Sinds hun oprichting worden lasers gezien als een wapen met het potentieel om een revolutie teweeg te brengen in de strijd. Sinds het midden van de 20e eeuw zijn lasers een integraal onderdeel geworden van sciencefictionfilms, wapens van supersoldaten en interstellaire schepen.
Zoals in de praktijk vaak het geval is, stuitte de ontwikkeling van hoogvermogenlasers echter op grote technische problemen, wat ertoe leidde dat tot nu toe de belangrijkste niche van militaire lasers hun gebruik is geworden in verkennings-, richt- en doelaanduidingssystemen. Niettemin stopte het werk aan het maken van gevechtslasers in de leidende landen van de wereld praktisch niet, programma's voor het creëren van nieuwe generaties laserwapens vervingen elkaar.
Eerder hebben we enkele stadia in de ontwikkeling van lasers en het maken van laserwapens onderzocht, evenals de ontwikkelingsfasen en de huidige situatie bij het maken van laserwapens voor de luchtmacht, laserwapens voor grondtroepen en luchtverdediging, laserwapens voor de marine. Op dit moment is de intensiteit van programma's voor het maken van laserwapens in verschillende landen zo hoog dat er geen twijfel meer over bestaat dat ze binnenkort op het slagveld zullen verschijnen. En het zal niet zo eenvoudig zijn om jezelf tegen laserwapens te beschermen als sommige mensen denken, het zal zeker niet mogelijk zijn om met zilver te doen.
Als je goed kijkt naar de ontwikkeling van laserwapens in het buitenland, zul je merken dat de meeste van de voorgestelde moderne lasersystemen worden geïmplementeerd op basis van fiber- en solid-state lasers. Bovendien zijn deze lasersystemen voor het grootste deel ontworpen om tactische problemen op te lossen. Hun uitgangsvermogen varieert momenteel van 10 kW tot 100 kW, maar kan in de toekomst worden verhoogd tot 300-500 kW. In Rusland is er praktisch geen informatie over het werk aan het maken van gevechtslasers van tactische klasse, we zullen het hebben over de redenen waarom dit hieronder gebeurt.
Op 1 maart 2018 kondigde de Russische president Vladimir Poetin, in de loop van zijn boodschap aan de Federale Vergadering, samen met een aantal andere baanbrekende wapensystemen, het Peresvet-lasergevechtscomplex (BLK) aan, waarvan de omvang en het beoogde doel het gebruik ervan impliceren voor het oplossen van strategische problemen.
Bestrijd lasercomplex "Peresvet". Loop langs hem heen met een dosimeter!
Het Peresvet-complex is omgeven door een sluier van geheimhouding. De kenmerken van andere nieuwste soorten wapens (complexen "Dagger", "Avangard", "Zircon", "Poseidon") werden tot op zekere hoogte geuit, wat ons gedeeltelijk in staat stelt om hun doel en effectiviteit te beoordelen. Tegelijkertijd werd er geen specifieke informatie over het Peresvet-lasercomplex verstrekt: noch het type van de geïnstalleerde laser, noch de energiebron ervoor. Dienovereenkomstig is er geen informatie over de capaciteit van het complex, wat ons op zijn beurt niet in staat stelt om de werkelijke capaciteiten en de doelen en doelstellingen ervan te begrijpen.
Promotie video:
Laserstraling kan op tientallen, misschien zelfs honderden manieren worden verkregen. Dus welke methode om laserstraling te verkrijgen wordt geïmplementeerd in de nieuwste Russische BLK "Peresvet"? Om de vraag te beantwoorden, zullen we verschillende versies van de Peresvet BLK bekijken en de waarschijnlijkheid van hun implementatie inschatten.
De onderstaande informatie zijn de aannames van de auteur op basis van informatie uit open bronnen die op internet zijn geplaatst.
BLK "Peresvet". Uitvoeringsnummer 1. Vezel-, vaste-stof- en vloeistoflasers
Zoals hierboven vermeld, is de belangrijkste trend bij het maken van laserwapens de ontwikkeling van complexen op basis van glasvezel. Waarom gebeurt dit? Omdat de kracht van laserinstallaties eenvoudig kan worden geschaald op basis van fiberlasers. Gebruik een pakket modules van 5-10 kW en ontvang 50-100 kW straling aan de uitgang.
Kan de Peresvet BLK worden geïmplementeerd op basis van deze technologieën? Het is zeer waarschijnlijk dat dit niet zo is. De belangrijkste reden hiervoor is dat tijdens de jaren van de perestrojka, de toonaangevende ontwikkelaar van fiberlasers, de IRE-Polyus Scientific and Technical Association, "vluchtte" uit Rusland, op basis waarvan de transnationale onderneming IPG Photonics Corporation werd gevormd, geregistreerd in de Verenigde Staten en nu de wereldleider in de industrie is. krachtige fiberlasers. Internationaal zakendoen en de belangrijkste plaats van registratie van IPG Photonics Corporation impliceert haar strikte gehoorzaamheid aan de Amerikaanse wetgeving, die, gezien de huidige politieke situatie, niet de overdracht van kritieke technologieën naar Rusland inhoudt, waaronder natuurlijk technologieën voor het maken van krachtige lasers.
IPG Photonics produceert YLS-fiberlasers tot 100 kW, die kunnen worden geïntegreerd in assemblages met een totaal vermogen tot 500 kW. De efficiëntie van IPG Photonics-lasers bereikt 50%.
Kunnen fiberlasers in Rusland door andere organisaties worden ontwikkeld? Misschien, maar onwaarschijnlijk, of terwijl dit producten zijn met een laag vermogen. Vezellasers zijn een winstgevend commercieel product; daarom duidt de afwezigheid van krachtige huishoudelijke vezellasers op de markt waarschijnlijk op hun feitelijke afwezigheid.
De situatie is vergelijkbaar met halfgeleiderlasers. Vermoedelijk is het moeilijker om een batchoplossing onder hen te implementeren, maar het is mogelijk, en in het buitenland is dit de op een na meest verspreide oplossing na fiberlasers. Er is geen informatie gevonden over krachtige industriële halfgeleiderlasers van Russische makelij. Er wordt gewerkt aan vastestoflasers bij het Institute of Laser Physics Research RFNC-VNIIEF (ILFI), dus theoretisch kan een vastestoflaser worden geïnstalleerd in de Peresvet BLK, maar in de praktijk is dit onwaarschijnlijk, aangezien in het begin compactere monsters van laserwapens of experimentele installaties.
Er is zelfs nog minder informatie over vloeibare lasers, hoewel er informatie is dat een laser voor vloeibare oorlogvoering wordt ontwikkeld (was deze ontwikkeld, maar werd deze afgewezen?) In de VS onder het HELLADS-programma (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Defence system based on a high-energy liquid laser"). Vermoedelijk hebben vloeibare lasers het voordeel dat ze kunnen koelen, maar een lager rendement (efficiëntie) in vergelijking met vastestoflasers.
In 2017 verscheen informatie over de plaatsing van het Polyus Research Institute van een aanbesteding voor een integraal onderdeel van onderzoekswerk (R&D), met als doel een mobiel lasercomplex te creëren om kleine onbemande luchtvaartuigen (UAV's) te bestrijden bij dag- en schemering. Het complex moet bestaan uit een volgsysteem en de constructie van doelvliegpaden, die doelaanduiding verschaffen voor het geleidingssysteem van laserstraling, waarvan de bron een vloeibare laser zal zijn. Van belang is de eis die is gespecificeerd in de werkbeschrijving voor het maken van een vloeibare laser, en tegelijkertijd de eis voor de aanwezigheid van een krachtige vezellaser in het complex. Ofwel is het een drukfout, ofwel is er een nieuw type fiberlaser ontwikkeld (ontwikkeld) met een vloeibaar actief medium in de fiber,een combinatie van de voordelen van een vloeibare laser voor het gemak van koeling en een fiberlaser voor de combinatie van emitterpakketten.
De belangrijkste voordelen van glasvezel-, vaste-stof- en vloeistoflasers zijn hun compactheid, de mogelijkheid van een batchvergroting van het vermogen en gemakkelijke integratie in verschillende wapenklassen. Dit alles is in tegenstelling tot de BLK "Peresvet" -laser, die duidelijk niet als universele module werd ontwikkeld, maar als een oplossing die "met een enkel doel, volgens een enkel concept" werd gemaakt. Daarom kan de kans op implementatie van BLK "Peresvet" in versie nr. 1 op basis van vezel-, vaste-stof- en vloeistoflasers als laag worden ingeschat.
BLK "Peresvet". Uitvoeringsnummer 2. Gasdynamische en chemische lasers
Gasdynamische en chemische lasers kunnen als een verouderde oplossing worden beschouwd. Hun grootste nadeel is de behoefte aan een groot aantal verbruiksartikelen die nodig zijn om de reactie te behouden, wat de ontvangst van laserstraling garandeert. Desalniettemin waren het de chemische lasers die het meest werden ontwikkeld in de ontwikkeling van de jaren 70-80 van de twintigste eeuw.
Blijkbaar werden voor het eerst continue stralingsvermogens van meer dan 1 megawatt verkregen in de USSR en de VS met behulp van gasdynamische lasers, waarvan de werking is gebaseerd op adiabatische afkoeling van verwarmde gasmassa's die met supersonische snelheid bewegen.
In de USSR werd sinds het midden van de jaren 70 van de 20e eeuw een lasercomplex A-60 in de lucht ontwikkeld op basis van het Il-76MD-vliegtuig, vermoedelijk bewapend met een RD0600-laser of zijn analoog. Aanvankelijk was het complex bedoeld om automatisch rondvliegende ballonnen te bestrijden. Een continue gasdynamische CO-laser van een megawattklasse, ontwikkeld door het Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA), zou als wapen worden geïnstalleerd. Als onderdeel van de tests is een familie GDT-bankmodellen gemaakt met een stralingsvermogen van 10 tot 600 kW. De nadelen van de GDT zijn de lange stralingsgolflengte van 10,6 μm, die zorgt voor een hoge diffractiedivergentie van de laserstraal.
Complexe A-60 en GDL RD0600 ontwikkeld door KBKhA.
Nog hogere stralingsvermogens werden verkregen met chemische lasers op basis van deuteriumfluoride en met zuurstof-jodium (jodium) lasers (COIL's). In het bijzonder werd in het kader van het Strategic Defense Initiative (SDI) -programma in de Verenigde Staten een chemische laser op basis van deuteriumfluoride met een vermogen van enkele megawatt gecreëerd; in het kader van het US National Missile Defense Program (NMD), het Boeing ABL (AirBorne Laser) luchtvaartcomplex met een zuurstof-jodiumlaser met een vermogen van de orde van grootte van 1 megawatt.
VNIIEF heeft 's werelds krachtigste gepulseerde chemische laser gemaakt en getest op de reactie van fluor met waterstof (deuterium), een herhaaldelijk gepulseerde laser ontwikkeld met een stralingsenergie van enkele kJ per puls, een pulsherhalingsfrequentie van 1-4 Hz en een stralingsdivergentie dichtbij de diffractielimiet en een efficiëntie van ongeveer 70% (het hoogst behaalde voor lasers).
In de periode van 1985 tot 2005. Lasers werden ontwikkeld op de niet-kettingreactie van fluor met waterstof (deuterium), waarbij zwavelhexafluoride SF6, dissociërend in een elektrische ontlading (fotodissociatie laser?), werd gebruikt als een fluorhoudende stof. Om een langdurige en veilige werking van de laser in een herhaaldelijk gepulseerde modus te garanderen, zijn installaties gemaakt met een gesloten cyclus van het veranderen van het werkmengsel. De mogelijkheid om een stralingsdivergentie te verkrijgen dichtbij de diffractielimiet, een pulsherhalingsfrequentie tot 1200 Hz en een gemiddeld stralingsvermogen van enkele honderden watt wordt getoond in een laser met elektrische ontlading op basis van een niet-ketting chemische reactie.
Boeing ABL.
Functioneel diagram van een chemische COIL en een continue chemische COIL met een vermogen van 15 kW vervaardigd door Laser Systems.
Gasdynamische en chemische lasers hebben een significant nadeel, bij de meeste oplossingen is het noodzakelijk om de voorraad "munitie", vaak bestaande uit dure en giftige componenten, aan te vullen. Het is ook nodig om de uitlaatgassen te reinigen die het gevolg zijn van de werking van de laser. Over het algemeen is het moeilijk om gasdynamische en chemische lasers een effectieve oplossing te noemen. Daarom zijn de meeste landen overgestapt op de ontwikkeling van vezel-, vaste stof- en vloeistoflasers.
Als we het hebben over een laser op basis van een niet-kettingreactie van fluor met deuterium, dissociërend in een elektrische ontlading, met een gesloten cyclus van het veranderen van het werkmengsel, dan werden in 2005 vermogens van ongeveer 100 kW verkregen, het is onwaarschijnlijk dat ze gedurende deze tijd op een megawatt-niveau konden worden gebracht.
Met betrekking tot de Peresvet BLK is de kwestie van het installeren van een gasdynamische en chemische laser erop behoorlijk controversieel. Enerzijds heeft Rusland nog belangrijke ontwikkelingen op het gebied van deze lasers. Op internet verscheen informatie over de ontwikkeling van een verbeterde versie van het luchtvaartcomplex A 60 - A 60M met een laser van 1 MW. Er wordt ook gezegd over de plaatsing van het "Peresvet" -complex op een vliegdekschip ", dat mogelijk de tweede zijde van dezelfde medaille is. Dat wil zeggen, ze hadden aanvankelijk een krachtiger grondcomplex kunnen maken op basis van een gasdynamische of chemische laser, en nu, na de gebaande paden, installeren op een vliegdekschip.
De oprichting van "Peresvet" werd uitgevoerd door specialisten van het nucleaire centrum in Sarov, in het Russian Federal Nuclear Center - All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), bij het reeds genoemde Institute of Laser Physics Research, dat onder andere gasdynamische en zuurstof-jodiumlasers ontwikkelt …
Aan de andere kant, wat men ook mag zeggen, gasdynamische en chemische lasers zijn achterhaalde technische oplossingen. Bovendien circuleert er actief informatie over de aanwezigheid van een kernenergiebron in het Peresvet BLK om de laser van stroom te voorzien, en in Sarov zijn ze meer betrokken bij het creëren van de nieuwste doorbraaktechnologieën, vaak geassocieerd met kernenergie.
Op basis van het voorgaande kan worden aangenomen dat de kans op implementatie van de Peresvet BLK in uitvoering nr. 2 op basis van gasdynamische en chemische lasers als matig kan worden ingeschat.
Nucleair gepompte lasers
Aan het einde van de jaren zestig begon in de USSR het werk aan de creatie van krachtige lasers met nucleair pomp. In eerste instantie waren specialisten van VNIIEF, I. A. E. Kurchatov en het Research Institute of Nuclear Physics, Moscow State University. Vervolgens werden ze vergezeld door wetenschappers van MEPhI, VNIITF, IPPE en andere centra. In 1972 heeft VNIIEF een mengsel van helium en xenon opgewonden met uraniumsplijtingsfragmenten met behulp van een VIR 2-pulsreactor.
In 1974-1976. Er worden experimenten uitgevoerd bij de TIBR-1M-reactor, waarin het laserstralingvermogen ongeveer 1-2 kW bedroeg. In 1975 werd op basis van de VIR-2 pulsreactor een tweekanaals laserinstallatie LUNA-2 ontwikkeld, die in 2005 nog in bedrijf was en mogelijk nog werkt. In 1985 werd voor het eerst ter wereld een neonlaser gepompt in de LUNA-2M-faciliteit.
Installatie LUNA-2M.
In de vroege jaren 80 ontwikkelden en vervaardigden VNIIEF-wetenschappers een 4-kanaals lasermodule LM-4 om een nucleair laserelement te creëren dat in een continue modus werkt. Het systeem wordt geëxciteerd door een neutronenflux uit de BIGR-reactor. De duur van de generatie wordt bepaald door de duur van de bestralingspuls van de reactor. Voor het eerst ter wereld werd cw-lasing in nucleair gepompte lasers in de praktijk gedemonstreerd en werd de efficiëntie van de methode van transversale gascirculatie aangetoond. Het stralingsvermogen van de laser was ongeveer 100 W.
Installatie LM-4.
In 2001 werd de LM-4-eenheid geüpgraded en kreeg deze de aanduiding LM-4M / BIGR. De werking van een nucleair laserapparaat met meerdere elementen in continue modus werd gedemonstreerd na 7 jaar conservering van de faciliteit zonder vervanging van optische en splijtstofelementen. Installatie LM-4 kan worden beschouwd als een prototype van een reactorlaser (RL), die al zijn kwaliteiten bezit, behalve de mogelijkheid van een zichzelf onderhoudende nucleaire kettingreactie.
In 2007 is in plaats van de LM-4 module de 8-kanaals lasermodule LM-8 in gebruik genomen, waarin de sequentiële toevoeging van vier en twee laserkanalen is voorzien.
Installatie LM-8.
Een laserreactor is een autonoom apparaat dat de functies van een lasersysteem en een kernreactor combineert. De actieve zone van een laserreactor is een set van een bepaald aantal lasercellen die op een bepaalde manier in een neutronenmoderatormatrix zijn geplaatst. Het aantal lasercellen kan variëren van honderden tot enkele duizenden. De totale hoeveelheid uranium varieert van 5-7 kg tot 40-70 kg, lineaire afmetingen 2-5 m.
Bij VNIIEF zijn voorlopige schattingen gemaakt van de belangrijkste energie-, nucleair-fysische, technische en operationele parameters van verschillende versies van laserreactoren met laservermogen vanaf 100 kW en hoger, werkend vanuit fracties van een seconde tot continue modus. We hebben laserreactoren met warmteaccumulatie in de reactorkern overwogen bij lanceringen, waarvan de duur wordt beperkt door de toegestane verwarming van de kern (warmtecapacitieve radar) en continue radar met de verwijdering van thermische energie buiten de kern.
Warmtecapaciteit RL en RL van continue actie.
Vermoedelijk zou een laserreactor met een laservermogen in de orde van grootte van 1 MW ongeveer 3000 lasercellen moeten bevatten.
In Rusland werd niet alleen intensief gewerkt aan nucleair gepompte lasers, niet alleen bij VNIIEF, maar ook bij het Federale Staatseenheid "State Scientific Center of the Russian Federation - Institute of Physics and Power Engineering vernoemd naar A. I. Leipunsky ", zoals blijkt uit het patent RU 2502140 voor de creatie van" Reactor-laserinstallatie met directe pompen door splijtingsfragmenten ".
Specialisten van het Staatsonderzoekscentrum van de Russische Federatie IPPE hebben een energiemodel ontwikkeld van een pulserend reactorlasersysteem: een nucleair gepompte optische kwantumversterker (OKUYAN).
Lasermodule gebaseerd op de BARS-5 reactor en een cassette van 37 kanalen in de lasermodule.
OKUYAN gebaseerd op de BARS-6-reactor.
Herinnerend aan de verklaring van de vice-minister van Defensie van Rusland Yuri Borisov in het interview van vorig jaar met de krant Krasnaya Zvezda (“Lasersystemen zijn in gebruik genomen, die het mogelijk maken om een potentiële vijand te ontwapenen en al die objecten te raken die dienen als doelwit voor de laserstraal van dit systeem. Onze nucleaire wetenschappers hebben geleerd energie te concentreren., nodig om de corresponderende wapens van de vijand praktisch in enkele ogenblikken te verslaan, in een kwestie van fracties van een seconde ”), kunnen we zeggen dat de Peresvet BLK niet is uitgerust met een kleine kernreactor die de laser voedt met elektriciteit, maar met een laserreactor, waarin splijtingsenergie direct wordt omgezet in laserstraling.
Twijfel wordt alleen opgeworpen door het eerder genoemde voorstel om de Peresvet BLK in het vliegtuig te plaatsen. Ongeacht hoe u de betrouwbaarheid van het transportvliegtuig verzekert, er is altijd het risico van een ongeval en een vliegtuigcrash met de daaropvolgende verstrooiing van radioactief materiaal. Het is echter mogelijk dat er manieren zijn om de verspreiding van radioactieve stoffen te voorkomen als de drager valt. Ja, en we hebben al een vliegende reactor in een kruisraket, de stormvogel.
Op basis van het voorgaande kan worden aangenomen dat de kans op implementatie van de Peresvet BLK in versie nr. 3 op basis van een nucleair gepompte laser als hoog kan worden ingeschat.
Het is niet bekend of de geïnstalleerde laser pulserend of continu is. In het tweede geval zijn de tijd van continue laserwerking en de pauzes die moeten worden uitgevoerd tussen bedieningsmodi twijfelachtig. Hopelijk heeft de Peresvet BLK een continue laserreactor, waarvan de bedrijfstijd alleen wordt beperkt door de koelmiddeltoevoer, of niet beperkt als er op een andere manier wordt gekoeld.
In dit geval kan het optische uitgangsvermogen van de Peresvet BLK worden geschat in het bereik van 1-3 MW met het vooruitzicht op te lopen tot 5-10 MW. Het is zelfs met zo'n laser nauwelijks mogelijk om een kernkop te raken, maar een vliegtuig, inclusief een onbemand luchtvaartuig, of een kruisraket is dat wel. Het is ook mogelijk om de nederlaag van bijna elk onbeschermd ruimtevaartuig in lage banen te verzekeren en mogelijk de gevoelige elementen van ruimtevaartuigen in hogere banen te beschadigen.
Het eerste doelwit voor de Peresvet BLK kunnen dus de gevoelige optische elementen zijn van de Amerikaanse waarschuwingssatellieten voor raketaanvallen, die kunnen fungeren als een element van raketverdediging in het geval van een Amerikaanse verrassingsaanval.
conclusies
Zoals we aan het begin van het artikel al zeiden, zijn er een vrij groot aantal manieren om laserstraling te verkrijgen. Naast degene die hierboven zijn besproken, zijn er andere soorten lasers die effectief kunnen worden gebruikt in militaire aangelegenheden, bijvoorbeeld een vrije-elektronenlaser, waarin het mogelijk is om de golflengte te variëren over een breed bereik tot aan zachte röntgenstraling en die alleen veel elektrische energie nodig heeft die wordt geproduceerd door een kleine kernreactor. Een dergelijke laser wordt actief ontwikkeld in het belang van de Amerikaanse marine. Het gebruik van een vrije-elektronenlaser in de Peresvet BLK is echter onwaarschijnlijk, aangezien er momenteel praktisch geen informatie is over de ontwikkeling van dit type lasers in Rusland, afgezien van deelname in Rusland aan het Europese programma voor vrije-elektronenlasers met röntgenstraling.
Het is noodzakelijk om te begrijpen dat de inschatting van de waarschijnlijkheid van het gebruik van deze of gene oplossing in het Peresvet BLK nogal willekeurig is: de aanwezigheid van alleen indirecte informatie verkregen uit open bronnen maakt het niet mogelijk om conclusies te formuleren met een hoge mate van betrouwbaarheid.
Het is mogelijk dat de conclusie over de grote kans dat een atoomgepompte laser wordt gebruikt in de Peresvet BLK deels niet alleen op basis van objectieve factoren wordt gemaakt, maar ook op basis van de latente wens van de auteur. Want als een nucleair gepompte laser met een vermogen van megawatt of meer echt in Rusland wordt gemaakt, opent dit buitengewoon interessante perspectieven voor het creëren van wapensystemen die in staat zijn om het uiterlijk van het slagveld radicaal te veranderen. Maar we zullen hierover in een ander artikel praten.
PS Om vragen en geschillen over de invloed van de atmosfeer en het weer op de werking van lasers uit te sluiten, wordt ten zeerste aanbevolen het boek van AS Boreisho "Krachtige mobiele chemische lasers" te bestuderen, in ieder geval hoofdstuk 6 getiteld "Voortplanting van laserstraling op operationele afstanden".
Auteur: Andrey Mitrofanov
