BLK "Peresvet": kako deluje ruski laserski meč?

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Od njihovega začetka so laserji veljali za orožje s potencialom za revolucijo v boju. Od sredine 20. stoletja so laserji postali sestavni del znanstvenofantastičnih filmov, orožja super vojakov in medzvezdnih ladij.

Vendar pa je, kot se pogosto dogaja v praksi, razvoj laserjev velike moči naletel na velike tehnične težave, ki so privedle do tega, da je doslej glavna niša vojaških laserjev postala njihova uporaba v izvidništvu, ciljnem sistemu in sistemih za označevanje ciljev. Kljub temu se delo na ustvarjanju bojnih laserjev v vodilnih državah sveta praktično ni ustavilo, programi za ustvarjanje novih generacij laserskega orožja so se zamenjali.

Prej smo preučili nekatere faze razvoja laserjev in ustvarjanja laserskega orožja, pa tudi stopnje razvoja in trenutno stanje pri ustvarjanju laserskega orožja za letalstvo, laserskega orožja za kopenske sile in zračno obrambo., lasersko orožje za mornarico. Trenutno je intenzivnost programov za ustvarjanje laserskega orožja v različnih državah tako visoka, da ni več dvoma, da se bodo kmalu pojavili na bojišču. In pred laserskim orožjem se ne bo tako enostavno zaščititi, kot nekateri mislijo, vsaj s srebrom zagotovo ne bo mogoče.

Če natančno pogledate razvoj laserskega orožja v tujini, boste opazili, da je večina predlaganih sodobnih laserskih sistemov izvedena na osnovi optičnih in polprevodniških laserjev. Poleg tega so ti laserski sistemi večinoma zasnovani za reševanje taktičnih problemov. Njihova izhodna moč se trenutno giblje od 10 kW do 100 kW, v prihodnosti pa se lahko poveča na 300-500 kW. V Rusiji praktično ni informacij o delu pri ustvarjanju bojnih laserjev taktičnega razreda, o razlogih, zakaj se to dogaja, bomo govorili spodaj.

1. marca 2018 je ruski predsednik Vladimir Putin v svojem sporočilu Zvezni skupščini skupaj s številnimi drugimi prebojnimi sistemi orožja napovedal laserski bojni kompleks Peresvet (BLK), katerega velikost in predvideni namen pomenita njegovo uporabo za reševanje strateških problemov.

Kompleks Peresvet je obdan s tančico skrivnosti. Značilnosti drugih najnovejših vrst orožja (kompleksi "Bodalo", "Avangard", "Cirkon", "Posejdon") so bile tako ali drugače izražene, kar nam deloma omogoča presojo njihovega namena in učinkovitosti. Hkrati ni bilo podanih nobenih konkretnih informacij o laserskem kompleksu Peresvet: niti vrste vgrajenega laserja niti vira energije zanj. V skladu s tem ni podatkov o zmogljivosti kompleksa, kar pa nam ne omogoča razumevanja njegovih dejanskih zmogljivosti ter ciljev in ciljev, ki so bili zanj postavljeni.

Lasersko sevanje je mogoče pridobiti na desetine, morda celo na stotine načinov. Kakšna metoda pridobivanja laserskega sevanja se torej izvaja v najnovejšem ruskem BLK "Peresvet"? Za odgovor na vprašanje bomo preučili različne različice Peresvet BLK in ocenili stopnjo verjetnosti njihove izvedbe.

Spodnje informacije so avtorjeve domneve, ki temeljijo na informacijah iz odprtih virov, objavljenih na internetu.

BLK "Peresvet". Izvedba številka 1. Vlakni, trdni in tekoči laserji

Kot je navedeno zgoraj, je glavni trend pri ustvarjanju laserskega orožja razvoj kompleksov, ki temeljijo na optičnih vlaknih. Zakaj se to dogaja? Ker je moč laserskih inštalacij, ki temeljijo na laserjih z vlakni, enostavno meriti. S paketom modulov 5-10 kW pridobite sevanje na izhodu z močjo 50-100 kW.

Ali je mogoče Peresvet BLK implementirati na podlagi teh tehnologij? Zelo verjetno je, da ni. Glavni razlog za to je, da je v letih perestrojke vodilni razvijalec fiber laserjev, Znanstveno-tehnično združenje IRE-Polyus, "pobegnil" iz Rusije, na podlagi katerega je bila ustanovljena transnacionalna korporacija IPG Photonics Corporation, registrirana v ZDA in je zdaj vodilni svetovni v industriji.visoko zmogljivi laserji z vlakni. Mednarodno poslovanje in glavni kraj registracije IPG Photonics Corporation pomeni njeno strogo spoštovanje zakonodaje ZDA, kar glede na trenutne politične razmere ne pomeni prenosa kritičnih tehnologij v Rusijo, ki seveda vključujejo tehnologije za ustvarjanje visoko- močni laserji.

Ali lahko vlaknene laserje v Rusiji razvijejo druge organizacije? Morda, vendar malo verjetno, ali pa so to izdelki nizke moči. Fiber laserji so donosen komercialni izdelek, zato odsotnost domačih laserjev z vlakni velike moči na trgu najverjetneje kaže na njihovo dejansko odsotnost.

Podobno je s polprevodniškimi laserji. Menda je med njimi težje implementirati paketno rešitev, vendar je mogoče, v tujini pa je to druga najbolj razširjena rešitev za fiber laserji. Podatkov o industrijskih polprevodniških laserjih velike moči, izdelanih v Rusiji, ni bilo mogoče najti. Dela na polprevodniških laserjih potekajo na Inštitutu za raziskave laserske fizike RFNC-VNIIEF (ILFI), tako da je teoretično mogoče v Peresvet BLK vgraditi polprevodniški laser, v praksi pa je to malo verjetno, saj je na začetku najverjetneje bi se pojavili bolj kompaktni vzorci laserskega orožja ali eksperimentalne instalacije.

O tekočih laserjih je še manj informacij, čeprav obstajajo podatki, da se tekoči bojni laser razvija (je bil razvit, pa je bil zavrnjen?) v ZDA v okviru programa HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Defence sistem, ki temelji na visokoenergijskem tekočem laserju"). Verjetno imajo tekoči laserji prednost, da lahko ohlajajo, vendar nižjo učinkovitost (učinkovitost) v primerjavi s polprevodniškimi laserji.

Leta 2017 so se pojavile informacije o razpisu Raziskovalnega inštituta Polyus za sestavni del raziskovalnega dela (R&R), katerega namen je izdelava mobilnega laserskega kompleksa za boj proti majhnim brezpilotnim letalom (UAV) podnevi in razmere somraka. Kompleks bi moral biti sestavljen iz sistema za sledenje in konstrukcije ciljnih poti letenja, ki zagotavljajo ciljno označevanje za sistem vodenja laserskega sevanja, katerega vir bo tekoči laser. Zanimiva je zahteva, ki je navedena v delovnem poročilu o izdelavi tekočega laserja, hkrati pa tudi zahteva po prisotnosti optičnega laserja v kompleksu. Ali gre za napačno tiskarsko napako, ali pa je bil razvit (razvit) nov tip optičnega laserja s tekočim aktivnim medijem v vlaknu, ki združuje prednosti tekočega laserja v smislu priročnosti hlajenja in optičnega laserja pri kombiniranju oddajnika paketov.

Glavne prednosti optičnih, polprevodniških in tekočih laserjev so njihova kompaktnost, možnost serijskega povečanja moči in enostavnost integracije v različne razrede orožja. Vse to je za razliko od laserja BLK "Peresvet", ki je bil očitno razvit ne kot univerzalni modul, ampak kot rešitev, izdelana "z enim namenom, po enem samem konceptu". Zato je verjetnost implementacije BLK "Peresvet" v različici št. 1 na osnovi optičnih, polprevodniških in tekočih laserjev mogoče oceniti kot nizko.

BLK "Peresvet". Izvedba številka 2. Plinskodinamični in kemični laserji

Plinskodinamični in kemični laserji se lahko štejejo za zastarelo rešitev. Njihova glavna pomanjkljivost je potreba po velikem številu potrošnih komponent, potrebnih za vzdrževanje reakcije, kar zagotavlja sprejem laserskega sevanja. Kljub temu so bili kemični laserji najbolj razviti v razvoju v 70-ih - 80-ih letih XX stoletja.

Očitno so bile prvič pridobljene neprekinjene moči sevanja nad 1 megavat v ZSSR in ZDA na plinskodinamičnih laserjih, katerih delovanje temelji na adiabatskem hlajenju segretih plinskih mas, ki se gibljejo z nadzvočno hitrostjo.

V ZSSR so od sredine 70-ih let 20. stoletja razvili letalski laserski kompleks A-60 na podlagi letala Il-76MD, ki naj bi bil oborožen z laserjem RD0600 ali njegovim analogom. Sprva je bil kompleks namenjen za boj proti avtomatskim lebdečim balonom. Kot orožje naj bi bil nameščen neprekinjen plinsko-dinamični CO laser megavatnega razreda, ki ga je razvil oblikovalski biro Khimavtomatika (KBKhA). V okviru testov je bila ustvarjena družina GDT klopnih vzorcev z močjo sevanja od 10 do 600 kW. Slabosti GDT so dolga valovna dolžina sevanja 10,6 μm, ki zagotavlja visoko difrakcijsko divergenco laserskega žarka.

Še višje moči sevanja smo dosegli s kemičnimi laserji na osnovi devterijevega fluorida in s kisikovo-jodnimi (jodnimi) laserji (COIL). Zlasti v okviru programa Strategic Defense Initiative (SDI) v ZDA je bil ustvarjen kemični laser na osnovi devterijevega fluorida z močjo več megavatov; v okviru ameriške nacionalne protibalistične obrambe (NMD)), letalski kompleks Boeing ABL (AirBorne Laser) s kisikovo-jodnim laserjem z močjo reda 1 megavata.

VNIIEF je ustvaril in preizkusil najmočnejši impulzni kemični laser na svetu za reakcijo fluora z vodikom (devterijem), razvil ponavljajoče impulzni laser z energijo sevanja nekaj kJ na impulz, hitrostjo ponovitve impulza 1–4 Hz in divergenca sevanja blizu meje difrakcije in učinkovitost približno 70 % (najvišja dosežena pri laserjih).

V obdobju od 1985 do 2005. laserji so bili razviti na neverižni reakciji fluora z vodikom (devterijem), kjer je bil kot snov, ki vsebuje fluor, uporabljen žveplov heksafluorid SF6, ki se disocira v električni razelektritvi (fotodisociacijski laser?). Za zagotovitev dolgotrajnega in varnega delovanja laserja v ponavljajočem impulznem načinu so bile ustvarjene instalacije z zaprtim ciklom menjave delovne mešanice. Prikazana je možnost pridobivanja razhajanja sevanja blizu meje difrakcije, hitrosti ponovitve impulza do 1200 Hz in povprečne moči sevanja nekaj sto vatov.

Plinskodinamični in kemični laserji imajo pomembno pomanjkljivost, v večini rešitev je treba zagotoviti dopolnitev zaloge "streliva", ki je pogosto sestavljena iz dragih in strupenih komponent. Prav tako je potrebno očistiti izpušne pline, ki nastanejo pri delovanju laserja. Na splošno je plinskodinamične in kemične laserje težko imenovati za učinkovito rešitev, zato se je večina držav preusmerila na razvoj vlaken, polprevodniških in tekočih laserjev.

Če govorimo o laserju, ki temelji na neverižni reakciji fluora z devterijem, ki se disocira v električni razelektritvi, z zaprtim ciklom spreminjanja delovne mešanice, potem je bilo leta 2005 pridobljenih moči približno 100 kW, je malo verjetno, da bi med tokrat bi jih lahko spravili na megavatno raven.

V zvezi z BLK "Peresvet" je vprašanje namestitve plinskodinamičnega in kemičnega laserja nanj precej sporno. Po eni strani je v Rusiji pomemben napredek na področju teh laserjev. Na internetu so se pojavile informacije o razvoju izboljšane različice letalskega kompleksa A 60 - A 60M z laserjem z močjo 1 MW. Govori se tudi o postavitvi kompleksa "Peresvet" na letalonosilko ", ki je lahko druga stran iste medalje. Se pravi, sprva bi lahko naredili močnejši zemeljski kompleks na podlagi plinskodinamičnega ali kemičnega laserja, zdaj pa bi ga po uhojeni poti namestili na letalonosilko.

Ustvarjanje "Peresveta" so izvedli strokovnjaki jedrskega centra v Sarovu, v Ruskem zveznem jedrskem centru - Vseruskem raziskovalnem inštitutu za eksperimentalno fiziko (RFNC-VNIIEF), na že omenjenem Inštitutu za raziskave laserske fizike, ki med drugim razvija plinskodinamične in kisikovo-jodne laserje …

Po drugi strani pa so plinskodinamični in kemični laserji, karkoli že rečemo, zastarele tehnične rešitve. Poleg tega aktivno krožijo informacije o prisotnosti vira jedrske energije v Peresvet BLK za napajanje laserja, v Sarovu pa se bolj ukvarjajo z ustvarjanjem najnovejših prebojnih tehnologij, pogosto povezanih z jedrsko energijo.

Na podlagi navedenega lahko domnevamo, da je verjetnost izvedbe BLK Peresvet v izvedbi št. 2 na podlagi plinskodinamičnih in kemičnih laserjev mogoče oceniti kot zmerno

Laserji z jedrsko črpalko

V poznih šestdesetih letih prejšnjega stoletja so se v ZSSR začela dela na ustvarjanju močnih laserjev z jedrskim črpanjem. Sprva so strokovnjaki iz VNIIEF, I. A. E. Kurčatov in Raziskovalni inštitut za jedrsko fiziko Moskovske državne univerze. Nato so se jim pridružili znanstveniki iz MEPhI, VNIITF, IPPE in drugih centrov. Leta 1972 je VNIIEF z impulznim reaktorjem VIR 2 vzbudil mešanico helija in ksenona z delci cepitve urana.

V letih 1974-1976. eksperimenti se izvajajo na reaktorju TIBR-1M, v katerem je bila moč laserskega sevanja približno 1–2 kW. Leta 1975 je bila na osnovi impulznega reaktorja VIR-2 razvita dvokanalna laserska instalacija LUNA-2, ki je delovala še leta 2005 in je možno, da še vedno deluje. Leta 1985 so v objektu LUNA-2M prvič na svetu črpali neonski laser.

V zgodnjih osemdesetih letih so znanstveniki VNIIEF, da bi ustvarili jedrski laserski element, ki deluje v neprekinjenem načinu, razvili in izdelali 4-kanalni laserski modul LM-4. Sistem vzbuja nevtronski tok iz reaktorja BIGR. Trajanje generiranja je določeno s trajanjem impulza obsevanja reaktorja. Prvič na svetu je bilo v praksi prikazano neprekinjeno laserje v laserjih z jedrsko črpalko in dokazana učinkovitost metode prečnega kroženja plina. Moč laserskega sevanja je bila približno 100 W.

Leta 2001 je bila enota LM-4 nadgrajena in prejela oznako LM-4M / BIGR. Delovanje večelementne jedrske laserske naprave v neprekinjenem načinu je bilo prikazano po 7 letih konservacije objekta brez zamenjave optičnih in gorivnih elementov. Inštalacijo LM-4 lahko štejemo za prototip laserskega reaktorja (RL), ki ima vse njegove lastnosti, razen možnosti samovzdržne jedrske verižne reakcije.

V letu 2007 je namesto modula LM-4 začel delovati osemkanalni laserski modul LM-8, v katerem je bilo zagotovljeno zaporedno dodajanje štirih in dveh laserskih kanalov.

Laserski reaktor je avtonomna naprava, ki združuje funkcije laserskega sistema in jedrskega reaktorja. Aktivna cona laserskega reaktorja je niz določenega števila laserskih celic, ki so na določen način nameščene v matriki nevtronskega moderatorja. Število laserskih celic se lahko giblje od sto do nekaj tisoč. Skupna količina urana se giblje od 5-7 kg do 40-70 kg, linearne dimenzije 2-5 m.

Na VNIIEF so bile narejene preliminarne ocene glavnih energetskih, jedrsko-fizikalnih, tehničnih in obratovalnih parametrov različnih različic laserskih reaktorjev z močjo laserja od 100 kW in več, ki delujejo od delčkov sekunde do neprekinjenega načina. Pri izstrelitvah smo upoštevali laserske reaktorje z akumulacijo toplote v jedru reaktorja, katerih trajanje je omejeno z dovoljenim segrevanjem sredice (radar toplotne zmogljivosti) in kontinuiranim radarjem z odvzemom toplotne energije izven sredice.

Laserski reaktor z lasersko močjo reda 1 MW naj bi vseboval približno 3000 laserskih celic.

V Rusiji se je intenzivno delo na laserjih z jedrsko črpalko izvajalo ne le na VNIIEF, temveč tudi v Zveznem državnem enotnem podjetju "Državni znanstveni center Ruske federacije - Inštitut za fiziko in energetiko po imenu A. I. Leipunsky ", kar dokazuje patent RU 2502140 za ustvarjanje" reaktorsko-laserske instalacije z neposrednim črpanjem s fisijskimi fragmenti ".

Strokovnjaki Državnega raziskovalnega centra Ruske federacije IPPE so razvili energetski model impulznega reaktorsko-laserskega sistema - optičnega kvantnega ojačevalnika z jedrsko črpalko (OKUYAN).

Spomnimo se izjave namestnika ruskega ministra za obrambo Jurija Borisova v lanskem intervjuju za časnik Krasnaya Zvezda (»Laserski sistemi so začeli uporabljati, ki omogočajo razorožitev potencialnega sovražnika in zadeti vse tiste predmete, ki služijo kot tarča za laserski žarek tega sistema. Naši jedrski znanstveniki so se naučili koncentrirati energijo, potrebno za poraz sovražnikovega ustreznega orožja praktično v trenutkih, v delcih sekunde ), lahko rečemo, da Peresvet BLK ni opremljen z majhnim -velik jedrski reaktor, ki napaja laser z elektriko, vendar z laserskim reaktorjem, v katerem se energija cepitve neposredno pretvori v lasersko sevanje.

Dvom vzbuja le že omenjeni predlog o postavitvi Peresvet BLK na letalo. Ne glede na to, kako zagotovite zanesljivost nosilnega letala, vedno obstaja nevarnost nesreče in letalske nesreče s kasnejšim razprševanjem radioaktivnih snovi. Vendar pa je možno, da obstajajo načini za preprečevanje širjenja radioaktivnih snovi, ko nosilec pade. Ja, in že imamo leteči reaktor v križarski raketi, Petrel.

Na podlagi navedenega lahko domnevamo, da je verjetnost izvedbe Peresvet BLK v različici 3 na osnovi jedrsko črpanega laserja mogoče oceniti kot visoko

Ni znano, ali je nameščen laser impulzen ali neprekinjen. V drugem primeru so vprašljivi čas neprekinjenega delovanja laserja in premori, ki jih je treba izvesti med načini delovanja. Upajmo, da ima Peresvet BLK neprekinjen laserski reaktor, katerega čas delovanja je omejen le z dobavo hladilnega sredstva ali pa ni omejen, če je hlajenje zagotovljeno na kakšen drug način.

V tem primeru je mogoče izhodno optično moč Peresvet BLK oceniti v območju 1-3 MW z možnostjo povečanja na 5-10 MW. Jedrsko bojno glavo je skoraj nemogoče zadeti tudi s takšnim laserjem, vendar je letalo, vključno z brezpilotno letalnico, ali križarska raketa precej. Prav tako je mogoče zagotoviti poraz skoraj vsakega nezaščitenega vesoljskega plovila na nizkih orbitah in morebiti poškodovati občutljive elemente vesoljskih plovil v višjih orbitah.

Tako so lahko prva tarča za Peresvet BLK občutljivi optični elementi ameriških satelitov za opozarjanje na raketni napad, ki lahko delujejo kot element protiraketne obrambe v primeru nenadnega razorožitvenega napada ZDA.

sklepi

Kot smo povedali na začetku članka, obstaja precej veliko načinov za pridobivanje laserskega sevanja. Poleg zgoraj obravnavanih obstajajo tudi druge vrste laserjev, ki se lahko učinkovito uporabljajo v vojaških zadevah, na primer laser s prostimi elektroni, pri katerem je mogoče spreminjati valovno dolžino v širokem razponu do mehkega rentgenskega sevanja. in ki potrebuje le veliko električne energije.ki ga izda mali jedrski reaktor. Tak laser se aktivno razvija v interesu ameriške mornarice. Vendar pa je uporaba laserja s prostimi elektroni v BLK Peresvet malo verjetna, saj trenutno praktično ni podatkov o razvoju tovrstnih laserjev v Rusiji, razen sodelovanja v Rusiji v programu evropskega brez rentgenskih žarkov. elektronski laser.

Treba je razumeti, da je ocena verjetnosti uporabe te ali one rešitve v BLK Peresvet podana precej pogojno: prisotnost le posrednih informacij, pridobljenih iz odprtih virov, ne omogoča oblikovanja sklepov z visoko stopnjo zanesljivosti.