BLK "Peresvet": kuidas töötab vene lasermõõk?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Alates nende loomisest on lasereid hakatud nägema kui relvi, mis võivad lahingutes revolutsiooni teha. Alates 20. sajandi keskpaigast on laserid muutunud ulmefilmide, supersõdurite relvade ja tähtedevaheliste laevade lahutamatuks osaks.

Kuid nagu praktikas sageli juhtub, tekkis suure võimsusega laserite väljatöötamisel suuri tehnilisi raskusi, mis on viinud selleni, et siiani on militaarlaserite peamiseks nišiks kujunenud nende kasutamine luure-, sihtimis- ja sihtmärkide määramise süsteemides. Sellegipoolest ei peatunud töö lahingulaserite loomisel maailma juhtivates riikides praktiliselt, uute põlvkondade laserrelvade loomise programmid asendasid üksteist.

Varem oleme uurinud mõningaid laserite väljatöötamise ja laserrelvade loomise etappe, samuti õhuväe laserrelvade, maavägede laserrelvade ja õhutõrje arendamise etappe ja hetkeolukorda., laserrelvad mereväele. Hetkel on laserrelvade loomise programmide intensiivsus erinevates riikides nii kõrge, et enam pole kahtlust, et need peagi lahinguväljale ilmuvad. Ja laserrelvade eest pole end nii lihtne kaitsta, kui mõned arvavad, vähemalt hõbedaga pole seda kindlasti võimalik teha.

Kui vaatate tähelepanelikult laserrelvade arengut välisriikides, märkate, et enamik väljapakutud kaasaegseid lasersüsteeme on rakendatud fiiber- ja tahkislaserite baasil. Pealegi on need lasersüsteemid enamasti mõeldud taktikaliste probleemide lahendamiseks. Nende väljundvõimsus jääb praegu vahemikku 10 kW kuni 100 kW, kuid edaspidi saab seda tõsta 300-500 kW-ni. Venemaal taktikalise klassi lahingulaserite loomisega seotud tööde kohta praktiliselt puudub teave, selle juhtumise põhjustest räägime allpool.

1. märtsil 2018 kuulutas Venemaa president Vladimir Putin Föderaalassambleele saadetud läkituse käigus koos mitmete teiste läbimurdeliste relvasüsteemidega välja Peresveti laserlahingukompleksi (BLK), mille suurus ja sihtotstarve viitavad selle kasutamine strateegiliste probleemide lahendamisel.

Peresveti kompleksi ümbritseb saladuseloor. Teiste uusimate relvatüüpide (kompleksid "Pistoda", "Avangard", "Zircon", "Poseidon") omadused olid ühel või teisel määral välja toodud, mis võimaldab osaliselt hinnata nende eesmärki ja tõhusust. Samal ajal ei antud Peresveti laserkompleksi kohta konkreetset teavet: ei paigaldatud laseri tüüpi ega selle energiaallikat. Sellest tulenevalt puudub informatsioon kompleksi võimsuse kohta, mis omakorda ei võimalda mõista selle tegelikke võimeid ning sellele seatud eesmärke ja eesmärke.

Laserkiirgust on võimalik saada kümnetel, võib-olla isegi sadadel viisidel. Niisiis, millist laserkiirguse saamise meetodit rakendatakse uusimas Vene BLK-s "Peresvet"? Küsimusele vastamiseks kaalume Peresvet BLK erinevaid versioone ja hindame nende rakendamise tõenäosust.

Allpool toodud teave on autori oletused, mis põhinevad Internetti postitatud avatud allikatest pärit teabel.

BLK "Peresvet". Täitmise number 1. Kiud-, tahkis- ja vedellaserid

Nagu eespool mainitud, on laserrelvade loomise peamine suund kiudoptikal põhinevate komplekside väljatöötamine. Miks see juhtub? Kuna kiudlaseritel põhinevate laserseadmete võimsust on lihtne skaleerida. Kasutades 5-10 kW moodulite paketti, saate väljundis kiirgust võimsusega 50-100 kW.

Kas Peresvet BLK-d saab nende tehnoloogiate alusel rakendada? Suure tõenäosusega ei ole. Selle peamiseks põhjuseks on asjaolu, et perestroika aastatel "põgenes" Venemaalt juhtiv fiiberlaserite arendaja, teadus-tehniline ühing IRE-Polyus, mille baasil moodustati rahvusvaheline korporatsioon IPG Photonics Corporation, mis registreeriti. USA-s ja on nüüdseks tööstusharu maailmas liider.suure võimsusega kiudlaserid. Rahvusvaheline äri ja IPG Photonics Corporationi peamine registreerimiskoht eeldab tema ranget järgimist USA õigusaktidele, mis praegust poliitilist olukorda arvestades ei tähenda kriitiliste tehnoloogiate ülekandmist Venemaale, mis loomulikult hõlmab tehnoloogiaid kõrgetasemeliste võimsuslaserid.

Kas kiudlasereid saavad Venemaal välja töötada teised organisatsioonid? Võib-olla, kuid ebatõenäoline või kuigi need on väikese võimsusega tooted. Kiudlaserid on tulus kommertstoode, seetõttu viitab suure võimsusega kodumaiste kiudlaserite puudumine turule nende tegelikule puudumisele.

Sarnane on olukord pooljuhtlaseritega. Arvatavasti on partiilahendust nende seas keerulisem realiseerida, siiski on see võimalik ning välisriikides on see fiiberlaserite järel levikult teine lahendus. Teavet Venemaal toodetud suure võimsusega tööstuslike tahkislaserite kohta ei leitud. Laserfüüsika uurimise instituudis RFNC-VNIIEF (ILFI) tehakse tööd tahkislaseritega, nii et teoreetiliselt saab Peresvet BLK-sse paigaldada tahkislaseri, kuid praktikas on see ebatõenäoline, kuna alguses Tõenäoliselt ilmuksid kompaktsemad laserrelvade näidised või katsepaigaldised.

Veel vähem on teavet vedellaserite kohta, kuigi on andmeid, et töötatakse välja vedelasõjalaserit (kas see töötati välja, aga kas see lükati tagasi?) USA-s programmi HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, „Defense) raames. süsteem, mis põhineb suure energiaga vedellaseril ). Arvatavasti on vedellaserite eeliseks jahutamisvõime, kuid madalam efektiivsus (efektiivsus) võrreldes tahkislaseritega.

2017. aastal ilmus info Polyuse Teadusinstituudi poolt uurimistöö (TA) lahutamatu osa hanke korraldamise kohta, mille eesmärk on luua mobiilne laserkompleks väikeste mehitamata õhusõidukite (UAV) vastu võitlemiseks päevases ja hämarad tingimused. Kompleks peaks koosnema jälgimissüsteemist ja sihtmärkide lennutrajektooride ehitamisest, pakkudes sihtmärgi määramist laserkiirguse juhtimissüsteemile, mille allikaks on vedellaser. Huvitav on vedellaseri loomise tööaruandes toodud nõue ja samal ajal kiudvõimsuslaseri olemasolu nõue kompleksis. Kas tegemist on trükiveaga või on välja töötatud (välja töötatud) uut tüüpi fiiberlaser, milles on vedel aktiivne keskkond, mis ühendab endas vedellaseri eelised jahutamise mugavuse ja fiiberlaseri eelised emitteri kombineerimisel. paketid.

Kiud-, tahkis- ja vedellaserite peamised eelised on nende kompaktsus, võimsuse partii suurendamise võimalus ja eri relvaklassidesse integreerimise lihtsus. Kõik see on erinevalt BLK "Peresvet" laserist, mis töötati selgelt välja mitte universaalse moodulina, vaid lahendusena, mis on tehtud "ühe eesmärgiga, ühe kontseptsiooni järgi". Seetõttu võib kiud-, tahkis- ja vedellaseritel põhineva BLK "Peresvet" versioonis nr 1 rakendamise tõenäosust hinnata madalaks.

BLK "Peresvet". Täitmise number 2. Gaasidünaamilised ja keemilised laserid

Gaasidünaamilisi ja keemilisi lasereid võib pidada aegunud lahenduseks. Nende peamine puudus on vajadus suure hulga tarbitavate komponentide järele, mis on vajalikud reaktsiooni säilitamiseks, mis tagab laserkiirguse vastuvõtmise. Sellegipoolest arendati XX sajandi 70-80ndatel kõige enam keemilisi lasereid.

Ilmselt saadi NSV Liidus ja USA-s esmakordselt üle 1 megavati pidevad kiirgusvõimsused gaasidünaamilistel laseritel, mille töö põhineb ülehelikiirusel liikuvate kuumutatud gaasimasside adiabaatilisel jahutamisel.

NSV Liidus töötati alates 20. sajandi 70. aastate keskpaigast lennuki Il-76MD baasil välja õhulaserkompleks A-60, mis oli oletatavasti relvastatud laseriga RD0600 või selle analoogiga. Algselt oli kompleks mõeldud automaatsete triivivate õhupallide vastu võitlemiseks. Relvana taheti paigaldada Himavtomatika Disainibüroo (KBKhA) välja töötatud megavatiklassi pidev gaasidünaamiline CO laser. Katsete raames loodi GDT-stendi proovide perekond kiirgusvõimsusega 10 kuni 600 kW. GDT puudusteks on pikk kiirguslainepikkus 10,6 μm, mis tagab laserkiire suure difraktsioonidivergentsi.

Veelgi suuremad kiirgusvõimsused saadi deuteeriumfluoriidil põhinevate keemiliste laserite ja hapniku-joodi (jood) laseritega (COIL). Eelkõige loodi USA-s strateegilise kaitsealgatuse (SDI) programmi raames mitme megavatise võimsusega deuteeriumfluoriidil põhinev keemiline laser; USA riikliku ballistilise raketivastase raketitõrje (NMD) raames.) programm, Boeing ABL (AirBorne Laser) lennukompleks hapniku-joodlaseriga, mille võimsus on suurusjärgus 1 megavatt.

VNIIEF on loonud ja katsetanud maailma võimsaima impulsskeemilist laserit fluori ja vesiniku (deuteeriumi) reaktsiooniks, välja töötanud korduva impulsslaseri, mille kiirgusenergia on mitu kJ impulsi kohta, impulsi kordussagedus 1–4 Hz ja kiirguse lahknevus difraktsioonipiiri lähedal ja efektiivsus umbes 70% (kõrgeim laserite puhul saavutatud).

Ajavahemikul 1985-2005. laserid töötati välja fluori mitteahelreaktsioonil vesinikuga (deuteerium), kus fluori sisaldava ainena kasutati elektrilahenduses dissotsieeruvat väävelheksafluoriidi SF6 (fotodissotsiatsioonilaser?). Laseri pikaajalise ja ohutu töötamise tagamiseks korduva impulssrežiimis on loodud suletud töösegu vahetamise tsükliga paigaldised. Näidatud on võimalus saada difraktsioonipiirile lähedane kiirgusdivergents, impulsi kordussagedus kuni 1200 Hz ja keskmine kiirgusvõimsus mitusada vatti.

Gaasidünaamilistel ja keemilistel laseritel on märkimisväärne puudus, enamiku lahenduste puhul on vaja tagada "laskemoona" varude täiendamine, mis sageli koosneb kallitest ja mürgistest komponentidest. Samuti on vaja puhastada laseri töö käigus tekkivaid heitgaase. Üldiselt on gaasidünaamilisi ja keemilisi lasereid raske tõhusaks lahenduseks nimetada, mistõttu on enamik riike läinud üle kiud-, tahkis- ja vedellaserite arendamisele.

Kui me räägime laserist, mis põhineb fluori mitteahelreaktsioonil deuteeriumiga, dissotsieerudes elektrilahenduses, suletud töösegu muutmise tsükliga, siis 2005. aastal saadi umbes 100 kW võimsust, on ebatõenäoline, et seekord võiks need viia megavatise tasemeni.

Seoses BLK "Peresvetiga" on gaasidünaamilise ja keemilise laseri paigaldamise küsimus üsna vastuoluline. Ühest küljest on Venemaal nende laserite osas märkimisväärseid arenguid. Internetis ilmus teave 1 MW laseriga lennunduskompleksi A 60 - A 60M täiustatud versiooni väljatöötamise kohta. Samuti räägitakse "Peresveti" kompleksi paigutamisest lennukikandjale ", mis võib olla sama medali teine pool. See tähendab, et algul oleksid nad võinud teha võimsama maapealse kompleksi, mis põhineb gaasidünaamilisel või keemilisel laseril, ja nüüd, mööda pekstud rada, paigaldada see lennukikandjale.

"Peresveti" loomise viisid läbi Sarovi tuumakeskuse spetsialistid Venemaa Föderaalses Tuumakeskuses - Ülevenemaalise Eksperimentaalfüüsika Uurimisinstituudis (RFNC-VNIIEF), juba mainitud Laserfüüsika Uurimisinstituudis, mis, muuhulgas arendab gaasidünaamilisi ja hapniku-joodlasereid …

Teisest küljest, mida iganes võib öelda, on gaasidünaamilised ja keemilised laserid aegunud tehnilised lahendused. Lisaks levib aktiivselt teave tuumaenergiaallika olemasolu kohta Peresvet BLK-s laseri toiteks ja Sarovis tegeletakse rohkem uusimate läbimurdetehnoloogiate loomisega, mida sageli seostatakse tuumaenergiaga.

Eelneva põhjal võib eeldada, et Peresvet BLK realiseerimise tõenäosust teostuses nr 2 gaasdünaamiliste ja keemiliste laserite baasil võib hinnata mõõdukaks

Tuumapumbaga laserid

1960. aastate lõpus alustati NSV Liidus suure võimsusega tuumapumbaga laserite loomisega. Algul olid VNIIEFi, I. A. E. Kurchatov ja Moskva Riikliku Ülikooli tuumafüüsika uurimisinstituut. Seejärel liitusid nendega MEPhI, VNIITF, IPPE ja teiste keskuste teadlased. 1972. aastal ergastas VNIIEF heeliumi ja ksenooni segu uraani lõhustumise fragmentidega, kasutades VIR 2 impulssreaktorit.

Aastatel 1974-1976. TIBR-1M reaktoris tehakse katseid, milles laserkiirguse võimsus oli umbes 1–2 kW. 1975. aastal töötati VIR-2 impulssreaktori baasil välja kahe kanaliga laserinstallatsioon LUNA-2, mis töötas veel 2005. aastal ja võimalik, et see töötab siiani. 1985. aastal pumbati LUNA-2M rajatises esmakordselt maailmas neoonlaser.

1980. aastate alguses töötasid VNIIEFi teadlased pidevas režiimis töötava tuumalaseri elemendi loomiseks välja ja valmistasid 4-kanalilise lasermooduli LM-4. Süsteemi ergastab BIGR-reaktori neutronvoog. Tootmise kestuse määrab reaktori kiiritusimpulsi kestus. Esimest korda maailmas demonstreeriti praktikas tuumapumbaga laserites cw-laseerimist ning demonstreeriti gaasi põiktsirkulatsiooni meetodi efektiivsust. Laseri kiirgusvõimsus oli umbes 100 W.

Aastal 2001 uuendati üksust LM-4 ja see sai nimetuse LM-4M / BIGR. Mitmeelemendilise tuumalaserseadme toimimist pidevas režiimis demonstreeriti pärast rajatise 7-aastast konserveerimist ilma optilisi ja kütuseelemente välja vahetamata. LM-4 seadet võib pidada laserreaktori (RL) prototüübiks, millel on kõik selle omadused, välja arvatud isemajanduva tuumaahelreaktsiooni võimalus.

2007. aastal võeti LM-4 mooduli asemel kasutusele kaheksa kanaliga lasermoodul LM-8, milles nähti ette nelja ja kahe laserkanali järjestikune lisamine.

Laserreaktor on autonoomne seade, mis ühendab endas lasersüsteemi ja tuumareaktori funktsioonid. Laserreaktori aktiivne tsoon on teatud arvu laserrakkude kogum, mis on teatud viisil paigutatud neutronite moderaatori maatriksisse. Laserrakkude arv võib ulatuda sadadest mitme tuhandeni. Uraani koguhulk jääb vahemikku 5-7 kg kuni 40-70 kg, joonmõõtmed 2-5 m.

VNIIEF-is tehti esialgsed hinnangud 100 kW ja suurema laserivõimsusega laserreaktorite erinevate versioonide peamiste energia-, tuumafüüsikaliste, tehniliste ja tööparameetrite kohta, mis töötavad sekundi murdosast kuni pidevrežiimini. Käivitamistel käsitlesime reaktori südamikus soojuse akumuleerumisega laserreaktoreid, mille kestust piirab südamiku lubatud kuumutamine (soojusmahtuvusradar) ja pidevradarit koos soojusenergia eemaldamisega väljaspool südamikku.

Eeldatavasti peaks suurusjärgus 1 MW laserivõimsusega laserreaktor sisaldama umbes 3000 laserelementi.

Venemaal tehti intensiivset tööd tuumapumbaga laserite kallal mitte ainult VNIIEF-is, vaid ka föderaalses riiklikus ühtses ettevõttes Vene Föderatsiooni Riiklik Teaduskeskus - A. I. nimeline füüsika ja energeetika instituut. Leipunsky”, mida tõendab patent RU 2502140 „reaktori-laserpaigaldise koos otsese pumpamisega lõhustumisfragmentide abil”.

Vene Föderatsiooni riikliku uurimiskeskuse IPPE spetsialistid on välja töötanud impulssreaktor-lasersüsteemi energiamudeli - tuumapumbaga optilise kvantvõimendi (OKUYAN).

Meenutades Venemaa asekaitseministri Juri Borisovi avaldust eelmise aasta intervjuus ajalehele Krasnaja Zvezda (“Teenistusse on asunud lasersüsteemid, mis võimaldavad potentsiaalse vaenlase desarmeerida ja tabada kõiki neid objekte, mis on sihtmärgiks). selle süsteemi laserkiirt. Meie tuumateadlased on õppinud koondama energiat, mis on vajalik vaenlase vastavate relvade lüüasaamiseks praktiliselt hetkedega, sekundi murdosaga ), võib öelda, et Peresvet BLK on varustatud mitte väikese -suurune tuumareaktor, mis toidab laserit elektriga, kuid laserreaktoriga, milles lõhustumisenergia muudetakse otse laserkiirguseks.

Kahtlust tekitab vaid eelmainitud ettepanek Peresvet BLK lennukisse paigutada. Olenemata sellest, kuidas kandelennuki töökindlust tagate, on alati oht õnnetuseks ja lennuõnnetuseks, millele järgneb radioaktiivsete materjalide laialivalgumine. Siiski on võimalik, et on olemas viise, kuidas vältida radioaktiivsete materjalide levikut kandja kukkumisel. Jah, ja meil on juba lendav reaktor tiibraketis, petrel.

Eelneva põhjal võib eeldada, et tuumapumbaga laseril põhineva Peresvet BLK versiooni 3 rakendamise tõenäosust võib hinnata suureks

Pole teada, kas paigaldatud laser on impulss- või pidev. Teisel juhul on küsitav laseri pideva töötamise aeg ja pausid, mida töörežiimide vahel teha tuleb. Loodetavasti on Peresvet BLK-l pidev laserreaktor, mille tööaega piirab ainult külmutusagensi juurdevool või ei piira, kui jahutus on muul viisil tagatud.

Sel juhul võib Peresvet BLK optilist väljundvõimsust hinnata vahemikku 1-3 MW koos väljavaatega suureneda 5-10 MW-ni. Vaevalt on isegi sellise laseriga võimalik tuumalõhkepea tabada, kuid lennuk, sealhulgas mehitamata õhusõiduk või tiibrakett, on üsna. Samuti on võimalik tagada peaaegu kõigi kaitsmata kosmoselaevade lüüasaamine madalatel orbiitidel ja võib-olla kahjustada kosmoseaparaadi tundlikke elemente kõrgematel orbiitidel.

Seega võivad Peresvet BLK esimeseks sihtmärgiks olla USA raketirünnaku hoiatussatelliitide tundlikud optilised elemendid, mis võivad USA ootamatu desarmeerimislöögi korral toimida raketikaitseelemendina.

järeldused

Nagu me artikli alguses ütlesime, on laserkiirguse saamiseks üsna palju võimalusi. Lisaks ülalkirjeldatule on ka teist tüüpi lasereid, mida saab sõjalistes asjades tõhusalt kasutada, näiteks vaba elektron laser, mille lainepikkust on võimalik varieerida laias vahemikus kuni pehme röntgenikiirguseni. ja mis lihtsalt vajab palju elektrienergiat.välja antud väikesemahulise tuumareaktori poolt. Sellist laserit arendatakse aktiivselt USA mereväe huvides. Vaba elektronlaseri kasutamine Peresvet BLK-s on aga ebatõenäoline, kuna praegu puudub praktiliselt igasugune teave seda tüüpi laserite arendamise kohta Venemaal, välja arvatud Venemaal osalemine Euroopa röntgenivaba programmis. elektronlaser.

Tuleb mõista, et hinnang selle või selle lahenduse kasutamise tõenäosusele Peresveti BLK-s antakse üsna tinglikult: ainult avatud allikatest saadud kaudse teabe olemasolu ei võimalda teha suure usaldusväärsusega järeldusi.