BLK "Peresvet": kako funkcionira ruski laserski mač?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Od svog početka, laseri su se počeli smatrati oružjem s potencijalom revolucioniranja borbe. Od sredine 20. stoljeća laseri su postali sastavni dio znanstvenofantastičnih filmova, oružja super vojnika i međuzvjezdanih brodova.

Međutim, kao što je to često u praksi, razvoj lasera velike snage naišao je na velike tehničke poteškoće, što je dovelo do toga da je do sada glavna niša vojnih lasera postala njihova upotreba u sustavima izviđanja, nišanja i označavanja ciljeva. Ipak, rad na stvaranju borbenih lasera u vodećim zemljama svijeta praktički nije prestao, programi za stvaranje novih generacija laserskog oružja zamijenili su jedni druge.

Ranije smo ispitali neke od faza u razvoju lasera i stvaranja laserskog oružja, kao i faze razvoja i trenutno stanje u stvaranju laserskog oružja za zrakoplovstvo, lasersko oružje za kopnene snage i protuzračnu obranu., lasersko oružje za mornaricu. Trenutno je intenzitet programa za stvaranje laserskog oružja u različitim zemljama toliko visok da više nema sumnje da će se ono uskoro pojaviti na bojnom polju. I neće se biti tako lako zaštititi se od laserskog oružja kao što neki misle, barem to sigurno neće biti moguće učiniti sa srebrom.

Ako pomno pogledate razvoj laserskog oružja u stranim zemljama, primijetit ćete da se većina predloženih modernih laserskih sustava implementira na bazi vlaknastih i poluprovodničkih lasera. Štoviše, većinom su ovi laserski sustavi dizajnirani za rješavanje taktičkih problema. Njihova izlazna snaga trenutno se kreće od 10 kW do 100 kW, ali se u budućnosti može povećati na 300-500 kW. U Rusiji praktički nema informacija o radu na stvaranju borbenih lasera taktičke klase, u nastavku ćemo govoriti o razlozima zašto se to događa.

Dana 1. ožujka 2018. ruski predsjednik Vladimir Putin je u svojoj poruci Saveznoj skupštini, zajedno s nizom drugih prodornih oružanih sustava, najavio laserski borbeni kompleks Peresvet (BLK), čija veličina i namjena podrazumijevaju njegovo korištenje za rješavanje strateških problema.

Kompleks Peresvet okružen je velom tajne. Karakteristike drugih najnovijih vrsta oružja (kompleksi "Bodež", "Avangard", "Cirkon", "Posejdon") su izražene u jednom ili drugom stupnju, što nam dijelom omogućuje da prosuđujemo njihovu svrhu i učinkovitost. Istodobno, nisu dati nikakvi konkretni podaci o laserskom kompleksu Peresvet: ni o vrsti instaliranog lasera, niti o izvoru energije za njega. Sukladno tome, nema podataka o kapacitetu kompleksa, što nam zauzvrat ne dopušta razumijevanje njegovih stvarnih mogućnosti i ciljeva i zadataka koji su mu postavljeni.

Lasersko zračenje može se dobiti na desetke, možda čak i stotine načina. Dakle, koja je metoda dobivanja laserskog zračenja implementirana u najnovijem ruskom BLK "Peresvet"? Da bismo odgovorili na pitanje, razmotrit ćemo različite verzije Peresvet BLK-a i procijeniti stupanj vjerojatnosti njihove provedbe.

Podaci u nastavku su autorove pretpostavke temeljene na informacijama iz otvorenih izvora objavljenih na internetu.

BLK "Peresvet". Izvedba broj 1. Vlaknasti, kruti i tekući laseri

Kao što je gore spomenuto, glavni trend u stvaranju laserskog oružja je razvoj kompleksa na temelju optičkih vlakana. Zašto se ovo događa? Zato što je lako skalirati snagu laserskih instalacija na temelju fiber lasera. Koristeći paket modula od 5-10 kW, dobiti zračenje na izlazu snage 50-100 kW.

Može li se Peresvet BLK implementirati na temelju ovih tehnologija? Velika je vjerojatnost da nije. Glavni razlog za to je što je tijekom godina perestrojke iz Rusije "pobjegao" vodeći proizvođač vlaknastih lasera, Znanstveno-tehničko udruženje IRE-Polyus, na temelju koje je formirana transnacionalna korporacija IPG Photonics Corporation, registrirana u SAD-u i sada je svjetski lider u industriji.laseri s vlaknima velike snage. Međunarodno poslovanje i glavno mjesto registracije IPG Photonics Corporation podrazumijeva strogo poštivanje američkog zakonodavstva, što, s obzirom na trenutnu političku situaciju, ne podrazumijeva prijenos kritičnih tehnologija u Rusiju, što, naravno, uključuje tehnologije za stvaranje visoko- moćni laseri.

Mogu li druge organizacije razviti vlaknaste lasere u Rusiji? Možda, ali malo vjerojatno, ili dok su to proizvodi male snage. Fiber laseri su profitabilan komercijalni proizvod, stoga nepostojanje domaćih optičkih lasera velike snage na tržištu najvjerojatnije ukazuje na njihovu stvarnu odsutnost.

Slična je situacija i s laserima u čvrstom stanju. Vjerojatno je među njima teže implementirati batch rješenje, ali je moguće, au stranim zemljama ovo je drugo najraširenije rješenje nakon fiber lasera. Podaci o industrijskim poluprovodničkim laserima velike snage proizvedenim u Rusiji nisu pronađeni. U Institutu za istraživanje laserske fizike RFNC-VNIIEF (ILFI) izvode se radovi na poluprovodničkim laserima, pa se teoretski može u Peresvet BLK ugraditi laser u čvrstom stanju, ali u praksi je to malo vjerojatno, jer je u početku najvjerojatnije bi se pojavili kompaktniji uzorci laserskog oružja ili eksperimentalne instalacije.

Još je manje informacija o tekućim laserima, iako postoje podaci da se tekući ratni laser razvija (je li razvijen, ali je odbijen?) u SAD-u u okviru programa HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, „Defence sustav baziran na visokoenergetskom tekućem laseru ). Vjerojatno tekući laseri imaju prednost što mogu hladiti, ali nižu učinkovitost (učinkovitost) u usporedbi s laserima u čvrstom stanju.

Godine 2017. pojavile su se informacije o raspisivanju natječaja Istraživačkog instituta Polyus za sastavni dio istraživačkog rada (R&D), čija je svrha izrada mobilnog laserskog kompleksa za borbu protiv malih bespilotnih letjelica (UAV) u danu i uvjeti sumraka. Kompleks bi se trebao sastojati od sustava za praćenje i konstrukcije puteva cilja, koji bi omogućili označavanje cilja za sustav navođenja laserskog zračenja, čiji će izvor biti tekući laser. Zanimljiv je zahtjev koji je naveden u opisu rada na izradi tekućeg lasera, a ujedno i uvjet prisutnosti lasera snage vlakana u kompleksu. Ili se radi o grešci u otisku, ili je razvijena (razvijena) nova vrsta optičkog lasera s tekućim aktivnim medijem u vlaknu, koji kombinira prednosti tekućeg lasera u smislu pogodnosti hlađenja i vlaknastog lasera u kombiniranju emitera paketi.

Glavne prednosti optičkih, solid-state i tekućih lasera su njihova kompaktnost, mogućnost serijskog povećanja snage i jednostavnost integracije u različite klase oružja. Sve je to za razliku od lasera BLK "Peresvet", koji je jasno razvijen ne kao univerzalni modul, već kao rješenje napravljeno "s jednom svrhom, prema jednom konceptu". Stoga se vjerojatnost implementacije BLK "Peresvet" u verziji br. 1 na bazi vlaknastih, krutih i tekućih lasera može ocijeniti kao niska.

BLK "Peresvet". Izvedba broj 2. Plinskodinamički i kemijski laseri

Plinski dinamički i kemijski laseri mogu se smatrati zastarjelim rješenjem. Njihov glavni nedostatak je potreba za velikim brojem potrošnih komponenti potrebnih za održavanje reakcije, što osigurava primanje laserskog zračenja. Ipak, upravo su kemijski laseri bili najrazvijeniji u razvoju 70-ih - 80-ih godina XX. stoljeća.

Navodno su po prvi put u SSSR-u i SAD-u dobivene kontinuirane snage zračenja preko 1 megavata na plinskodinamičkim laserima, čiji se rad temelji na adijabatskom hlađenju zagrijanih plinskih masa koje se kreću nadzvučnom brzinom.

U SSSR-u je od sredine 70-ih godina 20. stoljeća razvijen zračni laserski kompleks A-60 na temelju zrakoplova Il-76MD, vjerojatno naoružan laserom RD0600 ili njegovim analogom. U početku je kompleks bio namijenjen za borbu protiv automatskih lebdećih balona. Kao oružje trebao je biti ugrađen kontinuirani plinskodinamički CO laser megavatne klase koji je razvio Projektni biro Khimavtomatika (KBKhA). U sklopu ispitivanja stvorena je obitelj GDT stolnih uzoraka snage zračenja od 10 do 600 kW. Nedostaci GDT-a su duga valna duljina zračenja od 10,6 μm, što osigurava veliku difrakcijsku divergenciju laserske zrake.

Još veće snage zračenja dobivene su kemijskim laserima na bazi deuterij fluorida i kisik-jodnim (jodnim) laserima (COIL). Konkretno, u okviru programa Strategic Defense Initiative (SDI) u Sjedinjenim Državama, stvoren je kemijski laser na bazi deuterij fluorida snage nekoliko megavata; u okviru američke Nacionalne obrane od balističkih raketa (NMD)) program, zrakoplovni kompleks Boeing ABL (AirBorne Laser) s kisik-jodnim laserom snage reda veličine 1 megavat.

VNIIEF je stvorio i testirao najmoćniji impulsni kemijski laser na svijetu za reakciju fluora s vodikom (deuterijem), razvio je repetitivni pulsni laser s energijom zračenja od nekoliko kJ po impulsu, brzinom ponavljanja impulsa od 1-4 Hz i divergenciju zračenja blizu granice difrakcije i učinkovitost od oko 70% (najviša postignuta za lasere).

U razdoblju od 1985. do 2005. god. laseri su razvijeni na nelančanoj reakciji fluora s vodikom (deuterij), pri čemu je kao tvar koja sadrži fluor korišten sumpor heksafluorid SF6, koji se disocira u električnom pražnjenju (fotodisocijacijski laser?). Kako bi se osigurao dugotrajan i siguran rad lasera u repetitivno pulsirajućem načinu rada, stvorene su instalacije sa zatvorenim ciklusom promjene radne smjese. Prikazana je mogućnost dobivanja divergencije zračenja blizu granice difrakcije, brzine ponavljanja impulsa do 1200 Hz i prosječne snage zračenja od nekoliko stotina wata.

Plinski dinamički i kemijski laseri imaju značajan nedostatak, u većini rješenja potrebno je osigurati nadopunu zaliha "streljiva", koji se često sastoji od skupih i toksičnih komponenti. Također je potrebno očistiti ispušne plinove koji nastaju radom lasera. Općenito, plinodinamičke i kemijske lasere je teško nazvati učinkovitim rješenjem, zbog čega je većina zemalja prešla na razvoj vlaknastih, čvrstih i tekućih lasera.

Ako govorimo o laseru koji se temelji na nelančanoj reakciji fluora s deuterijem, koji se disocira u električnom pražnjenju, sa zatvorenim ciklusom promjene radne smjese, tada su 2005. godine dobivene snage od oko 100 kW, malo je vjerojatno da će tijekom ovaj put bi se mogli dovesti na megavatnu razinu.

Što se tiče BLK "Peresvet", pitanje ugradnje plinskodinamičkog i kemijskog lasera na njega prilično je kontroverzno. S jedne strane, u Rusiji postoji značajan napredak na ovim laserima. Na internetu su se pojavile informacije o razvoju poboljšane verzije zrakoplovnog kompleksa A 60 - A 60M s laserom od 1 MW. Govori se i o postavljanju kompleksa "Peresvet" na nosač zrakoplova", što je možda i druga strana iste medalje. Odnosno, u početku su mogli napraviti snažniji zemaljski kompleks na temelju plinskodinamičkog ili kemijskog lasera, a sada ga, slijedeći utabanu stazu, instalirati na nosač zrakoplova.

Stvaranje "Peresveta" izveli su stručnjaci nuklearnog centra u Sarovu, u Ruskom saveznom nuklearnom centru - Sveruskom istraživačkom institutu za eksperimentalnu fiziku (RFNC-VNIIEF), u već spomenutom Institutu za istraživanje laserske fizike, koji, između ostalog, razvija plinodinamičke i kisik-jodne lasere …

S druge strane, kako god se govorilo, plinskodinamički i kemijski laseri su zastarjela tehnička rješenja. Osim toga, aktivno kruže informacije o prisutnosti nuklearnog izvora energije u BLK Peresvet za napajanje lasera, a u Sarovu su više angažirani u stvaranju najnovijih revolucionarnih tehnologija, često povezanih s nuklearnom energijom.

Na temelju navedenog može se pretpostaviti da se vjerojatnost implementacije BLK Peresvet u izvedbi br. 2 na temelju plinskodinamičkih i kemijskih lasera može procijeniti kao umjerena

Laseri s nuklearnom pumpom

Krajem 1960-ih u SSSR-u su započeli radovi na stvaranju nuklearnih lasera velike snage. U početku su stručnjaci iz VNIIEF-a, I. A. E. Kurčatov i Istraživački institut za nuklearnu fiziku Moskovskog državnog sveučilišta. Zatim su im se pridružili znanstvenici iz MEPhI, VNIITF, IPPE i drugih centara. Godine 1972. VNIIEF je pobuđivao mješavinu helija i ksenona s fisijskim fragmentima urana pomoću impulsnog reaktora VIR 2.

Godine 1974.-1976. pokusi se izvode na reaktoru TIBR-1M, u kojem je snaga laserskog zračenja bila oko 1-2 kW. Godine 1975. na bazi impulsnog reaktora VIR-2 razvijena je dvokanalna laserska instalacija LUNA-2, koja je još 2005. godine radila, a moguće je da još uvijek radi. 1985. godine u postrojenju LUNA-2M prvi je put u svijetu pumpan neonski laser.

Početkom 1980-ih, znanstvenici VNIIEF-a, kako bi stvorili nuklearni laserski element koji radi u kontinuiranom načinu rada, razvili su i proizveli 4-kanalni laserski modul LM-4. Sustav se pobuđuje neutronskim fluksom iz BIGR reaktora. Trajanje generiranja određeno je trajanjem impulsa zračenja reaktora. Po prvi put u svijetu u praksi je demonstrirano cw lasersko djelovanje u laserima s nuklearnom pumpom te je prikazana učinkovitost metode poprečne cirkulacije plina. Snaga laserskog zračenja bila je oko 100 W.

2001. godine jedinica LM-4 je nadograđena i dobila je oznaku LM-4M / BIGR. Rad višeelementnog nuklearnog laserskog uređaja u kontinuiranom načinu rada prikazan je nakon 7 godina konzervacije objekta bez zamjene optičkih i gorivnih elemenata. Instalacija LM-4 se može smatrati prototipom laserskog reaktora (RL), koji posjeduje sve njegove kvalitete, osim mogućnosti samoodržive nuklearne lančane reakcije.

2007. godine umjesto modula LM-4 pušten je u rad osmokanalni laserski modul LM-8 u kojem je omogućeno uzastopno dodavanje četiri i dva laserska kanala.

Laserski reaktor je autonomni uređaj koji kombinira funkcije laserskog sustava i nuklearnog reaktora. Aktivna zona laserskog reaktora je skup određenog broja laserskih ćelija smještenih na određeni način u matrici moderatora neutrona. Broj laserskih stanica može se kretati od stotina do nekoliko tisuća. Ukupna količina urana kreće se od 5-7 kg do 40-70 kg, linearne dimenzije 2-5 m.

Na VNIIEF-u su napravljene preliminarne procjene glavnih energetskih, nuklearno-fizičkih, tehničkih i operativnih parametara različitih inačica laserskih reaktora snage lasera od 100 kW i više, koji rade od djelića sekunde do kontinuiranog načina rada. Razmatrali smo laserske reaktore s akumulacijom topline u jezgri reaktora u lansiranjima, čije je trajanje ograničeno dopuštenim zagrijavanjem jezgre (radar toplinskog kapaciteta) i kontinuiranim radarom s odvođenjem toplinske energije izvan jezgre.

Vjerojatno bi laserski reaktor s laserskom snagom reda veličine 1 MW trebao sadržavati oko 3000 laserskih ćelija.

U Rusiji je intenzivan rad na laserima s nuklearnom pumpom proveden ne samo u VNIIEF-u, već iu Federalnom državnom jedinstvenom poduzeću „Državni znanstveni centar Ruske Federacije - Institut za fiziku i energetiku imena A. I. Leipunsky “, što dokazuje patent RU 2502140 za stvaranje “Reaktorsko-laserske instalacije s izravnim pumpanjem fisijskih fragmenata”.

Stručnjaci Državnog istraživačkog centra Ruske Federacije IPPE razvili su energetski model impulsnog reaktorsko-laserskog sustava - optičko kvantno pojačalo s nuklearnom pumpom (OKUYAN).

Podsjećajući na izjavu zamjenika ministra obrane Rusije Jurija Borisova u prošlogodišnjem intervjuu za novine Krasnaya Zvezda („Laserski sustavi su ušli u službu, koji omogućuju razoružavanje potencijalnog neprijatelja i pogađanje svih onih objekata koji služe kao meta za laserski snop ovog sustava. Naši nuklearni znanstvenici naučili su koncentrirati energiju potrebnu za poraz neprijateljskog odgovarajućeg oružja praktički u trenucima, u djelićima sekunde ), možemo reći da Peresvet BLK nije opremljen malim - nuklearni reaktor veličine koji napaja laser električnom energijom, ali s laserskim reaktorom, u kojem se energija fisije izravno pretvara u lasersko zračenje.

Sumnju samo izaziva spomenuti prijedlog da se Peresvet BLK postavi u avion. Bez obzira na to kako osigurali pouzdanost zrakoplova nosača, uvijek postoji opasnost od nesreće i pada zrakoplova s naknadnim raspršivanjem radioaktivnih materijala. Međutim, moguće je da postoje načini da se spriječi širenje radioaktivnih materijala kada nosač padne. Da, i već imamo leteći reaktor u krstarećoj raketi, burenicu.

Na temelju navedenog može se pretpostaviti da se vjerojatnost implementacije Peresveta BLK u verziji 3 bazirane na laseru s nuklearnom pumpom može procijeniti visokom

Nije poznato je li instalirani laser pulsirajući ili kontinuiran. U drugom slučaju upitno je vrijeme neprekidnog rada lasera i pauze koje se moraju provoditi između načina rada. Nadajmo se da Peresvet BLK ima kontinuirani laserski reaktor čije je vrijeme rada ograničeno samo dovodom rashladnog sredstva, ili nije ograničeno ako je hlađenje osigurano na neki drugi način.

U ovom slučaju, izlazna optička snaga Peresvet BLK može se procijeniti u rasponu od 1-3 MW s izgledom povećanja na 5-10 MW. Jedva da je čak i takvim laserom moguće pogoditi nuklearnu bojevu glavu, ali zrakoplov, uključujući bespilotnu letjelicu, ili krstareći projektil sasvim je. Također je moguće osigurati poraz gotovo svake nezaštićene letjelice u niskim orbitama, te eventualno oštetiti osjetljive elemente letjelice u višim orbitama.

Dakle, prva meta za Peresvet BLK mogu biti osjetljivi optički elementi američkih satelita za upozorenje na raketni napad, koji mogu djelovati kao element proturaketne obrane u slučaju iznenadnog razoružajućeg udara SAD-a.

zaključke

Kao što smo rekli na početku članka, postoji prilično velik broj načina za dobivanje laserskog zračenja. Osim onih o kojima je gore raspravljano, postoje i druge vrste lasera koji se mogu učinkovito koristiti u vojnim poslovima, na primjer laser sa slobodnim elektronima, u kojem je moguće mijenjati valnu duljinu u širokom rasponu do mekog rendgenskog zračenja a koji samo treba puno električne energije.koju izdaje mali nuklearni reaktor. Takav laser se aktivno razvija u interesu američke mornarice. Međutim, upotreba lasera na slobodnim elektronima u BLK Peresvet je malo vjerojatna, budući da trenutno praktički nema podataka o razvoju lasera ove vrste u Rusiji, osim sudjelovanja u Rusiji u programu europskog programa bez X-ray. elektronski laser.

Potrebno je razumjeti da je procjena vjerojatnosti korištenja ovog ili onog rješenja u BLK Peresvet dana prilično uvjetno: prisutnost samo neizravnih informacija dobivenih iz otvorenih izvora ne dopušta formuliranje zaključaka s visokim stupnjem pouzdanosti.