BLK „Peresvet“: kaip veikia rusiškas lazerinis kardas?

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Nuo pat atsiradimo lazeriai buvo laikomi ginklais, galinčiais sukelti revoliuciją kovoje. Nuo XX amžiaus vidurio lazeriai tapo neatsiejama mokslinės fantastikos filmų dalimi, superkareivių ginklais ir tarpžvaigždiniais laivais.

Tačiau, kaip dažnai nutinka praktikoje, didelės galios lazerių kūrimas susidūrė su dideliais techniniais sunkumais, dėl kurių iki šiol pagrindine karinių lazerių niša tapo jų panaudojimas žvalgybos, taikymo ir taikinių žymėjimo sistemose. Nepaisant to, kovos lazerių kūrimo darbai pirmaujančiose pasaulio šalyse praktiškai nesibaigė, naujos kartos lazerinių ginklų kūrimo programos pakeitė viena kitą.

Anksčiau mes nagrinėjome kai kuriuos lazerių kūrimo ir lazerinių ginklų kūrimo etapus, taip pat lazerinių ginklų oro pajėgoms, lazerinių ginklų sausumos pajėgoms ir oro gynybos kūrimo etapus ir esamą situaciją., lazeriniai ginklai kariniam jūrų laivynui. Šiuo metu lazerinių ginklų kūrimo programų intensyvumas įvairiose šalyse yra toks didelis, kad nebekyla abejonių, kad jie netrukus pasirodys mūšio lauke. O apsisaugoti nuo lazerinių ginklų nebus taip paprasta, kaip kai kas galvoja, bent jau su sidabru to padaryti tikrai nepavyks.

Atidžiau pažvelgus į lazerinių ginklų plėtrą užsienio šalyse, pastebėsite, kad dauguma siūlomų modernių lazerinių sistemų yra įdiegtos šviesolaidžių ir kietojo kūno lazerių pagrindu. Be to, dažniausiai šios lazerinės sistemos yra skirtos taktinėms problemoms spręsti. Jų išėjimo galia šiuo metu svyruoja nuo 10 kW iki 100 kW, tačiau ateityje ji gali būti padidinta iki 300-500 kW. Rusijoje praktiškai nėra informacijos apie taktinės klasės kovinių lazerių kūrimo darbus, toliau kalbėsime apie priežastis, kodėl tai vyksta.

2018 m. kovo 1 d. Rusijos prezidentas Vladimiras Putinas, pranešdamas Federalinei Asamblėjai, kartu su daugybe kitų proveržio ginklų sistemų paskelbė apie Peresvet lazerinį kovinį kompleksą (BLK), kurio dydis ir paskirtis rodo. jo panaudojimas sprendžiant strategines problemas.

Peresvet kompleksą gaubia paslapties šydas. Kitų naujausių ginklų tipų (kompleksų „Dagger“, „Avangard“, „Cirkonas“, „Poseidonas“) charakteristikos buvo vienaip ar kitaip išreikštos, o tai iš dalies leidžia spręsti apie jų paskirtį ir efektyvumą. Tuo pačiu metu nebuvo pateikta jokios konkrečios informacijos apie Peresvet lazerių kompleksą: nei įdiegto lazerio tipas, nei jo energijos šaltinis. Atitinkamai nėra informacijos apie komplekso pajėgumus, o tai savo ruožtu neleidžia suprasti realių jo galimybių ir jam keliamų tikslų bei uždavinių.

Lazerio spinduliuotę galima gauti dešimtimis, o gal net šimtais būdų. Taigi koks lazerio spinduliuotės gavimo būdas yra įdiegtas naujausiame Rusijos BLK „Peresvet“? Norėdami atsakyti į klausimą, apsvarstysime įvairias Peresvet BLK versijas ir įvertinsime jų įgyvendinimo tikimybės laipsnį.

Žemiau pateikta informacija yra autoriaus prielaidos, pagrįstos informacija iš atvirų šaltinių, paskelbtų internete.

BLK "Peresvet". Vykdymo numeris 1. Skaiduliniai, kietojo kūno ir skystojo kūno lazeriai

Kaip minėta pirmiau, pagrindinė lazerinių ginklų kūrimo tendencija yra optinio pluošto kompleksų kūrimas. Kodėl tai vyksta? Nes lengva padidinti lazerinių įrenginių, pagrįstų skaiduliniais lazeriais, galią. Naudodami 5-10 kW modulių paketą, gaukite 50-100 kW galios spinduliuotę.

Ar Peresvet BLK gali būti įdiegtas šių technologijų pagrindu? Labai tikėtina, kad taip nėra. Pagrindinė to priežastis – perestroikos metais iš Rusijos „pabėgo“pirmaujanti šviesolaidinių lazerių kūrėja IRE-Polyus mokslo ir technikos asociacija, kurios pagrindu susikūrė transnacionalinė korporacija IPG Photonics Corporation, įregistruota. JAV ir dabar yra pasaulinis pramonės lyderis.didelės galios šviesolaidiniai lazeriai. Tarptautinis verslas ir pagrindinė IPG Photonics Corporation registracijos vieta reiškia griežtą paklusnumą JAV įstatymams, o tai, atsižvelgiant į dabartinę politinę situaciją, nereiškia kritinių technologijų perdavimo Rusijai, kuri, be abejo, apima technologijas, skirtas kurti aukšto lygio galios lazeriai.

Ar pluoštinius lazerius Rusijoje gali sukurti kitos organizacijos? Galbūt, bet mažai tikėtina, ar tai yra mažos galios gaminiai. Šviesolaidiniai lazeriai yra pelningas komercinis produktas, todėl didelės galios buitinių šviesolaidinių lazerių nebuvimas rinkoje greičiausiai rodo, kad jų nėra.

Panaši situacija ir su kietojo kūno lazeriais. Tikėtina, kad tarp jų yra sunkiau įgyvendinti paketinį sprendimą, vis dėlto tai įmanoma, o užsienio šalyse tai yra antras pagal populiarumą sprendimas po šviesolaidinių lazerių. Informacijos apie didelės galios pramoninius kietojo kūno lazerius, pagamintus Rusijoje, nerasta. Lazerinės fizikos tyrimų institute RFNC-VNIIEF (ILFI) vyksta kietojo kūno lazerių darbai, todėl teoriškai kietojo kūno lazeris gali būti įrengtas Peresvet BLK, tačiau praktiškai tai mažai tikėtina, nes pradžioje greičiausiai atsirastų kompaktiškesni lazerinių ginklų pavyzdžiai arba eksperimentinės instaliacijos.

Dar mažiau informacijos apie skystuosius lazerius, nors yra informacijos, kad kuriamas skystas karo lazeris (ar jis buvo sukurtas, bet ar buvo atmestas?) JAV pagal HELLADS programą (High Energy Liquid Laser Area Defense System, „Defense“) sistema, pagrįsta didelės energijos skystuoju lazeriu“). Manoma, kad skystųjų lazerių pranašumas yra tas, kad jie gali vėsinti, tačiau mažesnis efektyvumas (efektyvumas), palyginti su kietojo kūno lazeriais.

2017 m. pasirodė informacija apie Poliaus mokslo institutui paskelbtą konkursą neatskiriamai tiriamųjų darbų (MTEP) daliai, kurio tikslas – sukurti mobilųjį lazerių kompleksą kovai su mažaisiais nepilotuojamais orlaiviais (UAV) dienos metu ir. prieblandos sąlygos. Kompleksą turėtų sudaryti sekimo sistema ir tikslinių skrydžio trajektorijų sukūrimas, numatantis taikinio žymėjimą lazerio spinduliuotės valdymo sistemai, kurios šaltinis bus skystasis lazeris. Įdomus reikalavimas, nurodytas darbo ataskaitoje dėl skystojo lazerio sukūrimo, ir kartu reikalavimas, kad komplekse būtų skaidulinės galios lazeris. Arba tai klaidingas spausdinimas, arba buvo sukurtas (sukurtas) naujo tipo skaidulinis lazeris su skysta aktyvia terpe skaiduloje, kuris apjungia skystojo lazerio pranašumus aušinimo patogumo požiūriu ir šviesolaidinio lazerio privalumus jungiant emiterį. paketus.

Pagrindiniai skaidulinių, kietųjų ir skystųjų lazerių privalumai yra jų kompaktiškumas, galimybė padidinti partiją galią ir paprastas integravimas į įvairių klasių ginklus. Visa tai skiriasi nuo BLK „Peresvet“lazerio, kuris aiškiai buvo sukurtas ne kaip universalus modulis, o kaip sprendimas, pagamintas „su vienu tikslu, pagal vieną koncepciją“. Todėl BLK „Peresvet“versijoje Nr.1 įdiegimo tikimybę, pagrįstą skaiduliniais, kietojo kūno ir skystųjų lazerių, galima vertinti kaip mažą.

BLK "Peresvet". Vykdymo numeris 2. Dujiniai dinaminiai ir cheminiai lazeriai

Dujų dinaminiai ir cheminiai lazeriai gali būti laikomi pasenusiu sprendimu. Pagrindinis jų trūkumas yra tai, kad reikia daug sunaudojamų komponentų, reikalingų reakcijai palaikyti, o tai užtikrina lazerio spinduliuotės gavimą. Nepaisant to, būtent cheminiai lazeriai buvo labiausiai išvystyti XX amžiaus aštuntajame – devintajame dešimtmečiuose.

Matyt, pirmą kartą SSRS ir JAV buvo gautos nepertraukiamos virš 1 megavato spinduliuotės galios dujų dinaminiuose lazeriuose, kurių veikimas pagrįstas adiabatiniu viršgarsiniu greičiu judančių įkaitusių dujų masių aušinimu.

SSRS nuo XX amžiaus aštuntojo dešimtmečio vidurio lėktuvo Il-76MD pagrindu buvo sukurtas orlaivių lazerių kompleksas A-60, tikriausiai ginkluotas lazeriu RD0600 arba jo analogu. Iš pradžių kompleksas buvo skirtas kovoti su automatiškai dreifuojančiais balionais. Kaip ginklas turėjo būti sumontuotas Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA) sukurtas megavatų klasės nuolatinis dujų dinaminis CO lazeris. Bandymų metu buvo sukurta GDT stendų pavyzdžių šeima, kurios spinduliuotės galia nuo 10 iki 600 kW. GDT trūkumai yra ilgas 10,6 μm spinduliuotės bangos ilgis, užtikrinantis didelį lazerio spindulio difrakcijos skirtumą.

Dar didesnė spinduliuotės galia buvo gauta naudojant cheminius lazerius deuterio fluorido pagrindu ir su deguonies-jodo (jodo) lazeriais (COIL). Visų pirma, pagal Strateginės gynybos iniciatyvos (SDI) programą JAV buvo sukurtas kelių megavatų galios cheminis lazeris deuterio fluorido pagrindu; JAV nacionalinės antibalistinės gynybos (NMD) rėmuose.) programa, Boeing ABL (AirBorne Laser) aviacijos kompleksas su deguonies-jodo lazeriu, kurio galia 1 megavatas.

VNIIEF sukūrė ir išbandė galingiausią pasaulyje impulsinį cheminį lazerį, skirtą fluoro reakcijai su vandeniliu (deuteriu), sukūrė kartotinio impulso lazerį, kurio spinduliuotės energija yra keli kJ impulsui, impulsų pasikartojimo dažnis 1–4 Hz ir spinduliuotės divergencija artima difrakcijos ribai ir apie 70% efektyvumas (didžiausias pasiektas lazeriams).

Laikotarpiu nuo 1985 iki 2005 m. Negrandininei fluoro reakcijai su vandeniliu (deuteriu) sukurti lazeriai, kur kaip fluoro turinti medžiaga buvo naudojamas sieros heksafluoridas SF6, disocijuojantis elektros išlydžio metu (fotodisociacinis lazeris?). Siekiant užtikrinti ilgalaikį ir saugų lazerio veikimą pasikartojančiu impulsiniu režimu, sukurtos instaliacijos su uždaru darbinio mišinio keitimo ciklu. Parodyta galimybė gauti spinduliuotės divergenciją, artimą difrakcijos ribai, impulsų pasikartojimo dažnį iki 1200 Hz ir kelių šimtų vatų vidutinę spinduliuotės galią.

Dujiniai dinaminiai ir cheminiai lazeriai turi didelį trūkumą, daugumoje sprendimų būtina užtikrinti „šaudmenų“atsargų, kurios dažnai susideda iš brangių ir toksiškų komponentų, papildymą. Taip pat būtina išvalyti išmetamąsias dujas, susidarančias veikiant lazeriui. Apskritai dujinius ir cheminius lazerius sunku pavadinti efektyviu sprendimu, todėl dauguma šalių perėjo prie skaidulinių, kietųjų ir skystųjų lazerių kūrimo.

Jei kalbėsime apie lazerį, pagrįstą ne grandinine fluoro reakcija su deuteriu, disocijuojančią elektros išlydžio metu, su uždaru darbinio mišinio keitimo ciklu, tai 2005 metais buvo gauta apie 100 kW galia, mažai tikėtina, kad per šį kartą juos būtų galima pasiekti iki megavatų lygio.

Kalbant apie BLK „Peresvet“, dujų dinaminio ir cheminio lazerio įrengimo klausimas yra gana prieštaringas. Viena vertus, Rusijoje vyksta reikšmingi šių lazerių patobulinimai. Internete pasirodė informacija apie aviacijos komplekso A 60 - A 60M patobulintos versijos su 1 MW lazeriu kūrimą. Taip pat kalbama apie „Peresvet“komplekso pastatymą ant lėktuvnešio“, kuris gali būti antroji to paties medalio pusė. Tai yra, iš pradžių jie galėjo pagaminti galingesnį antžeminį kompleksą, pagrįstą dujų dinaminiu ar cheminiu lazeriu, o dabar, sekdami sumuštą kelią, sumontuoti jį ant lėktuvnešio.

„Peresvet“kūrimą atliko Sarovo branduolinio centro specialistai Rusijos federaliniame branduoliniame centre - Visos Rusijos eksperimentinės fizikos tyrimų institute (RFNC-VNIIEF), jau minėtame Lazerinės fizikos tyrimų institute, kuris, be kita ko, kuria dujų dinaminius ir deguonies-jodo lazerius …

Kita vertus, kad ir kaip būtų galima sakyti, dujų dinaminiai ir cheminiai lazeriai yra pasenę techniniai sprendimai. Be to, aktyviai sklando informacija apie branduolinės energijos šaltinį Peresvet BLK, kuris maitina lazerį, o Sarove jie labiau užsiima naujausių proveržio technologijų, dažnai susijusių su branduoline energija, kūrimu.

Remiantis tuo, kas išdėstyta pirmiau, galima daryti prielaidą, kad Peresvet BLK realizavimo tikimybę vykdant Nr. 2 remiantis dujų dinaminiais ir cheminiais lazeriais galima įvertinti kaip vidutinę

Branduoliniai siurbliai lazeriai

Septintojo dešimtmečio pabaigoje SSRS buvo pradėti kurti didelės galios branduoliniai siurbliai lazeriai. Iš pradžių specialistai iš VNIIEF, I. A. E. Kurchatovą ir Maskvos valstybinio universiteto Branduolinės fizikos tyrimų institutą. Tada prie jų prisijungė MEPhI, VNIITF, IPPE ir kitų centrų mokslininkai. 1972 m. VNIIEF sužadino helio ir ksenono mišinį su urano dalijimosi fragmentais, naudodamas VIR 2 impulsinį reaktorių.

1974-1976 metais. atliekami eksperimentai TIBR-1M reaktoriuje, kuriame lazerio spinduliuotės galia buvo apie 1–2 kW. 1975 metais VIR-2 impulsinio reaktoriaus pagrindu buvo sukurta dviejų kanalų lazerinė instaliacija LUNA-2, kuri veikė dar 2005 metais ir gali būti, kad veikia iki šiol. 1985 metais LUNA-2M gamykloje pirmą kartą pasaulyje buvo pumpuojamas neoninis lazeris.

Devintojo dešimtmečio pradžioje VNIIEF mokslininkai, norėdami sukurti nepertraukiamu režimu veikiantį branduolinio lazerio elementą, sukūrė ir pagamino 4 kanalų lazerinį modulį LM-4. Sistemą sužadina neutronų srautas iš BIGR reaktoriaus. Gamybos trukmę lemia reaktoriaus švitinimo impulso trukmė. Pirmą kartą pasaulyje praktiškai buvo pademonstruotas cw lazeravimas branduoliniais pumpuojamais lazeriais bei skersinės dujų cirkuliacijos metodo efektyvumas. Lazerio spinduliuotės galia buvo apie 100 W.

2001 m. LM-4 blokas buvo atnaujintas ir gavo pavadinimą LM-4M / BIGR. Daugiaelemento branduolinio lazerinio įrenginio veikimas nepertraukiamu režimu buvo pademonstruotas po 7 metų objekto konservavimo nekeičiant optinių ir kuro elementų. Įrenginys LM-4 gali būti laikomas lazerinio reaktoriaus (RL) prototipu, turinčiu visas savo savybes, išskyrus galimybę savaime išsilaikyti branduolinei grandininei reakcijai.

2007 m. vietoj LM-4 modulio pradėtas eksploatuoti aštuonių kanalų lazerinis modulis LM-8, kuriame numatytas nuoseklus keturių ir dviejų lazerinių kanalų papildymas.

Lazerinis reaktorius yra autonominis įrenginys, apjungiantis lazerinės sistemos ir branduolinio reaktoriaus funkcijas. Lazerinio reaktoriaus aktyvioji zona yra tam tikro skaičiaus lazerinių elementų, tam tikru būdu patalpintų į neutronų moderatoriaus matricą, rinkinys. Lazerinių ląstelių skaičius gali svyruoti nuo šimtų iki kelių tūkstančių. Bendras urano kiekis svyruoja nuo 5-7 kg iki 40-70 kg, linijiniai matmenys 2-5 m.

VNIIEF buvo atlikti preliminarūs įvairių versijų lazerinių reaktorių, kurių galia nuo 100 kW ir didesnės, veikiančių nuo sekundės dalių iki nuolatinio režimo, pagrindiniai energetiniai, branduoliniai-fiziniai, techniniai ir eksploataciniai parametrai. Lazerinius reaktorius su šilumos kaupimu reaktoriaus aktyvioje zonoje nagrinėjome paleidimuose, kurių trukmę riboja leistinas aktyviosios zonos šildymas (šilumos talpos radaras) ir nuolatinį radarą su šiluminės energijos pašalinimu už aktyviosios zonos ribų.

Manoma, kad 1 MW galios lazeriniame reaktoriuje turėtų būti apie 3000 lazerinių elementų.

Rusijoje intensyvus darbas su branduoliniais lazeriais buvo vykdomas ne tik VNIIEF, bet ir federalinėje valstybinėje vieningoje įmonėje „Rusijos Federacijos valstybinis mokslo centras - Fizikos ir energetikos institutas, pavadintas A. I. Leipunsky “, kaip patvirtina patentas RU 2502140, skirtas sukurti „reaktoriaus-lazerio įrenginį su tiesioginiu siurbimu dalijimosi fragmentais“.

Rusijos Federacijos valstybinio tyrimų centro IPPE specialistai sukūrė impulsinio reaktoriaus-lazerio sistemos energetinį modelį – branduoliniu būdu pumpuojamą optinį kvantinį stiprintuvą (OKUYAN).

Prisiminus Rusijos gynybos viceministro Jurijaus Borisovo teiginį praėjusių metų interviu laikraščiui „Krasnaja Zvezda“(„Pastojo į tarnybą lazerinės sistemos, kurios leidžia nuginkluoti potencialų priešą ir pataikyti į visus objektus, kurie yra taikinys šios sistemos lazerio spindulį. Mūsų branduoliniai mokslininkai išmoko sutelkti energiją, reikalingą atitinkamiems priešo ginklams įveikti praktiškai akimirksniu, per sekundės dalis“), galima teigti, kad Peresvet BLK aprūpintas ne mažu -dydžio branduolinis reaktorius, maitinantis lazerį elektra, bet su lazeriniu reaktoriumi, kuriame dalijimosi energija tiesiogiai paverčiama lazerio spinduliuote.

Abejonių kelia tik minėtas pasiūlymas „Peresvet BLK“patalpinti į lėktuvą. Kad ir kaip užtikrintumėte vežėjo orlaivio patikimumą, visada yra nelaimingo atsitikimo ir lėktuvo katastrofos pavojus, dėl kurio vėliau išsibarstys radioaktyvios medžiagos. Tačiau gali būti, kad yra būdų, kaip užkirsti kelią radioaktyviųjų medžiagų plitimui nešikliui nukritus. Taip, ir mes jau turime skraidantį reaktorių sparnuotojoje raketoje, petrele.

Remiantis tuo, kas išdėstyta, galima daryti prielaidą, kad tikimybė, kad Peresvet BLK bus įdiegta 3 versijoje, pagrįsta branduoliniu lazeriu, gali būti įvertinta kaip didelė

Nežinoma, ar įdiegtas lazeris yra impulsinis, ar nuolatinis. Antruoju atveju abejonių kelia nepertraukiamo lazerio veikimo laikas ir pertraukos, kurios turi būti daromos tarp darbo režimų. Tikimasi, kad „Peresvet BLK“turi nuolatinį lazerinį reaktorių, kurio veikimo laiką riboja tik šaltnešio tiekimas arba neriboja, jei aušinimas užtikrinamas kitu būdu.

Šiuo atveju Peresvet BLK išėjimo optinė galia gali būti įvertinta 1-3 MW diapazone su perspektyva padidinti iki 5-10 MW. Net su tokiu lazeriu vargu ar įmanoma pataikyti į branduolinę galvutę, tačiau lėktuvas, įskaitant ir nepilotuojamą orlaivį, ar sparnuotoji raketa – gana. Taip pat galima užtikrinti beveik bet kurio neapsaugoto erdvėlaivio pralaimėjimą žemose orbitose ir galbūt pažeisti jautrius erdvėlaivių elementus aukštesnėse orbitose.

Taigi, pirmuoju Peresvet BLK taikiniu gali tapti jautrūs JAV raketų atakos perspėjimo palydovų optiniai elementai, galintys veikti kaip priešraketinės gynybos elementas netikėto JAV nuginklavimo smūgio atveju.

išvadas

Kaip minėjome straipsnio pradžioje, yra gana daug būdų, kaip gauti lazerio spinduliuotę. Be aukščiau aptartų, yra ir kitų tipų lazerių, kurie gali būti efektyviai naudojami kariniuose reikaluose, pavyzdžiui, laisvųjų elektronų lazeris, kurio bangos ilgį galima keisti plačiu diapazonu iki minkštos rentgeno spinduliuotės. ir kuriam tiesiog reikia daug elektros energijos.išleistas nedidelio dydžio branduolinio reaktoriaus. Toks lazeris aktyviai kuriamas JAV karinio jūrų laivyno interesais. Tačiau laisvųjų elektronų lazerio naudojimas Peresvet BLK yra mažai tikėtinas, nes šiuo metu praktiškai nėra jokios informacijos apie tokio tipo lazerių kūrimą Rusijoje, išskyrus dalyvavimą Rusijoje Europos rentgeno laisvos programos programoje. elektronų lazeris.

Būtina suprasti, kad tikimybė, kad Peresvet BLK bus naudojamas vienas ar kitas sprendimas, yra gana sąlygiškai: tik netiesioginė informacija, gauta iš atvirų šaltinių, neleidžia suformuluoti didelio patikimumo išvadų.