Стварање правог ласера 50-их - 60-их година КСКС века поново је покренуло тему ласерског оружја. Деценијама је постао неизоставни атрибут научнофантастичних филмова. Прави успеси су били много скромнији. Да, ласери су заузели важну нишу у системима за извиђање и означавање циљева и широко се користе у индустрији, али њихова снага је и даље била недовољна за употребу као средство за уништавање, а њихове карактеристике тежине и величине су биле неприхватљиве. Како су ласерске технологије еволуирале, колико су спремне за војну употребу у овом тренутку?
Први оперативни ласер створен је 1960. године. Био је то импулсни ласер у чврстом стању на бази вештачког рубина. У време настанка то је била највиша технологија. Данас се такав ласер може саставити код куће, док његова енергија импулса може да достигне 100 Ј.
Шема првог ласера на вештачком рубину
Домаћи ласер на вештачком рубину са импулсном енергијом од 5 Ј и новчићем пробијеним са седам импулса овог ласера, ласер је направио @Ласербуилдер, планирају да направе сличан ласер са пулсном енергијом до 100 Ј
Још једноставнији за имплементацију је азотни ласер, за његову имплементацију нису потребни сложени купљени производи, чак може да ради на азоту садржаном у атмосфери. Са равним рукама, лако се може саставити код куће.
Домаћи азотни ласер који је направио Јаррод Кинсеи
Процес само-састављања и демонстрација рада азотног ласера
Од стварања првог ласера, пронађен је огроман број начина за добијање ласерског зрачења. Постоје ласери на чврстом стању, гасни ласери, ласери на боји, ласери са слободним електронима, ласери са влакнима, полупроводнички и други ласери. Ласери се такође разликују по начину на који су узбуђени. На пример, у гасним ласерима различитих дизајна, побуда активног медијума може се извршити оптичким зрачењем, пражњењем електричне струје, хемијском реакцијом, нуклеарним пумпањем, термичким пумпањем (гаснодинамички ласери, ГДЛ). Појава полупроводничких ласера довела је до ДПСС (солид-стате ласер са диодном пумпом) ласера.
Различити дизајни ласера омогућавају добијање зрачења различитих таласних дужина на излазу, од меког рендгенског зрачења до инфрацрвеног зрачења. Ласери који емитују тврде рендгенске зраке и гама ласери су у развоју. Ово вам омогућава да изаберете ласер на основу проблема који се решава. Што се тиче војних примена, то значи, на пример, могућност избора ласера са зрачењем такве таласне дужине које минимално апсорбује атмосфера планете.
Од развоја првог прототипа, снага је континуирано расла, карактеристике тежине и величине и ефикасност ласера су побољшани. То се врло јасно види на примеру ласерских диода. Деведесетих година прошлог века у широкој продаји појавили су се ласерски показивачи снаге 90-2 мВ, 5-2005 већ је било могуће купити ласерски показивач од 2010-200 мВ, сада, 300. године, постоје ласери казаљке са оптичком снагом од 2019 ут У Русији су у слободној продаји модули инфрацрвених ласерских диода са оптичким излазом, оптичке снаге 7 В.
Ласерски показивач оптичке снаге 7 В, таласне дужине 445 нм
Стопа раста снаге ласерских диода је упоредива са брзином раста рачунарске снаге процесора, у складу са Муровим законом. Наравно, ласерске диоде нису погодне за стварање борбених ласера, али се, заузврат, користе за пумпање ефикасних ласера са чврстим и влакнима. За ласерске диоде ефикасност претварања електричне енергије у оптичку може бити преко 50%, теоретски је могуће добити и преко 80%. Висока ефикасност не само да смањује захтеве за напајање, већ и поједностављује хлађење ласерске опреме.
Важан елемент ласера је систем фокусирања зрака – што је мања површина тачке на мети, то је већа специфична снага која дозвољава оштећење. Напредак у стварању сложених оптичких система и појава нових високотемпературних оптичких материјала омогућавају стварање високо ефикасних система фокусирања. Систем фокусирања и нишања америчког експерименталног борбеног ласера ХЕЛ укључује 127 огледала, сочива и светлосних филтера.
Друга важна компонента која омогућава стварање ласерског оружја је развој система за усмеравање и задржавање зрака на мети. Да бисте погодили мете „тренутним” ударцем, у делићу секунде потребна је гигаватна снага, али стварање таквих ласера и извора напајања за њих на мобилној шасији је ствар далеке будућности. Сходно томе, за уништавање циљева ласерима снаге од стотине киловата - десетине мегавата, потребно је неко време (од неколико секунди до неколико десетина секунди) задржати тачку ласерског зрачења на мети. Ово захтева високопрецизне и брзе погоне способне да прате циљ ласерским зраком, према систему навођења.
При гађању на велике домете систем навођења мора да компензује дисторзије које уноси атмосфера, за шта се у систему навођења може користити више ласера различите намене, који обезбеђују тачно навођење главног „борбеног“ ласера на мету.
Који ласери су добили приоритет у развоју у области оружја? Због недостатка моћних извора оптичког пумпања такви су, пре свега, постали гаснодинамички и хемијски ласери.
Крајем 20. века јавно мњење је узбуркао амерички програм Стратешке одбрамбене иницијативе (СДИ). У оквиру овог програма требало је да распореди ласерско оружје на земљи иу свемиру за уништавање совјетских интерконтиненталних балистичких ракета (ИЦБМ). За постављање у орбиту требало је да користи ласере са нуклеарном пумпом који емитују у рендгенском опсегу или хемијске ласере снаге до XNUMX мегавата.
Програм СДИ је наишао на бројне техничке потешкоће и затворен је. Истовремено, нека истраживања спроведена у оквиру програма омогућила су добијање довољно снажних ласера. Године 1985, ласер деутеријум флуорида са излазном снагом од 2,2 мегавата уништио је балистичку ракету са течним горивом фиксирану на 1 километар од ласера. Као резултат зрачења од 12 секунди, зидови тела ракете су изгубили снагу и уништени су унутрашњим притиском.
У СССР-у су се такође развијали борбени ласери. Осамдесетих година 100. века радило се на стварању орбиталне платформе Скиф са гаснодинамичким ласером снаге 1987 кВ. Макета масовне величине „Скиф-ДМ“ (свемирска летелица „Поле“) лансирана је у Земљину орбиту XNUMX. године, али због низа грешака није ушла у прорачунску орбиту и изливена је у Тихи океан дуж балистичка путања. Распад СССР-а окончао је овај и сличне пројекте.
Свемирска летелица „Поле” („Скиф-ДМ”) на супертешкој лансирној ракети „Енергија”
У СССР-у су спроведене велике студије ласерског оружја у оквиру програма Терра. Програм зонског противракетног и противкосмичког одбрамбеног система са ударним елементом снопа на бази ласерског оружја велике снаге Терра реализован је од 1965. до 1992. године. Према отвореним подацима, гаснодинамички ласери, ласери на чврстом стању, фотодисоцијација експлозивног јода и друге врсте ласера.
Ласери АЗХ-4Т и АЗХ-5Т из комплекса "Тера-3"
Такође у СССР-у, од средине 70-их година КСКС века, развијен је ваздушни ласерски комплекс А-60 заснован на авиону Ил-76МД. У почетку, комплекс је био намењен за борбу против аутоматских лебдећих балона. Као оружје требало је да се угради континуирани гаснодинамички ЦО ласер мегаватне класе који је развио Конструкторски биро Химавтоматика (КБКхА).
У оквиру испитивања створена је породица ГДТ клупних узорака снаге зрачења од 10 до 600 кВ. Може се претпоставити да је у време испитивања комплекса А-60 на њему био уграђен ласер од 100 кВ.
Изведено је неколико десетина летова уз тестирање ласерске инсталације на стратосферском балону који се налази на висини од 30-40 км и на мети Ла-17. Неки од извора указују да је комплекс са авионом А-60 настао као авијациона ласерска противракетна одбрамбена компонента по програму Тера-3.
А-60 ваздушни ласерски комплекс
У фебруару 2010. медији су известили о наставку рада на ваздушном ласерском оружју на платформи Ил-76МД-90А са моторима ПС-90А-76. Концерн ВКО „Алмаз-Антеј“, ТАНТК по имену Г.М. Беријев и предузеће Химпромавтоматика у Вороњежу добили су задатак да створе ваздухопловни комплекс са „ласером способним да прожима трупове авиона, сателита и балистичких пројектила“. Авион Ил-76МД-90А, преуређен за ову намену, извршио је први лет у октобру 2014. године и стигао у Таганрог 24. новембра 2014. године ради уградње ласерског комплекса. Финализација машине и њено испитивање на земљи трајали су две године, а 4. октобра 2016. медији су објавили почетак летних испитивања наследника А-60. Како произилази из речи заменика министра одбране Руске Федерације Јурија Борисова, „летнички експерименти се настављају, чији резултати потврђују исправност донетих одлука“.
Које врсте ласера су најперспективније за војну употребу у овом тренутку? Уз све предности гаснодинамичких и хемијских ласера, они имају значајне недостатке: потребу за потрошним компонентама, инерцију покретања (према неким изворима до једног минута), значајно ослобађање топлоте, велике димензије и излазну снагу. истрошене компоненте активног медијума. Такви ласери се могу поставити само на велике носаче.
У овом тренутку највеће изгледе имају ласери на чврстом стању и фибер ласери, за чији рад је потребно само обезбедити струју довољне снаге. Америчка морнарица активно развија технологију ласера са слободним електронима. Важна предност фибер ласера је њихова скалабилност; могућност комбиновања неколико модула за добијање веће снаге. Важна је и обрнута скалабилност, ако се направи солид-стате ласер снаге 300 кВ, онда се, сигурно, на његовој основи може створити мањи ласер снаге, на пример, 30 кВ.
Каква је ситуација са фибер и солид-стате ласерима у Русији? Наука СССР-а у погледу развоја и стварања ласера била је најнапреднија на свету. Нажалост, распад СССР-а је све променио. Једну од највећих светских компанија за развој и производњу фибер ласера, ИПГ Пхотоницс, основао је рођени Рус В.П.Гапонцев на бази руске компаније НТО ИРЕ-Полиус. Матична компанија ИПГ Пхотоницс је тренутно регистрована у САД. Упркос чињеници да се једно од највећих производних локација ИПГ Пхотоницс налази у Русији (Фрјазино, Московска област), компанија послује у оквиру закона САД и њени ласери се не могу користити у оружаним снагама Руске Федерације, укључујући компанија мора да поштује санкције уведене Русији.
Међутим, могућности оптичких ласера које производи ИПГ Пхотоницс су изузетно високе. ИПГ ласери велике снаге ЦВ са влакнима имају опсег снаге од 1 кВ до 500 кВ, као и широк опсег таласних дужина, ефикасност претварања електричне енергије у оптичку достиже 50%. Параметри дивергенције ИПГ ласера са влакнима су далеко бољи од других ласера велике снаге.
100 кВ ИЛС ласер са влакнима произведен од стране ИПГ Пхотоницс, нивои снаге до 500 кВ доступни на захтев
Да ли у Русији постоје други програмери и произвођачи модерних оптичких и полупроводничких ласера велике снаге? Судећи по комерцијалним узорцима, бр.
Домаћи произвођач у индустријском сегменту нуди гасне ласере са максималном снагом од десетине кВ. На пример, компанија Ласер Системс је 2001. године представила кисеоник-јодни ласер од 10 кВ са хемијском ефикасношћу од преко 32%, што је најперспективнији компактни аутономни извор ласерског зрачења велике снаге овог типа. Теоретски, кисеоник-јодни ласери могу достићи снагу до једног мегавата.
Истовремено, не може се потпуно искључити да су руски научници успели да направе искорак у неком другом правцу у стварању ласера велике снаге, на основу дубоког разумевања физике ласерских процеса.
Руски председник Владимир Путин је 2018. године најавио ласерски комплекс Пересвет, дизајниран за решавање задатака противракетне одбране и уништавање непријатељских орбиталних возила. Подаци о комплексу Пересвет су поверљиви, укључујући тип ласера(а) који се користи и оптичку снагу.
Може се претпоставити да је највероватнији кандидат за уградњу у овај комплекс гаснодинамички ласер, потомак ласера који се развија за програм А-60. У овом случају, оптичка снага ласерског комплекса „Пересвет“ може бити 200-400 киловата, у оптимистичком сценарију до 1 мегавата. Као још један кандидат може се сматрати претходно поменути кисеоник-јодни ласер.
На основу тога, онда се са стране кабине главне машине комплекса Пересвет, по свој прилици, узастопно налазе - дизел или бензински генератор електричне струје, компресор, одељак за складиштење хемијских компоненти, ласер са хлађењем. систем и систем за навођење ласерског зрака. Нигде нема радара за откривање циљева или ОЛС-а, што сугерише спољно одређивање циља.
Ласерски комплекс "Пересвет"
У сваком случају, ове претпоставке могу се показати лажним, како због могућности стварања фундаментално нових ласера од стране домаћих програмера, тако и због недостатка поузданих информација о оптичкој снази комплекса Пересвет. Конкретно, у штампи су се провлачиле информације о присуству нуклеарног реактора мале величине у склопу комплекса Пересвет као извора енергије. Ако је то тачно, онда конфигурација комплекса и могуће карактеристике могу бити потпуно различите.
Која је снага потребна да би се ласер ефикасно користио у војне сврхе као средство уништења? Ово умногоме зависи од очекиваног домета употребе и природе циљева који се погађају, као и од начина гађања.
У оквиру комплекса за самоодбрану „Витебск“ постоји активна станица за ометање Л-370-3С. Он се супротставља надолазећим непријатељским пројектилима помоћу термалне главе за навођење тако што их заслепљује инфрацрвеним ласерским зрачењем. Узимајући у обзир димензије активне интерферентне станице Л-370-3С, снага ласерског емитера је максимално неколико десетина вати. Ово тешко да је довољно да се уништи термална глава за навођење ракете, али је сасвим довољно за привремено слепило.
Активна станица за ометање Л-370-3С
Током испитивања комплекса А-60 са ласером од 100 кВ, гађани су циљеви Л-17, који представљају аналог млазног авиона. Домет уништења је непознат, може се претпоставити да је било око 5-10 км.
Примери тестова страних ласерских система:
Балистичке мета ракете су уништене током тестирања америчког ваздушног ласерског комплекса Боеинг ИАЛ-1. Једна мета ракета са ракетним мотором на течно гориво, друга на чврсто гориво, домет гађања на тестовима је био око 100 км.
На полигону у Шробенхаузену, Рајнметал је тестирао ласерски систем од 20 кВ који уништава беспилотну летелицу (УАВ) на удаљености од 500 метара за 3,39 секунди.
Оклопно борбено возило америчке војске Стрикер, опремљено мобилним високоенергетским ласером (Мобиле Хигх-Енерги Ласер, МЕХЕЛ) снаге 5 кВ, погодило је малу беспилотну летелицу на полигону Графенвер у Немачкој (Баварска)
Током више од 100 тестова, израелски ласерски систем противракетне одбране Керен Барзел у априлу 2014. године, систем је погодио 90% циљева (мина, граната, беспилотних летелица) показао је оперативност (Прооф Оф Цонцепт), извршено је више од 100 тестова . Снага ласера који се користи је неколико десетина киловата.
Компанија Боеинг је заједно са америчком војском тестирала напредни борбени ласер ХЕЛ МД. Упркос лошем времену - јаком ветру, киши и магли - инсталација од 10 киловата успешно је погодила неколико ваздушних циљева у ваздухопловној бази Еглин на Флориди.
Претходно тестирање комплекса обављено је 2013. године на полигону Вајт Сендс у Новом Мексику. Тада је ласер погодио више од 90 минобацачких граната и неколико беспилотних летелица. Укупно, током два теста, ХЕЛ МД је погодио 150 ваздушних циљева, укључујући минобацачке гранате калибра 60 мм и беспилотне летелице. Компанија планира да повећа снагу комплекса на 50-60 кВ и побољша систем напајања ласерске инсталације.
Борбени ласер ХЕЛ МД
[
ХЕЛ МД борбени ласерски тестови
На основу горе наведеног, можемо претпоставити:
- за уништавање малих беспилотних летелица на удаљености од 1-5 километара потребан је ласер снаге 2-5 кВ;
- за уништавање ненавођених мина, пројектила и прецизно навођене муниције на удаљености од 5-10 километара потребан је ласер снаге 20-100 кВ;
- за погађање циљева као што су авион или ракета на удаљености од 100-500 км потребан је ласер снаге 1-10 МВ.
Ласери наведених капацитета већ постоје или ће бити створени у догледно време. Које врсте ласерског оружја у блиској будућности могу да користе ваздухопловство, копнене снаге и флота, размотрићемо у наставку овог чланка.