BLK "Peresvet": hvordan virker det russiske lasersværd?

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Siden deres begyndelse er lasere kommet til at blive set som våben med potentiale til at revolutionere kamp. Siden midten af det 20. århundrede er lasere blevet en integreret del af science fiction-film, supersoldaters våben og interstellare skibe.

Men som det ofte er tilfældet i praksis, stødte udviklingen af højeffektlasere på store tekniske vanskeligheder, hvilket har ført til, at den vigtigste niche for militærlasere indtil nu er blevet deres anvendelse i rekognoscerings-, sigte- og målbetegnelsessystemer. Ikke desto mindre stoppede arbejdet med at skabe kamplasere i de førende lande i verden praktisk talt ikke, programmer til oprettelse af nye generationer af laservåben afløste hinanden.

Tidligere har vi undersøgt nogle af stadierne i udviklingen af lasere og skabelsen af laservåben, samt udviklingsstadierne og den nuværende situation i skabelsen af laservåben til luftvåbnet, laservåben til jordstyrker og luftforsvaret, laservåben til flåden. I øjeblikket er intensiteten af programmer til oprettelse af laservåben i forskellige lande så høj, at der ikke længere er nogen tvivl om, at de snart vil dukke op på slagmarken. Og det bliver ikke så nemt at beskytte sig mod laservåben, som nogle tror, det vil i hvert fald bestemt ikke være muligt at gøre med sølv.

Hvis man ser nærmere på udviklingen af laservåben i udlandet, vil man bemærke, at de fleste af de foreslåede moderne lasersystemer er implementeret på basis af fiber- og solid-state lasere. Desuden er disse lasersystemer for det meste designet til at løse taktiske problemer. Deres udgangseffekt varierer i øjeblikket fra 10 kW til 100 kW, men i fremtiden kan den øges til 300-500 kW. I Rusland er der praktisk talt ingen oplysninger om arbejdet med at skabe kamplasere i taktisk klasse; vi vil tale om årsagerne til, at dette sker nedenfor.

Den 1. marts 2018 annoncerede den russiske præsident Vladimir Putin i løbet af sit budskab til forbundsforsamlingen sammen med en række andre banebrydende våbensystemer Peresvet laserkampkomplekset (BLK), hvis størrelse og tilsigtede formål indebærer dets brug til at løse strategiske problemer.

Peresvet-komplekset er omgivet af et slør af hemmeligholdelse. Karakteristikaene for andre nyeste typer våben (komplekser "Dagger", "Avangard", "Zircon", "Poseidon") blev udtrykt i en eller anden grad, hvilket til dels giver os mulighed for at bedømme deres formål og effektivitet. Samtidig blev der ikke givet nogen specifik information om Peresvet-laserkomplekset: hverken typen af den installerede laser eller energikilden til den. Derfor er der ingen information om kompleksets kapacitet, hvilket igen ikke giver os mulighed for at forstå dets reelle evner og de mål og mål, der er sat for det.

Laserstråling kan opnås på snesevis, måske endda hundredvis af måder. Så hvilken metode til at opnå laserstråling er implementeret i den nyeste russiske BLK "Peresvet"? For at besvare spørgsmålet vil vi overveje forskellige versioner af Peresvet BLK og vurdere graden af sandsynlighed for deres implementering.

Oplysningerne nedenfor er forfatterens antagelser baseret på oplysninger fra åbne kilder, der er lagt ud på internettet.

BLK "Peresvet". Udførelse nummer 1. Fiber-, faststof- og flydende lasere

Som nævnt ovenfor er hovedtendensen i skabelsen af laservåben udviklingen af komplekser baseret på fiberoptik. Hvorfor sker det? Fordi det er nemt at skalere effekten af laserinstallationer baseret på fiberlasere. Ved hjælp af en pakke med moduler på 5-10 kW opnås stråling ved udgangen med en effekt på 50-100 kW.

Kan Peresvet BLK implementeres på basis af disse teknologier? Det er højst sandsynligt, at det ikke er det. Hovedårsagen til dette er, at i årene med perestrojka "flygtede" den førende udvikler af fiberlasere, IRE-Polyus Scientific and Technical Association, fra Rusland, på grundlag af hvilken det transnationale selskab IPG Photonics Corporation blev dannet, registreret i USA og er nu verdens førende i branchen højeffekt fiberlasere. International forretning og det vigtigste sted for registrering af IPG Photonics Corporation indebærer dets strenge overholdelse af amerikansk lovgivning, som i betragtning af den nuværende politiske situation ikke indebærer overførsel af kritiske teknologier til Rusland, som selvfølgelig inkluderer teknologier til at skabe høj- power lasere.

Kan fiberlasere udvikles i Rusland af andre organisationer? Måske, men usandsynligt, eller mens disse er produkter med lav effekt. Fiberlasere er et rentabelt kommercielt produkt; derfor indikerer fraværet af højeffekts indenlandske fiberlasere på markedet højst sandsynligt deres faktiske fravær.

Situationen er den samme med solid-state lasere. Formentlig er det sværere at implementere en batch-løsning blandt dem, ikke desto mindre er det muligt, og i udlandet er dette den næstmest udbredte løsning efter fiberlasere. Oplysninger om højeffekt industrielle solid-state lasere fremstillet i Rusland blev ikke fundet. Arbejdet med faststoflasere udføres på Institut for Laserfysisk Forskning RFNC-VNIIEF (ILFI), så teoretisk kan der installeres en faststoflaser i Peresvet BLK, men i praksis er det usandsynligt, da i begyndelsen mere kompakte prøver af laservåben ville højst sandsynligt dukke op eller eksperimentelle installationer.

Der er endnu mindre information om flydende lasere, selvom der er oplysninger om, at en flydende krigsførelseslaser er under udvikling (blev den udviklet, men blev den afvist?) I USA under HELLADS-programmet (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Defense" system baseret på en højenergi flydende laser"). Formentlig har flydende lasere fordelen af at kunne køle, men lavere effektivitet (effektivitet) sammenlignet med solid-state lasere.

I 2017 fremkom information om placeringen af Polyus Research Institute af et udbud af en integreret del af forskningsarbejdet (FoU), hvis formål er at skabe et mobilt laserkompleks til bekæmpelse af små ubemandede luftfartøjer (UAV'er) i dagtimerne og skumringsforhold. Komplekset skal bestå af et sporingssystem og konstruktion af målflyvestier, der giver målbetegnelse for styresystemet for laserstråling, hvis kilde vil være en flydende laser. Af interesse er kravet angivet i arbejdsopgørelsen om oprettelse af en flydende laser, og samtidig kravet om tilstedeværelsen af en fiberkraftlaser i komplekset. Enten er der tale om en trykfejl, eller også er der udviklet (udviklet) en ny type fiberlaser med et flydende aktivt medium i en fiber, som kombinerer fordelene ved en flydende laser med hensyn til bekvemmeligheden ved køling og en fiberlaser ved at kombinere emitter. pakker.

De vigtigste fordele ved fiber-, solid-state og flydende lasere er deres kompakthed, muligheden for en batchforøgelse i kraft og nem integration i forskellige klasser af våben. Alt dette er i modsætning til BLK "Peresvet" laseren, som tydeligvis ikke blev udviklet som et universelt modul, men som en løsning lavet "med et enkelt formål, ifølge et enkelt koncept." Derfor kan sandsynligheden for implementering af BLK "Peresvet" i version nr. 1 baseret på fiber-, solid-state og flydende lasere vurderes som lav.

BLK "Peresvet". Udførelse nummer 2. Gasdynamiske og kemiske lasere

Gasdynamiske og kemiske lasere kan betragtes som en forældet løsning. Deres største ulempe er behovet for et stort antal forbrugskomponenter, der er nødvendige for at opretholde reaktionen, hvilket sikrer modtagelse af laserstråling. Ikke desto mindre var det kemiske lasere, der blev mest udviklet i udviklingen af 70'erne - 80'erne af det XX århundrede.

Tilsyneladende blev der for første gang opnået kontinuerlige strålingseffekter over 1 megawatt i USSR og USA på gasdynamiske lasere, hvis drift er baseret på adiabatisk afkøling af opvarmede gasmasser, der bevæger sig med supersonisk hastighed.

I USSR, siden midten af 70'erne af det 20. århundrede, blev et luftbåret laserkompleks A-60 udviklet på grundlag af Il-76MD-flyet, formentlig bevæbnet med en RD0600-laser eller dens analog. Oprindeligt var komplekset beregnet til at bekæmpe automatiske drivende balloner. Som våben skulle der installeres en kontinuerlig gasdynamisk CO-laser af megawatt-klasse udviklet af Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). Som en del af testene blev en familie af GDT-bænkprøver skabt med en strålingseffekt fra 10 til 600 kW. Ulemperne ved GDT er den lange strålingsbølgelængde på 10,6 μm, som giver en høj diffraktionsdivergens af laserstrålen.

Endnu højere strålingseffekter blev opnået med kemiske lasere baseret på deuteriumfluorid og med oxygen-jod (jod) lasere (COIL'er). Især inden for rammerne af Strategic Defense Initiative (SDI)-programmet i USA blev der skabt en kemisk laser baseret på deuteriumfluorid med en effekt på flere megawatt; inden for rammerne af US National Anti-Ballistic Missile Defense (NMD)) program, Boeing ABL (AirBorne Laser) luftfartskompleks med en oxygen-jod-laser med en effekt i størrelsesordenen 1 megawatt.

VNIIEF har skabt og testet verdens mest kraftfulde pulserende kemiske laser til reaktion af fluor med brint (deuterium), udviklet en gentagne gange pulseret laser med en strålingsenergi på flere kJ pr. puls, en pulsgentagelseshastighed på 1-4 Hz og en strålingsdivergens tæt på diffraktionsgrænsen og en effektivitet på omkring 70 % (den højeste opnåede for lasere).

I perioden fra 1985 til 2005. lasere blev udviklet på ikke-kædereaktion af fluor med brint (deuterium), hvor svovlhexafluorid SF6, dissocierende i en elektrisk udladning (fotodissociationslaser?), blev brugt som et fluorholdigt stof. For at sikre langsigtet og sikker drift af laseren i en gentagne pulserende tilstand, er der oprettet installationer med en lukket cyklus for at ændre arbejdsblandingen. Muligheden for at opnå en strålingsdivergens tæt på diffraktionsgrænsen, en pulsgentagelseshastighed på op til 1200 Hz og en gennemsnitlig strålingseffekt på flere hundrede watt er vist.

Gasdynamiske og kemiske lasere har en væsentlig ulempe, i de fleste løsninger er det nødvendigt at sikre genopfyldning af "ammunition"-lageret, som ofte består af dyre og giftige komponenter. Det er også nødvendigt at rense udstødningsgasserne fra laserens drift. Generelt er det svært at kalde gasdynamiske og kemiske lasere for en effektiv løsning, hvorfor de fleste lande er gået over til udvikling af fiber-, solid-state og flydende lasere.

Hvis vi taler om en laser baseret på ikke-kædereaktionen af fluor med deuterium, der dissocierer i en elektrisk udladning, med en lukket cyklus for at ændre arbejdsblandingen, så blev der i 2005 opnået kræfter på omkring 100 kW, er det usandsynligt, at under denne gang kunne de bringes til et megawatt-niveau.

Med hensyn til BLK "Peresvet" er spørgsmålet om installation af en gasdynamisk og kemisk laser ret kontroversielt. På den ene side er der en betydelig udvikling i Rusland på disse lasere. Der dukkede oplysninger op på internettet om udviklingen af en forbedret version af A 60 - A 60M luftfartskompleks med en 1 MW laser. Det siges også om placeringen af "Peresvet"-komplekset på et hangarskib ", som kan være den anden side af samme medalje. Det vil sige, at de først kunne have lavet et mere kraftfuldt jordkompleks baseret på en gasdynamisk eller kemisk laser, og nu, efter alfarvej, installere det på et hangarskib.

Oprettelsen af "Peresvet" blev udført af specialister fra det nukleare center i Sarov, ved det russiske føderale atomcenter - All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), ved det allerede nævnte Institut for Laserfysikforskning, som udvikler blandt andet gasdynamiske og oxygen-jod-lasere …

På den anden side, uanset hvad man kan sige, er gasdynamiske og kemiske lasere forældede tekniske løsninger. Derudover cirkulerer information aktivt om tilstedeværelsen af en nuklear energikilde i Peresvet BLK til at drive laseren, og i Sarov er de mere engagerede i skabelsen af de nyeste banebrydende teknologier, ofte forbundet med atomenergi.

På baggrund af ovenstående kan det antages, at sandsynligheden for implementering af Peresvet BLK i udførelse nr. 2 på basis af gasdynamiske og kemiske lasere kan estimeres som moderat

Atompumpede lasere

I slutningen af 1960'erne begyndte arbejdet i USSR med at skabe højkraftige atompumpede lasere. I første omgang var specialister fra VNIIEF, I. A. E. Kurchatov og Forskningsinstituttet for Nuklear Fysik, Moscow State University. Så fik de selskab af forskere fra MEPhI, VNIITF, IPPE og andre centre. I 1972 exciterede VNIIEF en blanding af helium og xenon med uranfissionsfragmenter ved hjælp af en VIR 2 pulseret reaktor.

I 1974-1976. eksperimenter udføres på TIBR-1M-reaktoren, hvor laserstrålingseffekten var omkring 1-2 kW. I 1975 blev der på basis af VIR-2 pulsreaktoren udviklet en to-kanals laserinstallation LUNA-2, som stadig var i drift i 2005, og det er muligt, at den stadig fungerer. I 1985 blev en neonlaser pumpet for første gang i verden på LUNA-2M-anlægget.

I begyndelsen af 1980'erne udviklede og fremstillede forskere fra VNIIEF, for at skabe et nukleart laserelement, der fungerede i en kontinuerlig tilstand, et 4-kanals lasermodul LM-4. Systemet exciteres af en neutronflux fra BIGR-reaktoren. Varigheden af genereringen bestemmes af varigheden af reaktorens bestrålingsimpuls. For første gang i verden blev cw-lasing i atompumpede lasere demonstreret i praksis, og effektiviteten af metoden til tværgående gascirkulation blev demonstreret. Laserstrålingseffekten var omkring 100 W.

I 2001 blev LM-4 enheden opgraderet og fik betegnelsen LM-4M / BIGR. Driften af en multi-element nuklear laseranordning i en kontinuerlig tilstand blev demonstreret efter 7 års konservering af anlægget uden at erstatte optiske og brændselselementer. LM-4-installationen kan betragtes som en prototype af en laserreaktor (RL), der besidder alle dens kvaliteter, bortset fra muligheden for en selvbærende nuklear kædereaktion.

I 2007, i stedet for LM-4 modulet, blev LM-8 otte-kanals lasermodul taget i brug, hvor den sekventielle tilføjelse af fire og to laserkanaler blev leveret.

En laserreaktor er en autonom enhed, der kombinerer funktionerne i et lasersystem og en atomreaktor. Den aktive zone i en laserreaktor er et sæt af et vist antal laserceller placeret på en bestemt måde i en neutronmoderatormatrix. Antallet af laserceller kan variere fra hundreder til flere tusinde. Den samlede mængde uran varierer fra 5-7 kg til 40-70 kg, lineære dimensioner 2-5 m.

På VNIIEF blev der foretaget foreløbige estimater af de vigtigste energimæssige, nuklear-fysiske, tekniske og operationelle parametre for forskellige versioner af laserreaktorer med lasereffekt fra 100 kW og derover, der opererer fra brøkdele af et sekund til kontinuerlig tilstand. Vi overvejede laserreaktorer med varmeakkumulering i reaktorkernen i opsendelser, hvis varighed er begrænset af den tilladte opvarmning af kernen (varmekapacitetsradar) og kontinuerlig radar med fjernelse af termisk energi uden for kernen.

Formentlig skulle en laserreaktor med en lasereffekt af størrelsesordenen 1 MW indeholde omkring 3000 laserceller.

I Rusland blev intensivt arbejde med nuklear-pumpede lasere udført ikke kun på VNIIEF, men også på Federal State Unitary Enterprise State Scientific Center of the Russian Federation - Institute of Physics and Power Engineering opkaldt efter A. I. Leipunsky”, som det fremgår af patentet RU 2502140 til oprettelse af” Reaktor-laserinstallation med direkte pumpning af fissionsfragmenter”.

Specialister fra Statens Forskningscenter i Den Russiske Føderation IPPE har udviklet en energimodel af et pulseret reaktor-lasersystem - en nuklear-pumpet optisk kvanteforstærker (OKUYAN).

Minder om udtalelsen fra Ruslands viceforsvarsminister Yuri Borisov i sidste års interview med avisen Krasnaya Zvezda ("Lasersystemer er trådt i drift, som gør det muligt at afvæbne en potentiel fjende og ramme alle de objekter, der tjener som mål for laserstrålen i dette system. Vores atomforskere har lært at koncentrere den nødvendige energi for at besejre fjendens tilsvarende våben praktisk talt på få øjeblikke, i løbet af brøkdele af et sekund "), kan vi sige, at Peresvet BLK ikke er udstyret med en lille -størrelse atomreaktor, der forsyner laseren med elektricitet, men med en laserreaktor, hvor fissionsenergi direkte omdannes til laserstråling.

Tvivl vækkes kun af det førnævnte forslag om at placere Peresvet BLK på flyet. Uanset hvordan du sikrer transportflyets pålidelighed, er der altid risiko for en ulykke og et flystyrt med efterfølgende spredning af radioaktive materialer. Det er dog muligt, at der er måder at forhindre spredning af radioaktive materialer på, når bæreren falder. Ja, og vi har allerede en flyvende reaktor i et krydsermissil, petrellen.

På baggrund af ovenstående kan det antages, at sandsynligheden for implementering af Peresvet BLK i version 3 baseret på en atompumpet laser kan estimeres som høj

Det vides ikke, om den installerede laser er pulserende eller kontinuerlig. I det andet tilfælde er tidspunktet for kontinuerlig drift af laseren og de pauser, der skal udføres mellem driftstilstandene, tvivlsomme. Forhåbentlig har Peresvet BLK en kontinuerlig laserreaktor, hvis driftstid kun er begrænset af tilførslen af kølemiddel, eller ikke begrænset, hvis køling sker på anden måde.

I dette tilfælde kan den optiske udgangseffekt af Peresvet BLK estimeres i området 1-3 MW med udsigt til at stige til 5-10 MW. Det er næppe muligt at ramme et atomsprænghoved selv med en sådan laser, men et fly, inklusive et ubemandet luftfartøj, eller et krydsermissil er ganske. Det er også muligt at sikre nederlaget for næsten ethvert ubeskyttet rumfartøj i lave baner og muligvis beskadige de følsomme elementer i rumfartøjer i højere baner.

Det første mål for Peresvet BLK kan således være de følsomme optiske elementer i de amerikanske missilangrebsvarslingssatellitter, som kan fungere som et missilforsvarselement i tilfælde af et amerikansk overraskende afvæbningsangreb.

konklusioner

Som vi sagde i begyndelsen af artiklen, er der et ret stort antal måder at opnå laserstråling på. Ud over dem, der er diskuteret ovenfor, er der andre typer lasere, der effektivt kan bruges i militære anliggender, for eksempel en fri elektronlaser, hvor det er muligt at variere bølgelængden over et bredt område op til blød røntgenstråling og som bare har brug for en masse elektrisk energi.udstedt af en lille atomreaktor. En sådan laser udvikles aktivt i den amerikanske flådes interesse. Imidlertid er brugen af en fri elektronlaser i Peresvet BLK usandsynlig, da der på nuværende tidspunkt praktisk talt ikke er nogen information om udviklingen af lasere af denne type i Rusland, bortset fra deltagelse i Rusland i programmet for den europæiske røntgenfri. elektronlaser.

Det er nødvendigt at forstå, at vurderingen af sandsynligheden for at bruge denne eller den løsning i Peresvet BLK er givet ret betinget: tilstedeværelsen af kun indirekte information opnået fra åbne kilder tillader ikke at formulere konklusioner med en høj grad af pålidelighed.