БЛК "Пересвет": как работи руският лазерен меч?

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

От самото си създаване, лазерите започнаха да се разглеждат като оръжия с потенциал да революционизират битката. От средата на 20-ти век лазерите се превърнаха в неразделна част от научнофантастичните филми, оръжия на супер войници и междузвездни кораби.

Въпреки това, както често се случва на практика, разработването на високомощни лазери срещна големи технически трудности, които доведоха до факта, че досега основната ниша на военните лазери се превърна в използването им в системите за разузнаване, прицелване и целеуказание. Въпреки това работата по създаването на бойни лазери във водещите страни по света на практика не спря, програмите за създаване на нови поколения лазерни оръжия се смениха една друга.

По-рано разгледахме някои от етапите в разработването на лазери и създаването на лазерни оръжия, както и етапите на развитие и текущата ситуация в създаването на лазерни оръжия за ВВС, лазерни оръжия за сухопътни войски и ПВО, лазерни оръжия за флота. В момента интензивността на програмите за създаване на лазерни оръжия в различни страни е толкова висока, че вече няма никакво съмнение, че те скоро ще се появят на бойното поле. И няма да е толкова лесно да се предпазите от лазерни оръжия, както си мислят някои хора, поне със сребро определено няма да е възможно.

Ако се вгледате внимателно в развитието на лазерните оръжия в чужди страни, ще забележите, че повечето от предлаганите съвременни лазерни системи са реализирани на базата на оптични и твърдотелни лазери. Освен това в по-голямата си част тези лазерни системи са предназначени за решаване на тактически проблеми. Изходната им мощност в момента варира от 10 kW до 100 kW, но в бъдеще може да се увеличи до 300-500 kW. В Русия практически няма информация за работата по създаването на бойни лазери от тактически клас, по-долу ще говорим за причините, поради които това се случва.

На 1 март 2018 г. руският президент Владимир Путин, в хода на посланието си до Федералното събрание, заедно с редица други пробивни оръжейни системи, обяви лазерния боен комплекс (BLK) „Пересвет“, чийто размер и предназначение предполагат използването му за решаване на стратегически проблеми.

Комплекс "Пересвет" е заобиколен от воал на тайната. Характеристиките на други най-нови видове оръжия (комплекси "Кинжал", "Авангард", "Циркон", "Посейдон") бяха изразени в една или друга степен, което отчасти ни позволява да преценим тяхното предназначение и ефективност. В същото време не беше предоставена конкретна информация за лазерния комплекс „Пересвет“: нито типът на инсталирания лазер, нито източникът на енергия за него. Съответно липсва информация за капацитета на комплекса, което от своя страна не ни позволява да разберем неговите реални възможности и поставените пред него цели и задачи.

Лазерното лъчение може да се получи по десетки, може би дори стотици начини. И така, какъв метод за получаване на лазерно лъчение се прилага в най-новия руски BLK "Пересвет"? За да отговорим на въпроса, ще разгледаме различни версии на BLK „Пересвет“и ще оценим степента на вероятност за тяхното прилагане.

Информацията по-долу е предположения на автора, базирани на информация от отворени източници, публикувани в Интернет.

БЛК "Пересвет". Изпълнение номер 1. Влакнести, твърдотелни и течни лазери

Както бе споменато по-горе, основната тенденция в създаването на лазерни оръжия е разработването на комплекси, базирани на оптични влакна. Защо се случва това? Тъй като е лесно да се мащабира мощността на лазерните инсталации, базирани на фибров лазер. Използвайки пакет от модули от 5-10 kW, получете излъчване на изхода с мощност 50-100 kW.

Може ли BLK „Пересвет“да се реализира на базата на тези технологии? Много вероятно е да не е така. Основната причина за това е, че през годините на перестройката водещият разработчик на фибролазери, Научно-техническата асоциация IRE-Polyus, "избяга" от Русия, на базата на която е създадена, регистрирана транснационалната корпорация IPG Photonics Corporation в САЩ и сега е световен лидер в индустрията.високомощни оптични лазери. Международният бизнес и основното място на регистрация на IPG Photonics Corporation предполага нейното стриктно спазване на законодателството на САЩ, което, предвид настоящата политическа ситуация, не предполага трансфер на критични технологии в Русия, което, разбира се, включва технологии за създаване на високо- мощни лазери.

Могат ли да се разработват фибролазери в Русия от други организации? Може би, но малко вероятно, или докато това са продукти с ниска мощност. Влакнестите лазери са печеливш търговски продукт, следователно липсата на високомощни вътрешни оптични лазери на пазара най-вероятно показва тяхното действително отсъствие.

Подобна е ситуацията и с твърдотелните лазери. Предполага се, че сред тях е по-трудно да се внедри партидно решение, въпреки това е възможно, а в чужди страни това е второто най-разпространено решение след фибрите лазери. Информация за мощни промишлени твърдотелни лазери, произведени в Русия, не беше намерена. Работата по твърдотелни лазери се извършва в Института за лазерна физика RFNC-VNIIEF (ILFI), така че теоретично твърдотелен лазер може да бъде инсталиран в BLK Пересвет, но на практика това е малко вероятно, тъй като в началото най-вероятно ще се появят по-компактни образци на лазерни оръжия или експериментални инсталации.

Има още по-малко информация за течните лазери, въпреки че има информация, че се разработва течен боен лазер (разработен ли беше, но беше ли отхвърлен?) в САЩ по програмата HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, „Defence система, базирана на високоенергиен течен лазер ). Предполага се, че течните лазери имат предимството, че могат да охлаждат, но по-ниска ефективност (ефективност) в сравнение с твърдотелните лазери.

През 2017 г. се появи информация за провеждането на НИИ "Полюс" на търг за неразделна част от научноизследователска работа (НИРД), чиято цел е създаване на мобилен лазерен комплекс за борба с малки безпилотни летателни апарати (БЛА) през деня и условия на здрач. Комплексът трябва да се състои от система за проследяване и изграждане на целеви траектории на полета, осигуряващи целево обозначение на системата за насочване на лазерно излъчване, чийто източник ще бъде течен лазер. Интерес представлява изискването, посочено в декларацията за работа по създаването на течен лазер, и в същото време изискването за наличие на лазер с влакна в комплекса. Или е печатна грешка, или е разработен (разработен) нов тип оптичен лазер с течна активна среда във влакно, който съчетава предимствата на течния лазер по отношение на удобството на охлаждане и влакнест лазер при комбиниране на излъчвател пакети.

Основните предимства на оптични, твърдотелни и течни лазери са тяхната компактност, възможност за пакетно увеличаване на мощността и лекота на интегриране в различни класове оръжия. Всичко това е за разлика от лазера BLK "Пересвет", който ясно е разработен не като универсален модул, а като решение, направено "с една цел, според една концепция". Следователно вероятността за внедряване на БЛК "Пересвет" във Версия № 1 на базата на оптични, твърдотелни и течни лазери може да се оцени като ниска.

БЛК "Пересвет". Изпълнение номер 2. Газодинамични и химически лазери

Газодинамичните и химическите лазери могат да се считат за остаряло решение. Основният им недостатък е необходимостта от голям брой консумативи, необходими за поддържане на реакцията, което осигурява получаването на лазерно лъчение. Независимо от това, именно химическите лазери са били най-разработени в развитието на 70-те - 80-те години на XX век.

Очевидно за първи път в СССР и САЩ са получени непрекъснати мощности на излъчване над 1 мегават на газодинамични лазери, чиято работа се основава на адиабатно охлаждане на нагрети газови маси, движещи се със свръхзвукова скорост.

В СССР, от средата на 70-те години на 20-ти век, въздушен лазерен комплекс А-60 е разработен на базата на самолет Ил-76МД, вероятно въоръжен с лазер RD0600 или негов аналог. Първоначално комплексът е бил предназначен за борба с автоматични плаващи балони. Като оръжие трябваше да се монтира непрекъснат газодинамичен CO лазер от мегаватов клас, разработен от конструкторското бюро „Химавтоматика“(KBKhA). Като част от тестовете беше създадено семейство GDT стендови проби с мощност на излъчване от 10 до 600 kW. Недостатъците на GDT са дългата дължина на вълната на излъчване от 10,6 μm, която осигурява висока дифракционна дивергенция на лазерния лъч.

Още по-високи мощности на излъчване са получени с химически лазери на базата на деутериев флуорид и с кислородно-йодни (йодни) лазери (COIL). По-специално, в рамките на програмата за стратегическа отбранителна инициатива (SDI) в Съединените щати беше създаден химически лазер на основата на деутериев флуорид с мощност от няколко мегавата; в рамките на Националната отбрана на САЩ срещу балистични ракети (NMD) програма, авиационният комплекс Boeing ABL (AirBorne Laser) с кислородно-йоден лазер с мощност от порядъка на 1 мегават.

VNIIEF създаде и тества най-мощния импулсен химически лазер в света за реакция на флуор с водород (деутерий), разработи повтарящ се импулсен лазер с енергия на излъчване от няколко kJ на импулс, честота на повторение на импулса 1–4 Hz и радиационна дивергенция, близка до границата на дифракция и ефективност от около 70% (най-високата постигната за лазерите).

В периода от 1985 до 2005г. са разработени лазери върху неверижната реакция на флуор с водород (деутерий), където серен хексафлуорид SF6, дисоцииращ в електрически разряд (фотодисоциационен лазер?), се използва като вещество, съдържащо флуор. За осигуряване на дълготрайна и безопасна работа на лазера в повтарящ се импулсен режим са създадени инсталации със затворен цикъл на смяна на работната смес. Показана е възможността за получаване на радиационна дивергенция, близка до границата на дифракция, честота на повторение на импулса до 1200 Hz и средна мощност на излъчване от няколкостотин вата.

Газодинамичните и химическите лазери имат значителен недостатък, в повечето решения е необходимо да се осигури попълване на запаса от "боеприпаси", който често се състои от скъпи и токсични компоненти. Необходимо е също така да се почистят отработените газове в резултат на работата на лазера. По принцип газодинамичните и химическите лазери е трудно да се нарече ефективно решение, поради което повечето страни преминаха към разработването на оптични, твърдотелни и течни лазери.

Ако говорим за лазер, базиран на неверижната реакция на флуор с деутерий, дисоцииращ в електрически разряд, със затворен цикъл на смяна на работната смес, тогава през 2005 г. са получени мощности от около 100 kW, малко вероятно е по време на този път те биха могли да бъдат доведени до мегаватово ниво.

По отношение на БЛК "Пересвет" въпросът за инсталирането на газодинамичен и химически лазер върху него е доста спорен. От една страна, в Русия има значителни разработки на тези лазери. В интернет се появи информация за разработването на подобрена версия на авиационния комплекс A 60 - A 60M с лазер 1 MW. Говори се и за поставянето на комплекс „Пересвет“на самолетоносач“, което може да е втората страна на същия медал. Тоест, отначало можеха да направят по-мощен наземен комплекс на базата на газодинамичен или химически лазер, а сега, следвайки утъпкания път, да го монтират на самолетоносач.

Създаването на "Пересвет" е извършено от специалисти на ядрения център в Саров, в Руския федерален ядрен център - Всеруски изследователски институт по експериментална физика (RFNC-VNIIEF), към вече споменатия Институт за лазерни физични изследвания, който, наред с други неща, разработва газодинамични и кислородно-йодни лазери …

От друга страна, както и да се каже, газодинамичните и химическите лазери са остарели технически решения. Освен това активно циркулира информация за наличието на ядрен енергиен източник в BLK „Пересвет“за захранване на лазера, а в Саров те са по-ангажирани със създаването на най-новите пробивни технологии, често свързани с ядрената енергия.

Въз основа на гореизложеното може да се приеме, че вероятността за внедряване на БЛК "Пересвет" в изпълнение № 2 на базата на газодинамични и химически лазери може да се оцени като умерена

Лазери с ядрена помпа

В края на 60-те години в СССР започва работа по създаването на мощни лазери с ядрено изпомпване. Първоначално специалисти от VNIIEF, I. A. E. Курчатов и Изследователския институт по ядрена физика към Московския държавен университет. Тогава към тях се присъединиха учени от MEPhI, VNIITF, IPPE и други центрове. През 1972 г. VNIIEF възбуди смес от хелий и ксенон с фрагменти на делене на уран с помощта на импулсен реактор VIR 2.

През 1974-1976г. се провеждат експерименти на реактора ТИБР-1М, в който мощността на лазерното излъчване е около 1–2 kW. През 1975 г. на базата на импулсния реактор ВИР-2 е разработена двуканална лазерна инсталация ЛУНА-2, която все още е в експлоатация през 2005 г., като е възможно да работи и до днес. През 1985 г. неонов лазер е изпомпван за първи път в света в съоръжението LUNA-2M.

В началото на 80-те години на миналия век учените от VNIIEF, за да създадат ядрен лазерен елемент, работещ в непрекъснат режим, разработиха и произведоха 4-канален лазерен модул LM-4. Системата се възбужда от неутронен поток от реактора BIGR. Продължителността на генерирането се определя от продължителността на импулса на облъчване на реактора. За първи път в света беше демонстрирано на практика непрекъснато генериране в лазери с ядрено изпомпване и е демонстрирана ефективността на метода на напречната циркулация на газа. Мощността на лазерното излъчване е около 100 W.

През 2001 г. блокът LM-4 е модернизиран и получава обозначението LM-4M / BIGR. Работата на многоелементно ядрено лазерно устройство в непрекъснат режим беше демонстрирана след 7 години консервация на съоръжението без подмяна на оптични и горивни елементи. Инсталацията LM-4 може да се разглежда като прототип на лазерен реактор (RL), притежаващ всичките му качества, с изключение на възможността за самоподдържаща се ядрена верижна реакция.

През 2007 г. вместо модула LM-4 е пуснат в експлоатация осемканален лазерен модул LM-8, в който е осигурено последователно добавяне на четири и два лазерни канала.

Лазерният реактор е автономно устройство, което съчетава функциите на лазерна система и ядрен реактор. Активната зона на лазерен реактор е набор от определен брой лазерни клетки, поставени по определен начин в матрица на неутронния забавител. Броят на лазерните клетки може да варира от стотици до няколко хиляди. Общото количество уран варира от 5-7 кг до 40-70 кг, линейни размери 2-5 m.

Във VNIIEF бяха направени предварителни оценки на основните енергийни, ядрено-физични, технически и експлоатационни параметри на различни версии на лазерни реактори с мощност на лазера от 100 kW и повече, работещи от части от секундата до непрекъснат режим. Разгледахме лазерни реактори с акумулиране на топлина в активната зона на реактора при изстрелвания, чиято продължителност е ограничена от допустимото нагряване на активната зона (радар за топлинен капацитет) и непрекъснат радар с отвеждане на топлинната енергия извън активната зона.

Предполага се, че лазерен реактор с лазерна мощност от порядъка на 1 MW трябва да съдържа около 3000 лазерни клетки.

В Русия се извършва интензивна работа по лазерите с ядрено изпомпване не само във VNIIEF, но и във Федералното държавно унитарно предприятие „Държавен научен център на Руската федерация - Физико-енергетичен институт на името на A. I. Лейпунски”, както се вижда от патента RU 2502140 за създаването на „Реакторно-лазерна инсталация с директно изпомпване от фрагменти на делене”.

Специалисти от Държавния изследователски център на Руската федерация IPPE разработиха енергиен модел на импулсна реакторно-лазерна система - оптичен квантов усилвател с ядрено изпомпване (OKUYAN).

Припомняйки изявлението на заместник-министъра на отбраната на Русия Юрий Борисов в миналогодишното интервю за в. „Красная звезда“(„Влязоха в експлоатация лазерни системи, които позволяват обезоръжаване на потенциален враг и поразяване на всички онези обекти, които служат като мишена за лазерния лъч на тази система. Нашите ядрени учени са се научили да концентрират енергията, необходима за поражението на съответните оръжия на противника практически за моменти, за части от секундата "), можем да кажем, че BLK "Пересвет" е оборудван не с малък - ядрен реактор с размери, който захранва лазера с електричество, но с лазерен реактор, в който енергията на делене се преобразува директно в лазерно лъчение.

Съмнение предизвиква само гореспоменатото предложение за поставяне на БЛК „Пересвет“в самолета. Независимо как гарантирате надеждността на самолета носител, винаги съществува риск от инцидент и самолетна катастрофа с последващо разпръскване на радиоактивни материали. Възможно е обаче да има начини да се предотврати разпространението на радиоактивни материали, когато носителят падне. Да, и вече имаме летящ реактор в крилата ракета, буревестника.

Въз основа на гореизложеното може да се предположи, че вероятността за внедряване на BLK „Пересвет“във версия 3 на базата на лазер с ядрено изпомпване може да се оцени като висока

Не е известно дали инсталираният лазер е импулсен или непрекъснат. Във втория случай времето на непрекъсната работа на лазера и прекъсванията, които трябва да се извършват между режимите на работа, са под въпрос. Да се надяваме, че Peresvet BLK има непрекъснат лазерен реактор, чието време на работа е ограничено само от подаването на хладилен агент или не е ограничено, ако охлаждането е осигурено по друг начин.

В този случай изходната оптична мощност на Peresvet BLK може да бъде оценена в диапазона от 1-3 MW с перспектива да се увеличи до 5-10 MW. Едва ли е възможно да се удари ядрена бойна глава дори с такъв лазер, но самолет, включително безпилотен летателен апарат, или крилата ракета е доста. Възможно е също така да се осигури поражението на почти всеки незащитен космически кораб в ниски орбити и евентуално да се повредят чувствителните елементи на космическите кораби в по-високи орбити.

Така първата цел за БЛК „Пересвет“може да са чувствителните оптични елементи на американските спътници за предупреждение за ракетна атака, които могат да действат като елемент за противоракетна отбрана в случай на изненадващ обезоръжаващ удар на САЩ.

заключения

Както казахме в началото на статията, има доста голям брой начини за получаване на лазерно лъчение. В допълнение към тези, обсъдени по-горе, има и други видове лазери, които могат да се използват ефективно във военните дела, например лазер със свободни електрони, при който е възможно да се променя дължината на вълната в широк диапазон до меко рентгеново лъчение и който просто се нуждае от много електрическа енергия.издаден от малък ядрен реактор. Такъв лазер се разработва активно в интерес на ВМС на САЩ. Използването на лазер със свободни електрони в BLK „Пересвет“обаче е малко вероятно, тъй като в момента практически няма информация за разработването на лазери от този тип в Русия, освен участието в Русия в програмата на Европейския без рентгенови лъчи. електронен лазер.

Необходимо е да се разбере, че оценката на вероятността от използване на това или онова решение в BLK „Пересвет“се дава доста условно: наличието само на непряка информация, получена от отворени източници, не позволява да се формулират заключения с висока степен на надеждност.