A lézerfegyverek mindig vitatottak. Egyesek a jövő fegyverének tartják, míg mások kategorikusan tagadják annak valószínűségét, hogy a közeljövőben hatékony minták jelennek meg az ilyen fegyverekből. Az emberek már a tényleges megjelenésük előtt gondolkodtak a lézerfegyverekről, emlékezzünk Alekszej Tolsztoj klasszikus művére, a „Garin mérnök hiperboloidjára” (természetesen a mű nem pontosan lézert jelöl, hanem egy hozzá közel álló fegyvert működésben és következményekben) használatából).
Egy igazi lézer létrehozása a XX. Század 50-60 -as éveiben ismét felvetette a lézerfegyverek témáját. Az évtizedek során a sci -fi filmek nélkülözhetetlen jellemzőjévé vált. Az igazi sikerek sokkal szerényebbek voltak. Igen, a lézerek fontos rést foglaltak el a felderítő és célmegjelölő rendszerekben, széles körben használják az iparban, de megsemmisítési eszközként való felhasználásukhoz az erejük még mindig nem volt elegendő, súlyuk és méretük pedig elfogadhatatlan. Hogyan fejlődtek a lézertechnológiák, mennyire állnak készen a katonai alkalmazásokra jelenleg?
Az első működő lézert 1960 -ban hozták létre. Ez egy mesterséges rubinon alapuló impulzusos szilárdtest lézer volt. Az alkotás idején ezek voltak a legmagasabb technológiák. Manapság egy ilyen lézert otthon is össze lehet szerelni, míg impulzusenergiája elérheti a 100 J.
A nitrogénlézer megvalósítása még egyszerűbb; komplex kereskedelmi termékek nem szükségesek a megvalósításához; akár a légkörben lévő nitrogénnel is képes működni. Egyenes karokkal könnyen összeszerelhető otthon.
Az első lézer létrehozása óta rengeteg módszert találtak a lézersugárzás megszerzésére. Vannak szilárdtest lézerek, gázlézerek, festéklézerek, szabad elektron lézerek, szál lézerek, félvezető lézerek és más lézerek. Ezenkívül a lézerek izgatottságukban különböznek. Például a különböző kivitelű gázlézerekben az aktív közeget gerjesztheti optikai sugárzás, elektromos áram kisülés, kémiai reakció, nukleáris szivattyúzás, hőszivattyúzás (gázdinamikus lézerek, GDL-k). A félvezető lézerek megjelenésével DPSS típusú lézerek születtek (Diode-pumped solid-state laser).
A lézerek különböző kialakításai különböző hullámhosszú sugárzást bocsátanak ki, a lágy röntgensugaraktól az infravörös sugárzásig. Kemény röntgen- és gamma-lézerek fejlesztés alatt állnak. Ez lehetővé teszi a lézer kiválasztását a megoldandó probléma alapján. Ami a katonai alkalmazásokat illeti, ez például azt jelenti, hogy lehetőség van lézer kiválasztására, olyan hullámhosszú sugárzással, amelyet a bolygó légköre minimálisan elnyel.
Az első prototípus kifejlesztése óta a teljesítmény folyamatosan növekszik, a lézerek súly- és méretjellemzői, valamint hatékonysága (hatékonysága) javultak. Ez nagyon jól látható a lézerdiódák példáján. A múlt század 90-es éveiben 2-5 mW teljesítményű lézermutatók jelentek meg a széles körben, 2005-2010-ben már 200-300 mW-os lézermutatót lehetett vásárolni, most, 2019-ben 7 -es optikai teljesítményű lézermutatók eladókOroszországban vannak infravörös lézerdiódák moduljai száloptikai kimenettel, 350 W optikai teljesítménnyel.
A lézerdiódák teljesítményének növekedési üteme összehasonlítható a processzorok számítási teljesítményének növekedésével, Moore törvényével összhangban. Természetesen a lézerdiódák nem alkalmasak harci lézerek létrehozására, viszont ezeket hatékony szilárdtest- és szállézerek szivattyúzására használják. A lézerdiódák esetében az elektromos energia optikai energiává alakításának hatékonysága meghaladhatja az 50%-ot, elméletileg 80%feletti hatékonyságot érhet el. A nagy hatékonyság nemcsak csökkenti a tápegység igényeit, hanem leegyszerűsíti a lézerberendezések hűtését is.
A lézer fontos eleme a sugárfókuszáló rendszer - minél kisebb a célpont foltterülete, annál nagyobb a teljesítménysűrűség, amely lehetővé teszi a károsodást. A komplex optikai rendszerek fejlesztésében elért haladás és az új, magas hőmérsékletű optikai anyagok megjelenése lehetővé teszi a rendkívül hatékony fókuszáló rendszerek létrehozását. Az amerikai kísérleti harci lézer HEL fókuszáló és célzó rendszere 127 tükröt, lencsét és fényszűrőt tartalmaz.
Egy másik fontos összetevő, amely lézerfegyverek létrehozását teszi lehetővé, olyan rendszerek kifejlesztése, amelyek irányítják és tartják a fénysugarat a célponton. Ahhoz, hogy "pillanatnyi" lövéssel eltaláljuk a célpontokat, másodperc töredéke alatt gigawatt teljesítményre van szükség, de az ilyen lézerek és tápegységek mobil alvázon való létrehozása a távoli jövő kérdése. Ennek megfelelően a célok elpusztításához több száz kilowatt - több tíz megawatt teljesítményű lézerekkel, szükség van arra, hogy a lézersugárzás foltját egy ideig (több másodperctől több tíz másodpercig) a célponton tartsák. Ehhez nagy pontosságú és nagy sebességű hajtásokra van szükség, amelyek képesek a lézersugárral követni a célt, az irányítási rendszer szerint.
Hosszú hatótávolságú lövéseknél a vezetési rendszernek kompenzálnia kell a légkör által okozott torzulásokat, amelyekhez több különböző célra szolgáló lézert lehet használni az irányítási rendszerben, pontos vezérlést biztosítva a fő "harci" lézernek a célponthoz.
Mely lézerek részesültek kiemelt fejlesztésben a fegyverek területén? Az optikai szivattyúzás nagy teljesítményű forrásainak hiánya miatt a gázdinamikus és kémiai lézerek ilyenekké váltak.
A 20. század végén a közvéleményt felkavarta az amerikai stratégiai védelmi kezdeményezés (SDI) program. Ennek a programnak a részeként a tervek szerint lézerfegyvereket telepítettek a földre és az űrbe, hogy legyőzzék a szovjet interkontinentális ballisztikus rakétákat (ICBM). A pályára helyezéshez nukleáris szivattyúzott lézereket kellett volna használni, amelyek sugárzási tartományban bocsátanak ki, vagy vegyi lézereket, amelyek teljesítménye legfeljebb 20 megawatt.
Az SDI program számos technikai nehézséggel szembesült, és lezárult. Ugyanakkor a program keretében végzett kutatások egy része lehetővé tette kellően erős lézerek beszerzését. 1985-ben egy 2,2 megawatt kimeneti teljesítményű deutérium-fluorid lézer megsemmisítette a lézertől 1 kilométerre rögzített folyékony hajtóanyagú ballisztikus rakétát. A 12 másodperces besugárzás következtében a rakéta testének falai elvesztették erejüket, és a belső nyomás elpusztította őket.
A Szovjetunióban harci lézereket is kifejlesztettek. A XX. Század nyolcvanas éveiben a 100 kW teljesítményű gázdinamikus lézerrel ellátott Skif pályaplatform megalkotása zajlott. A Skif-DM nagyméretű makettjét (Polyus űrhajó) 1987-ben bocsátották a Föld pályájára, de számos hiba miatt nem lépett be a számított pályára, és ballisztikus pálya mentén elöntötte a Csendes-óceán. A Szovjetunió összeomlása véget vetett ennek és a hasonló projekteknek.
A Terra program keretében a Szovjetunióban nagyszabású lézerfegyverek tanulmányait végezték. A nagyteljesítményű "Terra" lézerfegyvereken alapuló, sugárütő elemű zónás rakéta- és űrvédelmi rendszer programját 1965 és 1992 között hajtották végre. Nyílt adatok szerint e program keretében gázdinamikus lézerek, szilárdtest lézereket, robbanásveszélyes jód fotodiszociációt és más típusokat fejlesztettek ki.
Szintén a Szovjetunióban, a 20. század 70-es éveinek közepétől, az Il-76MD repülőgépek alapján kifejlesztettek egy A-60 típusú lézerkomplexumot. Kezdetben a komplexum célja az automatikus sodródó léggömbök elleni küzdelem volt. Fegyverként egy, a Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA) által kifejlesztett, megawatt osztályú, folyamatos gázdinamikus CO-lézert kellett felszerelni.
A vizsgálatok részeként létrehozták a GDT padminták családját, amelyek sugárzási teljesítménye 10 és 600 kW között van. Feltételezhető, hogy az A-60 komplex tesztelésekor 100 kW-os lézert telepítettek rá.
Több tucat repülést hajtottak végre a lézeres berendezés tesztelésével egy 30-40 km magasságban elhelyezett sztratoszférikus ballonon és a La-17 célponton. Egyes források azt jelzik, hogy az A-60 típusú repülőgéppel rendelkező komplexumot a rakétavédelem légi lézer alkatrészeként hozták létre a Terra-3 program keretében.
Milyen típusú lézerek a legígéretesebbek katonai célokra jelenleg? A gázdinamikus és kémiai lézerek minden előnyével együtt jelentős hátrányaik vannak: fogyóeszközök szükségessége, indítási tehetetlenség (egyes források szerint akár egy perc), jelentős hőleadás, nagy méretek és a felhasznált alkatrészek hozama az aktív közegből. Az ilyen lézereket csak nagy hordozóra lehet helyezni.
Pillanatnyilag a szilárdtest- és szál lézerek rendelkeznek a legnagyobb kilátásokkal, amelyek működéséhez csak elegendő teljesítmény biztosítása szükséges. Az amerikai haditengerészet aktívan fejleszti az ingyenes elektronlézeres technológiát. A szálas lézerek fontos előnye a skálázhatóságuk, azaz több modul kombinálásának képessége a nagyobb teljesítmény elérése érdekében. A fordított skálázhatóság is fontos, ha 300 kW teljesítményű szilárdtest lézert hoznak létre, akkor biztosan egy kisebb méretű, például 30 kW teljesítményű lézer hozható létre annak alapján.
Mi a helyzet a szál- és félvezető lézerekkel Oroszországban? A Szovjetunió tudománya a lézerek fejlesztése és létrehozása tekintetében a világ legfejlettebbje volt. Sajnos a Szovjetunió összeomlása mindent megváltoztatott. Az IPG Photonics szállézerek fejlesztésével és gyártásával foglalkozó világ egyik legnagyobb vállalatát az orosz származású V. P. Gapontsev alapította az orosz NTO IRE-Polyus cég alapján. Az anyavállalat, az IPG Photonics jelenleg az Egyesült Államokban van bejegyezve. Annak ellenére, hogy az IPG Photonics egyik legnagyobb gyártóüzeme Oroszországban található (Fryazino, Moszkva), a vállalat az amerikai törvények szerint működik, és lézerei nem használhatók az orosz fegyveres erőkben, beleértve a vállalatot is, hogy megfeleljen a szankcióknak. kivetik Oroszországra.
Az IPG Photonics szállézereinek képességei azonban rendkívül magasak. Az IPG nagy teljesítményű folyamatos hullámú szál lézerek teljesítménytartománya 1 kW és 500 kW között van, valamint széles hullámhossz -tartományuk van, és az elektromos energia optikai energiává alakításának hatékonysága eléri az 50%-ot. Az IPG szál lézerek eltérési jellemzői messze felülmúlják a többi nagy teljesítményű lézert.
Vannak-e más, nagy teljesítményű szál- és szilárdtest-lézerek fejlesztői és gyártói Oroszországban? A kereskedelmi minták alapján ítélve nem.
Egy hazai gyártó az ipari szegmensben több tíz kW maximális teljesítményű gázlézereket kínál. Például a "Laser Systems" cég 2001-ben bemutatott egy 10 kW teljesítményű, 32%-ot meghaladó kémiai hatékonyságú oxigén-jód lézert, amely az ilyen típusú erős lézersugárzás legígéretesebb kompakt autonóm forrása. Elméletileg az oxigén-jód lézerek akár egy megawatt teljesítményt is elérhetnek.
Ugyanakkor nem zárható ki teljesen, hogy orosz tudósoknak sikerült áttörést elérniük a nagy teljesítményű lézerek létrehozásának más irányába, a lézeres folyamatok fizikájának mély megértése alapján.
2018-ban Vlagyimir Putyin orosz elnök bejelentette a Peresvet lézerkomplexumot, amelyet rakétaelhárító küldetések megoldására és az ellenséges pálya elpusztítására terveztek. A Peresvet komplexumra vonatkozó információkat besorolják, beleértve a használt lézer típusát (lézerek?) És az optikai teljesítményt.
Feltételezhető, hogy a legvalószínűbb jelölt a telepítésre ebben a komplexumban egy gázdinamikus lézer, az A-60 programhoz kifejlesztett lézer leszármazottja. Ebben az esetben a "Peresvet" komplex lézerének optikai teljesítménye 200-400 kilowatt lehet, az optimista forgatókönyv szerint akár 1 megawatt. A korábban említett oxigén-jód lézer egy másik jelöltnek tekinthető.
Ha ebből indulunk ki, akkor a Peresvet komplexum fő járműve utastérének oldalán egy dízel- vagy benzináramú elektromos áramgenerátor, egy kompresszor, egy kémiai alkatrészek tárolórekesz, egy lézer hűtőrendszerrel és egy a lézersugár -irányító rendszer feltehetően sorban van elhelyezve. Radar vagy célérzékelő OLS sehol, ami külső célmegjelölést von maga után.
Ezek a feltevések mindenesetre hamisak lehetnek, mind a hazai fejlesztők által alapvetően új lézerek létrehozásának lehetőségével kapcsolatban, mind pedig a Peresvet komplex optikai teljesítményéről szóló megbízható információk hiánya kapcsán. Különösen a sajtóban voltak információk arról, hogy egy kis méretű atomreaktor energiaforrásként van jelen a "Peresvet" komplexumban. Ha ez igaz, akkor a komplex konfigurációja és a lehetséges jellemzők teljesen eltérőek lehetnek.
Milyen teljesítményre van szükség ahhoz, hogy a lézert hatékonyan katonai célokra használják fel, mint pusztítóeszközt? Ez nagyban függ a tervezett felhasználási területtől és az eltalált célpontok jellegétől, valamint a megsemmisítés módjától.
A Vitebsk légi önvédelmi komplexum tartalmaz egy L-370-3S aktív zavaró állomást. Az infravörös lézersugár elvakításával termikus irányítófejjel ellensúlyozza a bejövő ellenséges rakétákat. Figyelembe véve az L-370-3S aktív zavaró állomás méreteit, a lézersugárzó teljesítménye több tíz watt. Ez aligha elég ahhoz, hogy elpusztítsa a rakéta hőérzékelő fejét, de az átmeneti vaksághoz elég.
Az A-60 komplex 100 kW-os lézerrel végzett tesztjei során a sugárhajtású repülőgép analógját reprezentáló L-17-es célpontokat találták el. A pusztulás hatótávolsága ismeretlen, feltételezhető, hogy körülbelül 5-10 km volt.
Példák külföldi lézerrendszerek tesztelésére:
[
A fentiek alapján feltételezhetjük:
-1-5 kilométeres távolságban lévő kis UAV-k megsemmisítéséhez 2-5 kW teljesítményű lézer szükséges;
-az irányítatlan aknák, lövedékek és nagy pontosságú lőszerek megsemmisítéséhez 5-10 kilométeres távolságban 20-100 kW teljesítményű lézer szükséges;
-100-500 km távolságban lévő célok, például repülőgép vagy rakéta ütéséhez 1-10 MW teljesítményű lézer szükséges.
A jelzett teljesítményű lézerek vagy már léteznek, vagy belátható időn belül létrejönnek. Milyen típusú lézerfegyvereket használhatnak a közeljövőben a légierők, a szárazföldi erők és a haditengerészet, ezt a cikket folytatjuk.
