou součást výzkumné práce (R&D), jehož cílem je vytvořit mobilní laserový komplex pro boj s malými bezpilotními vzdušnými prostředky (UAV) ve dne a za soumraku. Komplex by měl sestávat ze sledovacího systému a konstrukce cílových letových drah, poskytujících cílové označení pro naváděcí systém laserového záření, jehož zdrojem bude kapalný laser. Zajímavý je požadavek specifikovaný ve výkazu práce o vytvoření kapalného laseru a současně požadavek na přítomnost laseru s výkonovými vlákny v komplexu. Buď se jedná o chybný tisk, nebo byl vyvinut (vyvinut) nový typ vláknového laseru s kapalným aktivním médiem ve vlákně,kombinování výhod kapalného laseru pro pohodlí chlazení a vláknového laseru pro kombinaci emitorových balíčků.
Hlavními výhodami vláknových, polovodičových a kapalinových laserů jsou jejich kompaktnost, možnost dávkového zvýšení výkonu a snadná integrace do různých tříd zbraní. To vše je na rozdíl od BLK "Peresvet" laseru, který byl jasně vyvinut nikoli jako univerzální modul, ale jako řešení vyrobené "s jediným účelem, podle jednoho konceptu." Pravděpodobnost implementace BLK „Peresvet“ve verzi č. 1 na základě vláknových, polovodičových a kapalinových laserů lze proto odhadnout na nízkou.
BLK "Peresvet". Realizační číslo 2. Plyn-dynamické a chemické lasery
Plynové dynamické a chemické lasery lze považovat za zastaralé řešení. Jejich hlavní nevýhodou je potřeba velkého počtu spotřebních komponentů nezbytných pro udržení reakce, která zajišťuje příjem laserového záření. Ve vývoji 70. - 80. let XX. Století však byly nejrozvinutější chemické lasery.
Zdá se, že poprvé byly v SSSR a USA poprvé získány nepřetržité radiační síly nad 1 megawatt na plynových dynamických laserech, jejichž provoz je založen na adiabatickém ochlazování zahřátých plynných hmot pohybujících se nadzvukovou rychlostí.
V SSSR byl od poloviny 70. let 20. století vyvíjen letecký laserový komplex A-60 na základě letadla Il-76MD, pravděpodobně vyzbrojeného laserem RD0600 nebo jeho analogem. Původně byl komplex určen k boji s automatickými unášenými balónky. Jako zbraň měl být nainstalován kontinuální plynový dynamický CO-laser třídy megawattů vyvinutý společností Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). V rámci zkoušek byla vytvořena řada modelů stolních GDT s radiačním výkonem od 10 do 600 kW. Nevýhodou GDT je dlouhá vlnová délka záření 10,6 μm, která zajišťuje vysokou difrakční divergenci laserového paprsku.
Komplex A-60 a GDL RD0600 vyvinutý společností KBKhA.
Ještě vyšších radiačních výkonů bylo dosaženo u chemických laserů založených na fluoridu deuteria a laserů s kyslíkem a jodem (COIL). Zejména v rámci programu Strategická obranná iniciativa (SDI) ve Spojených státech amerických byl vytvořen chemický laser založený na fluoridu deuteria s výkonem několika megawattů, v rámci leteckého komplexu USA Národní protiraketová obrana (NMD), letecký komplex Boeing ABL (AirBorne Laser) s kyslíkem-jódovým laserem s výkonem řádu 1 megawatt.
Společnost VNIIEF vytvořila a otestovala nejsilnější pulzní chemický laser na světě na reakci fluoru s vodíkem (deuterium), vyvinula opakovaně pulsovaný laser s energií záření několika kJ na puls, opakovací frekvencí pulsu 1–4 Hz a divergencí záření blízkou difrakční hranici a účinnost asi 70% (nejvyšší dosažená u laserů).
V období od roku 1985 do roku 2005. lasery byly vyvinuty na bezřetězovou reakci fluoru s vodíkem (deuterium), kde jako fluor obsahující látka byl použit hexafluorid síry SF6, disociace v elektrickém výboji (fotodisociační laser?). Pro zajištění dlouhodobého a bezpečného provozu laseru v opakovaně pulzním režimu byly vytvořeny instalace s uzavřeným cyklem změny pracovní směsi. Možnost získání divergence záření blízko difrakčního limitu, frekvence opakování pulsu až 1200 Hz a průměrného výkonu záření několika stovek wattů je ukázána v elektrickém výbojovém laseru založeném na bezřetězcové chemické reakci.
Boeing ABL.
Funkční schéma chemické COIL a kontinuální chemické COIL s výkonem 15 kW vyráběné společností Laser Systems.
Plyn-dynamické a chemické lasery mají významnou nevýhodu, ve většině řešení je nutné zajistit doplnění zásoby "střeliva", která se často skládá z drahých a toxických složek. Je také nutné vyčistit výfukové plyny vznikající při provozu laseru. Obecně je obtížné volat plynové dynamické a chemické lasery efektivním řešením, a proto většina zemí přešla na vývoj vláknových, polovodičových a kapalinových laserů.
Pokud mluvíme o laseru založeném na bezřetězcové reakci fluoru s deuteriem, disociaci v elektrickém výboji, s uzavřeným cyklem změny pracovní směsi, pak v roce 2005 byly získány výkony asi 100 kW, je nepravděpodobné, že by během této doby mohly být uvedeny na megawattovou úroveň.
Pokud jde o Peresvet BLK, je otázka instalace plynového dynamického a chemického laseru docela kontroverzní. Na jedné straně má Rusko v těchto laserech stále významný vývoj. Na internetu se objevily informace o vývoji vylepšené verze leteckého komplexu A 60 - A 60 M s laserem 1 MW. Hovoří se také o umístění komplexu „Peresvet“na letadlovou loď, což může být druhá strana téže medaile. To znamená, že nejprve mohli vyrobit silnější pozemní komplex založený na plynovém dynamickém nebo chemickém laseru, a nyní jej po vylepené trati nainstalovat na letadlovou loď.
Vytvoření "Peresvetu" provedli odborníci z jaderného centra v Sarově, v Ruském federálním jaderném centru - All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), na již zmíněném Institute of Laser Physics Research, který mimo jiné vyvíjí plynové dynamické a kyslík-jodové lasery …
Na druhou stranu, ať už se dá říci cokoli, plynové dynamické a chemické lasery jsou zastaralá technická řešení. Kromě toho se v Peresvet BLK aktivně šíří informace o přítomnosti zdroje jaderné energie k napájení laseru a v Sarově se více zabývají tvorbou nejnovějších průlomových technologií, často spojených s jadernou energií.
Na základě výše uvedených skutečností lze předpokládat, že pravděpodobnost implementace Peresvet BLK v provedení č. 2 na základě plynových dynamických a chemických laserů lze odhadnout jako střední.
Nukleární lasery
Koncem šedesátých let začaly v SSSR práce na vývoji vysoce výkonných jaderných čerpadel. Nejprve specialisté z VNIIEF, I. A. E. Kurchatov a Výzkumný ústav jaderné fyziky, Moskevská státní univerzita. Poté se k nim přidali vědci z MEPhI, VNIITF, IPPE a dalších center. V roce 1972 VNIIEF vzrušil směs helia a xenonu s fragmenty štěpení uranu pomocí pulzního reaktoru VIR 2.
V letech 1974-1976. experimenty se provádějí v reaktoru TIBR-1M, ve kterém byl výkon laserového záření asi 1 až 2 kW. V roce 1975 byl na základě pulsního reaktoru VIR-2 vyvinut dvoukanálové laserové zařízení LUNA-2, které bylo v provozu v roce 2005 a je možné, že stále funguje. V roce 1985 byl neonový laser poprvé čerpán na světě v zařízení LUNA-2M.
Instalace LUNA-2M.
Na začátku 80. let vědci VNIIEF vyvinuli a vyrobili 4-kanálový laserový modul LM-4, aby vytvořili jaderný laserový prvek pracující v nepřetržitém režimu. Systém je vzrušený neutronovým tokem z reaktoru BIGR. Trvání generování je určeno dobou trvání ozařovacího impulzu reaktoru. Poprvé na světě byla v praxi demonstrována cw lasing v jaderně čerpaných laserech a byla prokázána účinnost metody příčné cirkulace plynu. Výkon laserového záření byl asi 100 W.
Instalace LM-4.
V roce 2001 byla jednotka LM-4 modernizována a získala označení LM-4M / BIGR. Provoz víceprvkového jaderného laserového zařízení v nepřetržitém režimu byl prokázán po 7 letech zachování zařízení bez výměny optických a palivových prvků. Instalace LM-4 lze považovat za prototyp reaktorového laseru (RL), který má všechny své vlastnosti, s výjimkou možnosti samostatné jaderné řetězové reakce.
V roce 2007 byl místo modulu LM-4 uveden do provozu osmikanálový laserový modul LM-8, ve kterém bylo zajištěno postupné přidání čtyř a dvou laserových kanálů.
Instalace LM-8.
Laserový reaktor je autonomní zařízení, které kombinuje funkce laserového systému a jaderného reaktoru. Aktivní zóna laserového reaktoru je sada určitého počtu laserových buněk umístěných určitým způsobem do neutronové matice moderátoru. Počet laserových buněk se může pohybovat od stovek do několika tisíc. Celkové množství uranu se pohybuje v rozmezí 5-7 kg až 40-70 kg, lineární rozměry 2-5 m.
Ve VNIIEF byly provedeny předběžné odhady hlavních energetických, jaderně-fyzikálních, technických a provozních parametrů různých verzí laserových reaktorů s laserovým výkonem od 100 kW a více, které fungovaly od zlomků sekundy po kontinuální režim. Při startu jsme uvažovali o laserových reaktorech s akumulací tepla v jádru reaktoru, jejichž trvání je omezeno přípustným ohřevem jádra (tepelně kapacitní radar) a kontinuálním radarem s odstraňováním tepelné energie mimo jádro.
Tepelná kapacita RL a RL nepřetržitého působení.
Je pravděpodobné, že laserový reaktor s laserovým výkonem řádově 1 MW by měl obsahovat asi 3000 laserových buněk.
V Rusku byla intenzivní práce na jaderných laserech prováděna nejen ve VNIIEF, ale také ve Federálním státním jednotném podniku „Státní vědecké centrum Ruské federace - Fyzikální a energetický ústav pojmenovaný po A. I. Leipunsky “, jak dokládá patent RU 2502140 na vytvoření„ reaktorové laserové instalace s přímým čerpáním štěpnými fragmenty “.
Specialisté Státního výzkumného střediska Ruské federace IPPE vyvinuli energetický model pulzního reaktoru-laserového systému - jaderného přečerpávacího optického kvantového zesilovače (OKUYAN).
Laserový modul založený na reaktoru BARS-5 a kazetě s 37 kanály v laserovém modulu.
OKUYAN na základě reaktoru BARS-6.
Připomínajíc prohlášení náměstka ministra obrany Ruska Jurije Borisova v loňském rozhovoru s novinami Krasnaya Zvezda („Laserové systémy vstoupily do služby, což umožňuje odzbrojit potenciálního nepřítele a zasáhnout všechny objekty, které slouží jako cíl pro laserový paprsek tohoto systému. Naši jaderní vědci se naučili koncentrovat energii nutné porazit nepřátelské odpovídající zbraně prakticky ve chvílích, ve zlomcích vteřiny “), můžeme říci, že Peresvet BLK je vybaven nikoli malým jaderným reaktorem napájeným laserem elektřinou, ale laserovým reaktorem, ve kterém je štěpná energie přímo přeměněna na laserové záření.
Pochybnost vzbuzuje pouze výše uvedený návrh umístit Peresvet BLK do letadla. Bez ohledu na to, jak zajistíte spolehlivost nosného letadla, vždy existuje riziko nehody a havárie letadla s následným rozptylem radioaktivních materiálů. Je však možné, že existují způsoby, jak zabránit šíření radioaktivních materiálů při pádu nosiče. Ano, a už máme létající reaktor v řízené střele, ropu.
Na základě výše uvedených skutečností lze předpokládat, že pravděpodobnost implementace Peresvet BLK ve verzi č. 3 na základě jaderně čerpaného laseru může být odhadnuta jako vysoká.
Není známo, zda je nainstalovaný laser pulzní nebo kontinuální. Ve druhém případě je sporná doba nepřetržitého laserového provozu a přestávky, které musí být prováděny mezi provozními režimy. Doufejme, že Peresvet BLK má kontinuální laserový reaktor, jehož provozní doba je omezena pouze přívodem chladicího média, nebo není omezena, pokud je chlazení zajištěno jiným způsobem.
V tomto případě může být výstupní optický výkon Peresvet BLK odhadnut v rozmezí 1-3 MW s perspektivou zvýšení na 5-10 MW. I s takovým laserem je sotva možné zasáhnout jadernou hlavici, ale letadlo, včetně bezpilotního letounu nebo řízené střely, je docela dost. Je také možné zajistit zničení téměř jakékoli nechráněné kosmické lodi na nízkých oběžných drahách a případně poškodit citlivé prvky kosmické lodi na vyšších oběžných drahách.
Prvním cílem pro Peresvet BLK tedy mohou být citlivé optické prvky varovných satelitů amerického protiraketového útoku, které mohou působit jako prvek protiraketové obrany v případě amerického překvapivého odzbrojujícího úderu.
závěry
Jak jsme řekli na začátku článku, existuje poměrně mnoho způsobů, jak získat laserové záření. Kromě těch, které byly diskutovány výše, existují i jiné typy laserů, které mohou být účinně použity ve vojenských záležitostech, například laser s volnými elektrony, ve kterém je možné měnit vlnovou délku v širokém rozsahu až po měkké rentgenové záření a které potřebuje jen hodně elektrické energie, vydávané malým rozměrem nukleární reaktor. Takový laser se aktivně vyvíjí v zájmu amerického námořnictva. Použití volného elektronového laseru v Peresvet BLK je však nepravděpodobné, protože v současnosti neexistují prakticky žádné informace o vývoji laserů tohoto typu v Rusku, nepočítaje účast v Rusku na programu evropského rentgenového elektronového laseru zdarma.
Je nutné pochopit, že hodnocení pravděpodobnosti použití tohoto nebo daného řešení v Peresvet BLK je uvedeno spíše podmíněně: přítomnost pouze nepřímých informací získaných z otevřených zdrojů neumožňuje formulovat závěry s vysokou mírou spolehlivosti.
Je možné, že závěr o vysoké pravděpodobnosti, že se v Peresvet BLK použije jaderně čerpaný laser, je částečně učiněn nejen na základě objektivních faktorů, ale také na základě latentní touhy autora. Pokud je v Rusku skutečně vytvořen jaderně čerpaný laser s výkonem megawattů nebo více, otevírá se to mimořádně zajímavé vyhlídky na vytvoření zbraňových systémů schopných radikálně změnit vzhled bojiště. O tom si ale povíme v jiném článku.
PS Pro vyloučení otázek a sporů o vlivu atmosféry a počasí na provoz laserů se důrazně doporučuje prostudovat knihu AS Boreisho „Výkonné mobilní chemické lasery“, alespoň v kapitole 6 nazvané „Propagace laserového záření v operačních vzdálenostech“.
Autor: Andrey Mitrofanov