Széles körben úgy vélik, hogy a lézerfegyverek (LW) használatának legjobb környezete a világűr. Egyrészt ez logikus: az űrben a lézersugárzás gyakorlatilag a légkör, az időjárási viszonyok, a természetes és mesterséges akadályok okozta interferencia nélkül terjedhet. Másrészt vannak olyan tényezők, amelyek jelentősen bonyolítják a lézerfegyverek űrben történő alkalmazását.
A lézerek űrben történő működésének jellemzői
A nagy teljesítményű lézerek világűrben történő használatának első akadálya a hatékonyságuk, amely a legjobb termékek esetében akár 50% is lehet, a fennmaradó 50% a lézer és a környező berendezések fűtésére kerül.
Még a bolygó légkörének körülményei között is - szárazföldön, vízen, víz alatt és a levegőben - problémák merülnek fel az erős lézerek hűtésével. Ennek ellenére a bolygó hűtőberendezéseinek lehetőségei sokkal nagyobbak, mint az űrben, mivel vákuumban a felesleges hő átadása tömegveszteség nélkül csak elektromágneses sugárzás segítségével lehetséges.
A LO víz- és víz alatti hűtését a legegyszerűbb megszervezni - tengervízzel is elvégezhető. A földön masszív radiátorokat használhat, amelyek hőleadást okoznak a légkörben. A légiközlekedés a bejövő levegő áramlását használhatja a repülőgép hűtésére.
Az űrben a hőelvezetéshez radiátor-hűtőket használnak bordázott csövek formájában, amelyek hengeres vagy kúpos panelekhez vannak csatlakoztatva, és amelyekben hűtőfolyadék kering. A lézerfegyverek teljesítményének növekedésével a hűtéshez szükséges radiátorhűtők mérete és tömege nő, ráadásul a hűtőhűtők tömege és különösen méretei jelentősen meghaladhatják a maga a lézerfegyver.
A szovjet "Skif" orbitális harci lézerben, amelyet a szupersúlyos "Energia" hordozórakéta tervezett pályára állítani, gázdinamikus lézert kellett használni, amelynek hűtését nagy valószínűséggel működő folyadék kilökése. Ezenkívül a fedélzeten lévő munkafolyadék korlátozott ellátása aligha biztosíthatja a lézer hosszú távú működésének lehetőségét.
Energiaforrások
A második akadály az, hogy a lézerfegyvereket erőteljes energiaforrással kell ellátni. Egy gázturbinát vagy dízelmotort az űrben nem lehet bevetni; sok üzemanyagra és még több oxidálószerre van szükségük, a kémiai lézerek a korlátozott munkafolyadék -tartalékkal nem a legjobb választás az űrben való elhelyezéshez. Két lehetőség maradt: egy szilárdtest / szál / folyadék lézer áramellátása, amelyhez puffer akkumulátorokkal vagy atomerőművekkel (atomerőművekkel) használható napelemek használhatók, vagy lézerek, amelyek közvetlen szivattyúzást végeznek nukleáris hasadékokkal (nukleáris szivattyúzott lézerek)) használható.
Reaktor-lézer áramkör
Az Egyesült Államokban a Boing YAL-1 program keretében végzett munka részeként egy 14 megawattos lézert kellett volna használni az interkontinentális ballisztikus rakéták (ICBM) megsemmisítésére 600 kilométeres távolságban. Valójában körülbelül 1 megawatt teljesítményt értek el, míg az edzési célpontokat körülbelül 250 kilométeres távolságban találták el. Így 1 megawatt nagyságú teljesítmény használható az űrlézerfegyverek alapjául, például alacsony referenciapályáról a Föld felszínén lévő célpontok vagy a világűr viszonylag távoli célpontjai ellen. nem figyelembe véve a megvilágításra tervezett repülőgépet »Érzékelők).
50%-os lézerhatékonysággal 1 MW lézersugárzás eléréséhez 2 MW elektromos energiát kell a lézerhez juttatni (sőt, több, mivel továbbra is biztosítani kell a segédberendezések működését és a hűtést. rendszer). Lehet -e ilyen energiát szerezni napelemekkel? Például a Nemzetközi Űrállomásra (ISS) telepített napelemek 84 és 120 kW közötti áramot termelnek. A jelzett teljesítmény eléréséhez szükséges napelemek méretei könnyen becsülhetők az ISS fényképfelvételeiből. Az 1 MW -os lézer tápellátására alkalmas kialakítás óriási lenne, és minimális hordozhatóságot igényelne.
Az akkumulátoregységet a mobilhordozók nagy teljesítményű lézerének áramforrásaként tekintheti (mindenesetre pufferként lesz szükség a napelemekre). A lítium akkumulátorok energiasűrűsége elérheti a 300 W * h / kg -ot, vagyis ahhoz, hogy 1 MW -os lézert biztosítsunk 50%-os hatékonysággal, körülbelül 7 tonna súlyú elemekre van szükség 1 órás folyamatos elektromos működéshez. Úgy tűnik, nem annyira? Figyelembe véve azonban annak szükségességét, hogy támasztószerkezeteket, kísérő elektronikákat és eszközöket kell elhelyezni az akkumulátorok hőmérsékletének fenntartására, a puffer akkumulátor tömege körülbelül 14-15 tonna lesz. Ezenkívül problémák merülnek fel az elemek működésével a szélsőséges hőmérsékletek és a térbeli vákuum körülményei között - az energia jelentős részét "elfogyasztják", hogy biztosítsák maguknak az elemeknek az élettartamát. A legrosszabb az, hogy egy akkumulátorcella meghibásodása az akkumulátor teljes elemének meghibásodásához vagy akár robbanásához vezethet, a lézerrel és a hordozó űrhajóval együtt.
A megbízhatóbb energiatároló eszközök használata, amelyek kényelmesek az űrben való működésük szempontjából, nagy valószínűséggel még nagyobb mértékben növeli a szerkezet tömegét és méreteit, mivel alacsonyabb W * h / kg.
Mindazonáltal, ha nem írunk elő követelményeket a lézerfegyverekre sok órányi munkavégzésre, hanem az LR -t használjuk olyan speciális problémák megoldására, amelyek többnaponta egyszer felmerülnek, és legfeljebb öt perces lézeres működési időt igényelnek, akkor ez megfelelő az akkumulátor egyszerűsítése …. Az akkumulátorok napelemekről tölthetők fel, amelyek mérete a lézerfegyverek használatának gyakoriságát korlátozó tényezők egyike lesz
Radikálisabb megoldás az atomerőmű használata. Jelenleg az űrhajók radioizotóp termoelektromos generátorokat (RTG) használnak. Előnyük a konstrukció viszonylagos egyszerűsége, hátránya az alacsony elektromos teljesítmény, ami jó esetben több száz watt.
Az USA-ban az ígéretes Kilopower RTG prototípusát tesztelik, amelyben Urán-235-öt használnak tüzelőanyagként, nátrium-hőcsöveket használnak a hő eltávolítására, és a hőt Stirling-motor segítségével alakítják át elektromos energiává. Az 1 kilowatt teljesítményű Kilopower reaktor prototípusában meglehetősen magas, mintegy 30% -os hatásfokot sikerült elérni. A Kilopower atomreaktor végső mintájának 10 éven keresztül folyamatosan 10 kilowatt áramot kell termelnie.
Az LR tápegysége egy vagy két Kilopower reaktorral és puffer energiatároló eszközzel már működőképes lehet, és egy 1 MW -os lézer harci üzemmódban történő, időszakos működését biztosítja körülbelül öt percig, többnaponta egyszer, pufferelemmel
Oroszországban egy kb. 1 MW teljesítményű atomerőművet hoznak létre egy szállító- és energiamodulhoz (TEM), valamint a Hercules-projekt alapján termikus kibocsátású atomerőműveket, 5-10 MW elektromos teljesítménnyel.. Az ilyen típusú atomerőművek már közvetítők nélkül is képesek áramot szolgáltatni lézerfegyverekhez puffer akkumulátorok formájában, azonban létrehozásuk nagy problémákkal szembesül, ami elvileg nem meglepő, tekintettel a műszaki megoldások újszerűségére, a működési környezet és az intenzív tesztek végrehajtásának lehetetlensége. Az űr -atomerőművek egy külön anyag témája, amelyre mindenképpen visszatérünk.
Akárcsak egy erős lézerfegyver hűtése esetén, az ilyen típusú atomerőművek használata is fokozott hűtési követelményeket támaszt. A hűtőszekrények-radiátorok az egyik legjelentősebbek tömeget és méreteket tekintve, egy erőmű elemei, tömegük aránya az atomerőmű típusától és teljesítményétől függően 30% és 70% között mozoghat.
A hűtési igények csökkenthetők a lézerfegyver gyakoriságának és időtartamának csökkentésével, valamint viszonylag kis teljesítményű RTG típusú atomerőművek használatával, a puffer energiatároló feltöltésével
Külön említésre méltó a nukleáris szivattyúzású lézerek pályára állítása, amelyek nem igényelnek külső áramforrást, mivel a lézert közvetlenül a nukleáris reakció termékei pumpálják. Egyrészt a nukleáris szivattyúzású lézerekhez hatalmas hűtőrendszerekre is szükség lesz, másrészt az atomenergia lézersugárzássá történő közvetlen átalakításának rendszere egyszerűbb lehet, mint az atomreaktor által kibocsátott hő közbenső átalakítása elektromos energiává., ami a termékek méretének és súlyának megfelelő csökkenését vonja maga után.
Így a légkör hiánya, amely megakadályozza a lézersugárzás terjedését a Földön, jelentősen megnehezíti az űrlézerfegyverek tervezését, elsősorban a hűtőrendszerek tekintetében. Az űrlézer fegyverek villamos energiával való ellátása nem sokkal kisebb probléma.
Feltételezhető, hogy az első szakaszban, körülbelül a XXI. Század harmincas éveiben egy lézerfegyver jelenik meg az űrben, amely korlátozott ideig - néhány perc nagyságrendben - képes működni, és szükség van az energia későbbi feltöltésére. tároló egységeket kellően hosszú, több napos időszakra
Így rövid távon nem kell beszélni a lézerfegyverek tömeges használatáról "több száz ballisztikus rakéta ellen". A fejlett képességekkel rendelkező lézerfegyverek legkorábban a megawatt osztályú atomerőművek létrehozásakor és kipróbálásakor jelennek meg. Az osztály űrhajóinak költségeit pedig nehéz megjósolni. Ezenkívül, ha katonai műveletekről beszélünk az űrben, akkor vannak olyan technikai és taktikai megoldások, amelyek nagymértékben csökkenthetik a lézerfegyverek hatékonyságát az űrben.
Mindazonáltal a lézerfegyverek, még azok is, amelyek korlátozottak a folyamatos működési idő és a használat gyakorisága szempontjából, alapvető eszközeivé válhatnak az űrben és onnan folytatott hadviselésnek.
