BLK "Peresvet": kako radi ruski laserski mač?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Od svog početka, laseri su se počeli smatrati oružjem s potencijalom da revolucionira borbu. Od sredine 20. vijeka laseri su postali sastavni dio naučnofantastičnih filmova, oružja super vojnika i međuzvjezdanih brodova.

Međutim, kako to često biva u praksi, razvoj lasera velike snage naišao je na velike tehničke poteškoće, koje su dovele do toga da je do sada glavna niša vojnih lasera postala njihova upotreba u sistemima izviđanja, nišanja i ciljanja. 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 zračne snage, laserskog oružja za kopnene snage i protuzračnu odbranu., 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 biti tako lako zaštititi se od laserskog oružja kao što neki misle, barem to sigurno neće biti moguće učiniti sa srebrom.

Ako pažljivo pogledate razvoj laserskog oružja u stranim zemljama, primijetit ćete da je većina predloženih modernih laserskih sistema implementirana na bazi fiber i solid-state lasera. Štaviše, uglavnom, ovi laserski sistemi su dizajnirani da rešavaju taktičke probleme. 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, o razlozima zašto se to događa u nastavku.

Dana 1. marta 2018. godine, ruski predsjednik Vladimir Putin je u svojoj poruci Saveznoj skupštini, uz niz drugih prodornih sistema naoružanja, najavio laserski borbeni kompleks Peresvet (BLK), čija veličina i namjena podrazumijevaju njegovu upotrebu 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 stepenu, što nam djelimično omogućava da procijenimo njihovu svrhu i efikasnost. Istovremeno, nisu date nikakve konkretne informacije o laserskom kompleksu Peresvet: ni o vrsti instaliranog lasera, niti o izvoru energije za njega. Shodno tome, nema informacija o kapacitetu kompleksa, što nam zauzvrat ne dozvoljava da shvatimo njegove stvarne mogućnosti i ciljeve i ciljeve koji su mu postavljeni.

Lasersko zračenje se može dobiti na desetine, možda čak i stotine načina. Dakle, koja metoda dobijanja laserskog zračenja je implementirana u najnovijem ruskom BLK "Peresvet"? Da bismo odgovorili na pitanje, razmotrit ćemo različite verzije Peresvet BLK-a i procijeniti stepen vjerovatnoće njihove implementacije.

Informacije u nastavku su autorove pretpostavke zasnovane na informacijama iz otvorenih izvora objavljenih na internetu.

BLK "Peresvet". Izvršenje broj 1. Vlaknasti, čvrsti i tekući laseri

Kao što je gore spomenuto, glavni trend u stvaranju laserskog oružja je razvoj kompleksa baziranih na optičkim vlaknima. Zašto se ovo dešava? Zato što je lako skalirati snagu laserskih instalacija zasnovanih na fiber laserima. Koristeći paket modula od 5-10 kW, dobiti zračenje na izlazu snage 50-100 kW.

Može li se Peresvet BLK implementirati na osnovu ovih tehnologija? Velika je vjerovatnoća da nije. Glavni razlog za to je što je tokom godina perestrojke iz Rusije "pobjegao" vodeći proizvođač fiber lasera, Naučno-tehničko udruženje IRE-Polyus, na osnovu koje je formirana transnacionalna korporacija IPG Photonics Corporation, registrovana 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 njeno striktno poštivanje američkog zakonodavstva, što, s obzirom na trenutnu političku situaciju, ne podrazumijeva transfer kritičnih tehnologija u Rusiju, što, naravno, uključuje tehnologije za stvaranje visoko- moćni laseri.

Mogu li druge organizacije razviti fiber lasere u Rusiji? Možda, ali malo vjerovatno, ili dok su to proizvodi male snage. Fiber laseri su profitabilan komercijalni proizvod, stoga nedostatak domaćih optičkih lasera velike snage na tržištu najvjerovatnije ukazuje na njihovo stvarno odsustvo.

Slična je situacija i sa solid-state laserima. Vjerovatno je među njima teže implementirati batch rješenje, ali je moguće, au stranim zemljama ovo je drugo najraširenije rješenje nakon fiber lasera. Informacije o industrijskim poluprovodničkim laserima velike snage proizvedene u Rusiji nisu pronađene. Radovi na poluprovodničkim laserima se izvode u Institutu za istraživanje laserske fizike RFNC-VNIIEF (ILFI), tako da se teoretski može ugraditi laser u čvrstom stanju u BLK Peresvet, ali u praksi je to malo vjerovatno, jer je u početku najvjerovatnije bi se pojavili kompaktniji uzorci laserskog oružja ili eksperimentalne instalacije.

Još je manje informacija o tečnim laserima, iako postoje informacije da se razvija tečni ratni laser (da li je razvijen, ali je odbijen?) u SAD-u u okviru programa HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, „Odbrana sistem zasnovan na tečnom laseru visoke energije ). Pretpostavlja se da tečni laseri imaju prednost što mogu da hlade, ali nižu efikasnost (efikasnost) u poređenju sa laserima u čvrstom stanju.

2017. godine pojavile su se informacije o raspisivanju tendera Istraživačkog instituta Polyus za sastavni dio istraživačkog rada (R&D), čija je svrha stvaranje mobilnog laserskog kompleksa za borbu protiv malih bespilotnih letjelica (UAV) tokom dana i uslovi sumraka. Kompleks bi trebalo da se sastoji od sistema za praćenje i konstrukcije puteva leta, obezbeđujući ciljnu oznaku za sistem za navođenje laserskog zračenja, čiji će izvor biti tečni laser. Interesantan je zahtjev koji je naveden u opisu radova na izradi tečnog lasera, a istovremeno i zahtjev za prisustvom svjetlovodnog lasera u kompleksu. Ili je u pitanju štamparska greška, ili je razvijen (razvijen) novi tip lasera sa tečnim aktivnim medijem u vlaknu koji kombinuje prednosti tečnog lasera u smislu pogodnosti hlađenja i fiber lasera u kombinovanju emitera paketi.

Glavne prednosti fiber, solid-state i tečnih lasera su njihova kompaktnost, mogućnost serijskog povećanja snage i lakoća 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 vjerovatnoća implementacije BLK "Peresvet" u verziji br. 1 na bazi vlaknastih, solid-state i tečnih lasera može ocijeniti kao niska.

BLK "Peresvet". Izvršenje broj 2. Ganskodinamički i hemijski laseri

Gasnodinamički i hemijski laseri se mogu smatrati zastarjelim rješenjem. Njihov glavni nedostatak je potreba za velikim brojem potrošnih komponenti potrebnih za održavanje reakcije, što osigurava prijem laserskog zračenja. Ipak, hemijski laseri su bili najrazvijeniji u razvoju 70-ih - 80-ih godina XX veka.

Očigledno, po prvi put su u SSSR-u i SAD-u dobijene kontinuirane snage zračenja preko 1 megavata na gasnodinamičkim laserima, čiji se rad zasniva na adijabatskom hlađenju zagrijanih gasnih masa koje se kreću nadzvučnom brzinom.

U SSSR-u je od sredine 70-ih godina 20. stoljeća razvijen vazdušni laserski kompleks A-60 na bazi aviona Il-76MD, vjerovatno naoružan laserom RD0600 ili njegovim analogom. U početku je kompleks bio namijenjen za borbu protiv automatskih lebdećih balona. Kao oružje trebalo je ugraditi kontinuirani gasnodinamički CO laser megavatne klase koji je razvio Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). U sklopu ispitivanja stvorena je familija GDT stonih uzoraka sa snagom zračenja od 10 do 600 kW. Nedostaci GDT-a su duga talasna dužina zračenja od 10,6 μm, što obezbeđuje veliku difrakcijsku divergenciju laserskog snopa.

Još veće snage zračenja postignute su hemijskim laserima na bazi deuterijum fluorida i kiseonik-jodnim (jodnim) laserima (COIL). Konkretno, u okviru programa Strateške odbrambene inicijative (SDI) u Sjedinjenim Državama, stvoren je hemijski laser na bazi deuterijum fluorida snage nekoliko megavata; u okviru američke Nacionalne odbrane od balističkih raketa (NMD)) programa, avionski kompleks Boeing ABL (AirBorne Laser) sa kiseonik-jodnim laserom snage reda 1 megavata.

VNIIEF je stvorio i testirao najmoćniji impulsni hemijski laser na svetu za reakciju fluora sa vodonikom (deuterijum), razvio repetitivni pulsni laser sa energijom zračenja od nekoliko kJ po impulsu, brzinom ponavljanja impulsa od 1-4 Hz i divergencija zračenja blizu granice difrakcije i efikasnost od oko 70% (najveća postignuta za lasere).

U periodu od 1985. do 2005. laseri su razvijeni na nelančanoj reakciji fluora sa vodonikom (deuterijum), pri čemu je sumpor heksafluorid SF6, koji se disocira u električnom pražnjenju (fotodisocijacijski laser?), korišćen kao supstanca koja sadrži fluor. Da bi se osigurao dugotrajan i siguran rad lasera u repetitivno impulsnom režimu, kreirane su instalacije sa zatvorenim ciklusom promjene radne smjese. Prikazana je mogućnost postizanja divergencije zračenja blizu granice difrakcije, brzine ponavljanja impulsa do 1200 Hz i prosječne snage zračenja od nekoliko stotina vati.

Ganskodinamički i hemijski laseri imaju značajan nedostatak, u većini rješenja potrebno je osigurati dopunu zaliha "streljiva", koji se često sastoji od skupih i toksičnih komponenti. Također je potrebno očistiti izduvne plinove koji nastaju radom lasera. Uopšteno govoreći, gasnodinamičke i hemijske lasere je teško nazvati efikasnim rešenjem, zbog čega je većina zemalja prešla na razvoj fiber, solid-state i tečnih lasera.

Ako govorimo o laseru zasnovanom na nelančanoj reakciji fluora sa deuterijumom, koji se disocira u električnom pražnjenju, sa zatvorenim ciklusom promene radne smeše, onda su 2005. godine dobijene snage od oko 100 kW, malo je verovatno da će tokom ovaj put bi mogli biti dovedeni na nivo megavata.

Što se tiče BLK "Peresvet", pitanje ugradnje gasnodinamičkog i hemijskog lasera na njega je prilično kontroverzno. S jedne strane, u Rusiji postoje značajni razvoji na ovim laserima. Na internetu su se pojavile informacije o razvoju poboljšane verzije avionskog kompleksa A 60 - A 60M sa laserom od 1 MW. Govori se i o postavljanju kompleksa "Peresvet" na nosač aviona", koji bi mogao biti druga strana iste medalje. Odnosno, u početku su mogli napraviti snažniji zemaljski kompleks na bazi gasnodinamičkog ili hemijskog lasera, a sada ga, slijedeći utabanu stazu, instalirati na nosač aviona.

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

Sa druge strane, kako god da se kaže, gasnodinamički i hemijski laseri su zastarela tehnička rešenja. Osim toga, aktivno kruže informacije o prisutnosti nuklearnog izvora energije u BLK Peresvet za napajanje lasera, au Sarovu su više angažirani na stvaranju najnovijih revolucionarnih tehnologija, često povezanih s nuklearnom energijom.

Na osnovu navedenog, može se pretpostaviti da se vjerovatnoća implementacije Peresvet BLK u izvedbi br. 2 na bazi gasnodinamičkih i hemijskih lasera može ocijeniti kao umjerena

Laseri sa nuklearnom pumpom

Krajem 1960-ih u SSSR-u su započeli radovi na stvaranju nuklearnih lasera velike snage. U početku su stručnjaci iz VNIIEF, I. A. E. Kurčatov i Istraživački institut za nuklearnu fiziku Moskovskog državnog univerziteta. Zatim su im se pridružili naučnici iz MEPhI, VNIITF, IPPE i drugih centara. Godine 1972. VNIIEF je pobuđivao mješavinu helijuma i ksenona s fisionim fragmentima uranijuma koristeći impulsni reaktor VIR 2.

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

Početkom 1980-ih, naučnici VNIIEF-a, da bi stvorili nuklearni laserski element koji radi u kontinuiranom režimu, razvili su i proizveli 4-kanalni laserski modul LM-4. Sistem se pobuđuje neutronskim fluksom iz BIGR reaktora. Trajanje generisanja određeno je trajanjem impulsa zračenja reaktora. Po prvi put u svijetu je u praksi demonstrirano cw laserstvo u laserima s nuklearnom pumpom, te je prikazana efikasnost 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 režimu demonstriran 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 kombinuje funkcije laserskog sistema i nuklearnog reaktora. Aktivna zona laserskog reaktora je skup određenog broja laserskih ćelija smještenih na određeni način u matrici moderatora neutrona. Broj laserskih ćelija može se kretati od stotina do nekoliko hiljada. Ukupna količina uranijuma kreće se od 5-7 kg do 40-70 kg, linearne dimenzije 2-5 m.

U VNIIEF-u su napravljene preliminarne procjene glavnih energetskih, nuklearno-fizičkih, tehničkih i operativnih parametara različitih verzija laserskih reaktora snage lasera od 100 kW i više, koji rade od djelića sekunde do kontinuiranog načina rada. Razmatrali smo laserske reaktore sa akumulacijom toplote u jezgri reaktora u lansiranjima, čije je trajanje ograničeno dozvoljenim zagrevanjem jezgre (radar toplotnog kapaciteta) i kontinuiranim radarom sa odvođenjem toplotne energije izvan jezgre.

Pretpostavlja se da bi laserski reaktor sa snagom lasera reda 1 MW trebao sadržavati oko 3000 laserskih ćelija.

U Rusiji se intenzivan rad na laserima s nuklearnom pumpom odvijao ne samo u VNIIEF-u, već iu Federalnom državnom jedinstvenom preduzeću „Državni naučni centar Ruske Federacije - Institut za fiziku i energetiku imena A. I. Leipunsky “, o čemu svjedoči patent RU 2502140 za stvaranje „Reaktorsko-laserske instalacije s direktnim pumpanjem fisijskih fragmenata”.

Stručnjaci Državnog istraživačkog centra Ruske Federacije IPPE razvili su energetski model impulsnog reaktorsko-laserskog sistema - optičkog kvantnog pojačala s nuklearnom pumpom (OKUYAN).

Podsećajući na izjavu zamenika ministra odbrane Rusije Jurija Borisova u prošlogodišnjem intervjuu listu „Krasnaja zvezda“(„U službu su ušli laserski sistemi koji omogućavaju razoružavanje potencijalnog neprijatelja i pogađanje svih onih objekata koji služe kao meta za laserski snop ovog sistema. Naši nuklearni naučnici su naučili da koncentrišu energiju neophodnu za poraz neprijateljskog odgovarajućeg oružja praktično u trenucima, u djelićima sekunde ), možemo reći da je Peresvet BLK opremljen ne malim - nuklearni reaktor veličine koji napaja laser strujom, ali sa laserskim reaktorom, u kojem se energija fisije direktno pretvara u lasersko zračenje.

Sumnju samo izaziva pomenuti predlog da se Peresvet BLK postavi u avion. Bez obzira na to na koji način osigurate pouzdanost aviona-nosača, uvijek postoji rizik od nesreće i pada aviona s naknadnim rasipanjem 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 osnovu navedenog može se pretpostaviti da se vjerovatnoća implementacije Peresvet BLK u verziji 3 bazirane na laseru s nuklearnom pumpom može procijeniti kao visoka

Nije poznato da li je instalirani laser pulsirajući ili kontinuiran. U drugom slučaju upitno je vrijeme neprekidnog rada lasera i pauze koje se moraju raditi između režima 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 avion, uključujući bespilotnu letjelicu, ili krstareću raketu sasvim je. Također je moguće osigurati poraz gotovo svake nezaštićene letjelice u niskim orbitama, a moguće i oštećenje osjetljivih elemenata 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 odbrane u slučaju iznenadnog razoružajućeg udara SAD-a.

zaključci

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 efikasno koristiti u vojnim poslovima, na primjer laser sa slobodnim elektronima, u kojem je moguće mijenjati talasnu dužinu u širokom rasponu do mekog rendgenskog zračenja i kojoj je samo potrebno puno električne energije.koju izdaje mali nuklearni reaktor. Takav laser se aktivno razvija u interesu američke mornarice. Međutim, upotreba lasera sa slobodnim elektronima u BLK Peresvet je malo verovatna, budući da trenutno praktično nema informacija o razvoju lasera ovog tipa u Rusiji, osim učešća u Rusiji u programu evropskog programa bez rendgenskih zraka. elektronski laser.

Potrebno je shvatiti da je procjena vjerojatnosti korištenja ovog ili onog rješenja u BLK Peresveta data prilično uvjetno: prisutnost samo indirektnih informacija dobivenih iz otvorenih izvora ne dopušta formuliranje zaključaka s visokim stupnjem pouzdanosti.