Раширено је мишљење да је најбоље окружење за коришћење ласера оружје (ЛО) је свемир. С једне стране, ово је логично: у свемиру ласерско зрачење може да се шири практично без сметњи изазваних атмосфером, временским условима, природним и вештачким препрекама. С друге стране, постоје фактори који значајно отежавају употребу ласерског оружја у свемиру.
Особине рада ласера у свемиру
Прва препрека употреби моћних ласера у свемиру је њихова ефикасност, која је и до 50% за најбоље производе, преосталих 50% иде за загревање ласера и опреме око њега.
Чак иу условима атмосфере планете - на земљи, на води, под водом и у ваздуху, постоје проблеми са хлађењем моћних ласера. Ипак, могућности за хлађење опреме на планети су много веће него у свемиру, пошто је у вакууму пренос вишка топлоте без губитка масе могућ само уз помоћ електромагнетног зрачења.
На води и под водом, хлађење ЛО је најлакше организовати - може се извести ванбродском водом. На земљи можете користити масивне радијаторе са одвођењем топлоте у атмосферу. Авиатион за хлађење ЛО може користити надолазећи проток ваздуха.
У свемиру, за одвођење топлоте, хладњак-радијатори се користе у облику ребрастих цеви спојених у цилиндричне или коничне плоче у којима циркулише расхладна течност. Са повећањем снаге ласерског оружја повећавају се димензије и маса фрижидера-емитера који су неопходни за његово хлађење, а маса а посебно димензије фрижидера-емитера могу знатно премашити масу и димензије ласера. само оружје.
У совјетском орбиталном борбеном ласеру „Скиф“, који је у орбиту планирано лансирање супертешке ракете-носача „Енергија“, требало је да се користи гаснодинамички ласер чије би хлађење највероватније вршио избацивање радног флуида. Осим тога, ограничена залиха радне течности на броду тешко би могла да обезбеди могућност дуготрајног рада ласера.
Производ 17Ф19ДМ "Поле" (Скиф-ДМ) - динамички распоред борбене ласерске орбиталне платформе "Скиф"
Извори енергије
Друга препрека је потреба да се ласерском оружју обезбеди моћан извор енергије. Гасна турбина или дизел мотор се не могу поставити у свемир, потребно им је много горива и још више оксидатора, хемијски ласери са ограниченим залихама радног флуида нису најбољи избор за постављање у свемир. Преостале су две опције - да се обезбеди напајање чврстом / фибер / течном ласеру, за шта се могу користити соларне батерије са бафер батеријама или нуклеарне електране (НПП), или да се користе ласери директно пумпани фрагментима фисије нуклеарне реакције (ласери са нуклеарном пумпом).
Шема реактор-ласер
У оквиру посла који се у Сједињеним Државама изводи у оквиру програма Боеинг ИАЛ-1, требало је да користи ласер од 600 мегавата за уништавање интерконтиненталних балистичких ракета (ИЦБМ) на удаљености од 14 километара. У ствари, постигнута је снага реда величине 1 мегават, док су тренажни циљеви гађани на удаљености од око 250 километара. Дакле, снага од 1 мегавата може бити оријентисана као основа за свемирско ласерско оружје које може, на пример, да делује са ниске референтне орбите против циљева на површини Земље или против релативно удаљених циљева у свемиру (ми не сматрамо да је ЛО намењен сензорима „осветљења“.
Са ефикасношћу ласера од 50%, да би се добио 1 МВ ласерског зрачења, потребно је да се ласеру доведе 2 МВ електричне енергије (у ствари, више, пошто се морају обезбедити и помоћна опрема и систем за хлађење). Да ли је могуће добити такву енергију помоћу соларних панела? На пример, соларни панели инсталирани на Међународној свемирској станици (ИСС) генеришу од 84 до 120 кВ електричне енергије. Димензије соларних панела потребних за добијање назначене снаге могу се лако проценити из фотографских слика ИСС-а. Дизајн који може да напаја ласер од 1 МВ био би огроман и минимално мобилан.
Међународна свемирска станица
Склоп батерије можете сматрати извором напајања за моћан ласер на мобилним носачима (у сваком случају, биће потребан као бафер за соларне панеле). Густина енергије литијумских батерија може да достигне 300 В * х / кг, односно да би се обезбедио ласер од 1 МВ са ефикасношћу од 50%, са електричном енергијом за 1 сат непрекидног рада, потребне су батерије тежине око 7 тона. Чини се да не толико? Али узимајући у обзир потребу за постављањем носивих конструкција, повезане електронике, уређаја за одржавање температурног режима батерија, маса тампон батерије ће бити приближно 14-15 тона. Поред тога, појавиће се проблеми са радом батерија у условима екстремних температура и свемирског вакуума - значајан део енергије ће бити "поједен" да би се обезбедио век трајања самих батерија. Најгоре од свега, квар једне батеријске ћелије може довести до квара, или чак експлозије, читавог пакета батерија, заједно са ласером и свемирским бродом-носачем.
Употреба поузданијих уређаја за складиштење енергије, погодних са становишта њиховог рада у свемиру, највероватније ће довести до још већег повећања масе и димензија конструкције због њихове мање густине енергије на основу В*. х/кг.
Ипак, ако ласерском оружју не наметнемо захтеве за много сати рада, већ користимо ЛО за решавање посебних проблема који се јављају сваких неколико дана и захтевају време рада ласера не дуже од пет минута, онда ће то подразумевати одговарајуће поједностављење батерије. Пуњење батерија може се вршити из соларних панела, чија ће величина бити један од фактора који ограничавају учесталост употребе ласерског оружја.
Радикалније решење је коришћење нуклеарне електране. Тренутно, свемирске летелице користе радиоизотопне термоелектричне генераторе (РТГ). Њихова предност је релативна једноставност дизајна, мана мала електрична снага, која је у најбољем случају неколико стотина вати.
РТГ ГПХС-РТГ је коришћен на соларној сонди Улиссес, сондама Галилео, Цассини-Хуигенс, Нев Хоризонс, садржи 7,8 кг плутонијума-238, производи 4400 В топлотне снаге и 300 В електричне
У Сједињеним Државама се тестира прототип перспективног Килоповер РТГ-а, који користи уранијум-235 као гориво, натријумове топлотне цеви се користе за одвођење топлоте, а топлота се претвара у електричну енергију помоћу Стирлинговог мотора. У прототипу реактора Килоповер снаге 1 киловат постигнута је довољно висока ефикасност од око 30% Коначни узорак нуклеарног реактора Килоповер треба континуирано да производи 10 киловата електричне енергије током 10 година.
Дијаграм дизајна реактора килоповер
Прототип нуклеарног реактора снаге 1 кВ Килоповер
Коло напајања ЛО са једним или два Килоповер реактора и бафером за складиштење енергије већ може бити у функцији, обезбеђујући периодичан рад ласера од 1 МВ у борбеном режиму око пет минута, једном у неколико дана, преко бафер батерије.
У Русији се ствара нуклеарна електрана електричне снаге око 1 МВ за транспортно-енергетски модул (ТЕМ), као и термоелектране по пројекту Херкулес електричне снаге 5-10 МВ. Нуклеарне електране овог типа могу да обезбеде енергију ласерском оружју без посредника у виду бафер батерија, али њихово стварање се суочава са великим проблемима, што у принципу није изненађујуће с обзиром на новину техничких решења, специфичности радног окружења и немогућност спровођења интензивних испитивања. Свемирске нуклеарне електране је тема посебног материјала, којој ћемо се свакако вратити.
Концепт транспортног и енергетског модула са нуклеарном електраном. Потреба за хлађењем нуклеарне електране и заштитом посаде / опреме од радиоактивног зрачења диктира сопствене захтеве за величину структуре
Као иу случају обезбеђивања хлађења за моћно ласерско оружје, употреба нуклеарних електрана овог или другог типа такође поставља повећане захтеве за хлађењем. Хладњаци-емитери су по маси и димензијама један од најзначајнијих елемената електране, чији удео у маси, у зависности од типа и снаге нуклеарне електране, може да се креће од 30% до 70%.
Захтјеви за хлађење могу се смањити смањењем фреквенције и трајања ласерског оружја и употребом нуклеарних електрана релативно мале снаге типа РТГ које допуњавају енергетски бафер.
Посебно треба истаћи постављање ласера са нуклеарном пумпом у орбити, који не захтевају спољне изворе електричне енергије, пошто се ласер директно пумпа производима нуклеарне реакције. С једне стране, ласери са нуклеарном пумпом ће такође захтевати масивне системе за хлађење, са друге стране, директна конверзија нуклеарне енергије у ласерско зрачење може бити једноставнија него са посредном конверзијом топлоте коју ослобађа нуклеарни реактор у електричну енергију, што ће за собом повући одговарајуће смањење величине и тежине.производи.
Дакле, одсуство атмосфере која спречава ширење ласерског зрачења на Земљи значајно отежава пројектовање свемирског ласерског оружја, пре свега у погледу система за хлађење. Не много мањи проблем представља снабдевање свемирског ласерског оружја електричном енергијом.
Може се претпоставити да ће се у првој фази, отприлике тридесетих година XNUMX. века, у свемиру појавити ласерско оружје које може да делује ограничено време – реда неколико минута, уз потребу за накнадним пуњењем уређаја за складиштење енергије. довољно дуго, у трајању од неколико дана.
Дакле, краткорочно, не треба говорити о било каквој масовној употреби ласерског оружја „против стотина балистичких пројектила“. Ласерско оружје са побољшаним могућностима појавиће се тек након стварања и тестирања нуклеарних електрана мегаватне класе. А цену свемирских летелица ове класе је тешко предвидети. Осим тога, ако говоримо о борбеним дејствима у свемиру, онда постоје техничко-тактичка решења која у великој мери могу смањити ефикасност ласерског оружја у свемиру.
Ипак, ласерско оружје, чак и ако је ограничено у времену непрекидног рада и учесталости употребе, може постати основно оруђе за ратовање у и из свемира.