Od svého vzniku jsou lasery považovány za zbraně s potenciálem revoluce v boji. Od poloviny 20. století se lasery staly nedílnou součástí sci -fi filmů, zbraní super vojáků a mezihvězdných lodí.
Jak už to ale v praxi často bývá, vývoj vysokovýkonných laserů narazil na velké technické potíže, které vedly k tomu, že až dosud se hlavním výklenkem vojenských laserů stalo jejich použití v průzkumných, zaměřovacích a cílových systémech určování. Práce na vytváření bojových laserů v předních zemích světa se však prakticky nezastavily, programy pro vytváření nových generací laserových zbraní se navzájem nahradily.
Dříve jsme zkoumali některé z fází vývoje laserů a vytváření laserových zbraní, jakož i fáze vývoje a současnou situaci při vytváření laserových zbraní pro letectvo, laserových zbraní pro pozemní síly a protivzdušné obrany, laserové zbraně pro námořnictvo. V tuto chvíli je intenzita programů pro tvorbu laserových zbraní v různých zemích tak vysoká, že již není pochyb, že se brzy objeví na bojišti. A chránit se před laserovými zbraněmi nebude tak snadné, jak si někteří lidé myslí, alespoň se stříbrem to rozhodně nepůjde.
Když se podíváte pozorně na vývoj laserových zbraní v zahraničí, všimnete si, že většina navrhovaných moderních laserových systémů je implementována na bázi vláknových a polovodičových laserů. Kromě toho jsou tyto laserové systémy z velké části navrženy k řešení taktických problémů. Jejich výstupní výkon se aktuálně pohybuje od 10 kW do 100 kW, ale v budoucnu může být zvýšen na 300-500 kW. V Rusku prakticky neexistují žádné informace o práci na vytváření bojových laserů taktické třídy, o důvodech, proč se to stane, budeme hovořit níže.
1. března 2018 oznámil ruský prezident Vladimir Putin v rámci svého poselství Federálnímu shromáždění společně s řadou dalších průlomových zbraňových systémů laserový bojový komplex Peresvet (BLK), jehož velikost a zamýšlený účel z toho vyplývá jeho využití pro řešení strategických úkolů.
Komplex Peresvet je obklopen rouškou tajemství. Charakteristiky dalších nejnovějších typů zbraní (komplexy Dagger, Avangard, Zircon, Poseidon) byly vyjádřeny v té či oné míře, což částečně umožňuje posoudit jejich účel a účinnost. Současně nebyly poskytnuty žádné konkrétní informace o laserovém komplexu Peresvet: ani typ instalovaného laseru, ani zdroj energie pro něj. V důsledku toho neexistují žádné informace o kapacitě komplexu, což nám zase neumožňuje porozumět jeho skutečným schopnostem a cílům a cílům, které jsou pro něj stanoveny.
Laserové záření lze získat desítkami, možná dokonce stovkami způsobů. Jaký způsob získávání laserového záření je tedy implementován v nejnovějším ruském BLK „Peresvet“? Abychom odpověděli na otázku, zvážíme různé verze Peresvet BLK a odhadneme míru pravděpodobnosti jejich implementace.
Níže uvedené informace jsou autorovými předpoklady založenými na informacích z otevřených zdrojů zveřejněných na internetu
BLK „Peresvet“. Provedení číslo 1. Vláknové, pevné a kapalné lasery
Jak již bylo uvedeno výše, hlavním trendem při vytváření laserových zbraní je vývoj komplexů založených na optických vláknech. Proč se toto děje? Protože je snadné měřit výkon laserových instalací na bázi vláknových laserů. Pomocí balíčku modulů 5-10 kW získáte na výstupu záření 50-100 kW.
Lze Peresvet BLK implementovat na základě těchto technologií? Je vysoce pravděpodobné, že tomu tak není. Hlavním důvodem je to, že během let perestrojky „uprchl“z Ruska přední vývojář vláknových laserů, Vědeckotechnická asociace IRE-Polyus, na základě které byla zaregistrována nadnárodní korporace IPG Photonics Corporation v USA a nyní je světovou jedničkou v oboru. Vláknové lasery s vysokým výkonem. Mezinárodní obchod a hlavní místo registrace IPG Photonics Corporation znamená její přísnou poslušnost americké legislativě, která vzhledem k současné politické situaci neznamená přenos kritických technologií do Ruska, které samozřejmě zahrnují technologie pro vytváření vysoce výkonové lasery.
Mohou vláknové lasery vyvinout v Rusku jiné organizace? Možná, ale nepravděpodobné, nebo přestože se jedná o výrobky s nízkým výkonem. Vláknové lasery jsou výnosný komerční produkt; absence vysoce výkonných domácích vláknových laserů na trhu s největší pravděpodobností naznačuje jejich skutečnou absenci.
Podobná situace je u polovodičových laserů. Pravděpodobně z nich je obtížnější implementovat dávkové řešení; nicméně je to možné a v zahraničí je to druhé nejrozšířenější řešení po vláknových laserech. Informace o vysoce výkonných průmyslových polovodičových laserech vyrobených v Rusku nebyly nalezeny. Práce na polovodičových laserech probíhá na Ústavu výzkumu fyziky laserů RFNC-VNIIEF (ILFI), takže teoreticky lze do Peresvet BLK instalovat polovodičový laser, ale v praxi je to nepravděpodobné, protože na začátku pravděpodobně by se objevily kompaktnější vzorky laserových zbraní nebo experimentální instalace.
O kapalných laserech je informací ještě méně, přestože existují informace o tom, že se vyvíjí laser pro boj s kapalinami (byl vyvinut, ale byl odmítnut?) V USA jako součást programu HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, „Obranný systém založený na vysokoenergetickém kapalném laseru“). Tekuté lasery mají pravděpodobně tu výhodu, že mohou chladit, ale ve srovnání s lasery v pevné fázi mají nižší účinnost (účinnost).
V roce 2017 se objevily informace o umístění Výzkumného ústavu Polyus do výběrového řízení na nedílnou součást výzkumných prací (VaV), jehož cílem je vytvořit mobilní laserový komplex pro boj s malými bezpilotními prostředky (UAV) v denní a soumrakové podmínky. Komplex by měl sestávat ze sledovacího systému a konstrukce cílových letových drah poskytujících označení cíle naváděcímu systému laserového záření, jehož zdrojem bude kapalný laser. Zajímavostí je požadavek specifikovaný ve výkazu prací na vytvoření kapalného laseru a současně požadavek na přítomnost laseru s výkonným vláknem v komplexu. Buď se jedná o chybný tisk, nebo byl vyvinut (vyvinut) nový typ vláknového laseru s kapalným aktivním médiem ve vlákně, který kombinuje výhody kapalného laseru z hlediska pohodlí chlazení a vláknového laseru v kombinaci emitoru balíčky.
Hlavní výhody vláknových, tuhých a kapalných laserů jsou jejich kompaktnost, možnost dávkového zvýšení výkonu a snadná integrace do různých tříd zbraní. To vše je na rozdíl od laseru BLK „Peresvet“, který byl zjevně vyvinut nikoli jako univerzální modul, ale jako řešení vyrobené „s jediným účelem, podle jediného konceptu“. Proto lze pravděpodobnost implementace BLK „Peresvet“ve verzi č. 1 na základě vláknových, tuhých a kapalných laserů hodnotit jako nízkou
BLK „Peresvet“. Provedení číslo 2. Plynové a chemické lasery
Plynové dynamické a chemické lasery lze považovat za zastaralé řešení. Jejich hlavní nevýhodou je potřeba velkého počtu spotřebních komponent nutných k udržení reakce, což zajišťuje příjem laserového záření. Přesto to byly chemické lasery, které byly nejrozvinutější ve vývoji 70. - 80. let 20. století.
Zjevně poprvé byly v SSSR a USA získány kontinuální radiační síly o více než 1 megawattu na plynových dynamických laserech, jejichž provoz je založen na adiabatickém ochlazování ohřívaných plynných hmot pohybujících se nadzvukovou rychlostí.
V SSSR byl od poloviny 70. let 20. století vyvinut letecký laserový komplex A-60 na základě letounu Il-76MD, pravděpodobně vyzbrojeného laserem RD0600 nebo jeho analogem. Zpočátku byl komplex určen k boji proti automatickým driftovacím balónům. Jako zbraň měl být nainstalován kontinuální plynový dynamický CO-laser megawattové třídy vyvinutý Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). V rámci testů byla vytvořena rodina GDT lavičkových vzorků se radiačním výkonem od 10 do 600 kW. Nevýhodou GDT je dlouhá vlnová délka záření 10,6 μm, která poskytuje vysokou difrakční divergenci laserového paprsku.
Ještě vyšší radiační síly byly získány s chemickými lasery na bázi fluoridu deuteria a s lasery kyslík-jod (jod) (COIL). Zejména v rámci programu Strategic Defence Initiative (SDI) ve Spojených státech byl vytvořen chemický laser na bázi fluoridu deuteria o síle několika megawattů; v rámci americké národní protiraketové obrany (NMD)) program, letecký komplex Boeing ABL (AirBorne Laser) s kyslíkovo-jodovým laserem o výkonu řádově 1 megawatt.
Společnost VNIIEF vytvořila a testovala nejvýkonnější pulzní chemický laser na světě na reakci fluoru s vodíkem (deuterium), vyvinula opakovaně pulsní laser s energií záření několik kJ na puls, frekvencí opakování pulsu 1–4 Hz a divergence záření blízká difrakčnímu limitu a účinnost asi 70% (nejvyšší dosažená u laserů).
V letech 1985 až 2005. lasery byly vyvinuty na non-řetězovou reakci fluoru s vodíkem (deuterium), kde jako látka obsahující fluor byl použit hexafluorid síry SF6, disociující v elektrickém výboji (fotodisociační laser?). Aby byl zajištěn dlouhodobý a bezpečný provoz laseru v opakovaně pulzním režimu, byla vytvořena zařízení s uzavřeným cyklem změny pracovní směsi. Je ukázána možnost získání divergence záření blízké difrakčnímu limitu, rychlosti opakování pulsu až 1200 Hz a průměrného výkonu záření několik set wattů.
Plynové a chemické lasery mají značnou nevýhodu, ve většině řešení je nutné zajistit doplnění zásoby „munice“, která často sestává z drahých a toxických komponent. Rovněž je nutné vyčistit výstupní plyny vyplývající z provozu laseru. Obecně je obtížné označit plynové dynamické a chemické lasery za efektivní řešení, a proto většina zemí přešla na vývoj vláknových, tuhých a kapalných laserů.
Pokud mluvíme o laseru založeném na řetězové reakci fluoru s deuteriem, disociujícím v elektrickém výboji, s uzavřeným cyklem změny pracovní směsi, pak v roce 2005 byly získány síly řádově 100 kW, je nepravděpodobné že během této doby by se daly dostat na megawattovou úroveň.
S ohledem na Peresvet BLK je otázka instalace plynového dynamického a chemického laseru dosti kontroverzní. Na jedné straně dochází v Rusku k významnému vývoji těchto laserů. Na internetu se objevily informace o vývoji vylepšené verze leteckého komplexu A 60 - A 60M s 1 MW laserem. Říká se také o umístění komplexu „Peresvet“na letadlovou loď „, což může být druhá strana stejné medaile. To znamená, že zpočátku mohli vytvořit silnější pozemní komplex založený na plynovém dynamickém nebo chemickém laseru, a nyní jej po zbité cestě nainstalovat na letadlovou loď.
Vytvoření „Peresvet“provedli specialisté jaderného centra v Sarově, v Ruském federálním jaderném centru-All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), na již zmíněném Ústavu výzkumu fyziky laseru, který mimo jiné vyvíjí plynové dynamické a kyslíkovo-jodové lasery …
Na druhou stranu, cokoli se dá říci, plynové dynamické a chemické lasery jsou zastaralá technická řešení. Kromě toho aktivně kolují informace o přítomnosti zdroje jaderné energie v Peresvet BLK pro napájení laseru a v Sarově se více věnují tvorbě nejnovějších průlomových technologií, často spojených s jadernou energií.
Na základě výše uvedeného lze předpokládat, že pravděpodobnost implementace Peresvet BLK v provedení č. 2 na základě plynových dynamických a chemických laserů lze odhadnout jako střední
Lasery čerpané jadernou energií
Na konci šedesátých let začaly v SSSR práce na výrobě vysoce výkonných laserů s jaderným čerpadlem. Nejprve specialisté z VNIIEF, I. A. E. Kurchatov a Výzkumný ústav jaderné fyziky, Moskevská státní univerzita. Poté se k nim přidali vědci z MEPhI, VNIITF, IPPE a dalších center. V roce 1972 VNIIEF excitoval směs helia a xenonu s fragmenty štěpení uranu pomocí pulzního reaktoru VIR 2.
V letech 1974-1976. experimenty probíhají v reaktoru TIBR-1M, ve kterém byl výkon laserového záření asi 1–2 kW. V roce 1975 byla na základě pulzního reaktoru VIR-2 vyvinuta dvoukanálová laserová instalace LUNA-2, která byla ještě v provozu v roce 2005, a je možné, že stále funguje. V roce 1985 byl v zařízení LUNA-2M poprvé na světě čerpán neonový laser.
Na začátku 80. let 20. století vědci VNIIEF vytvořili a vyrobili jaderný laserový prvek pracující v kontinuálním režimu a vyrobili 4kanálový laserový modul LM-4. Systém je buzen neutronovým tokem z reaktoru BIGR. Trvání generace je určeno délkou ozařovacího pulzu reaktoru. Poprvé na světě bylo v praxi předvedeno cw lasing v jaderně čerpaných laserech a byla prokázána účinnost metody příčné cirkulace plynu. Výkon laserového záření byl asi 100 W.
V roce 2001 byla jednotka LM-4 modernizována a dostala označení LM-4M / BIGR. Provoz víceprvkového jaderného laserového zařízení v kontinuálním režimu byl prokázán po 7 letech zachování zařízení bez výměny optických a palivových článků. Instalaci LM-4 lze považovat za prototyp reaktorového laseru (RL), který má všechny své vlastnosti, s výjimkou možnosti soběstačné jaderné řetězové reakce.
V roce 2007 byl místo modulu LM-4 uveden do provozu osmikanálový laserový modul LM-8, ve kterém bylo zajištěno sekvenční přidávání čtyř a dvou laserových kanálů.
Laserový reaktor je autonomní zařízení, které kombinuje funkce laserového systému a jaderného reaktoru. Aktivní zóna laserového reaktoru je sada určitého počtu laserových buněk umístěných určitým způsobem v matici moderátoru neutronů. Počet laserových buněk se může pohybovat od stovek do několika tisíc. Celkové množství uranu se pohybuje od 5-7 kg do 40-70 kg, lineární rozměry 2-5 m.
Ve VNIIEF byly provedeny předběžné odhady hlavních energetických, jaderně-fyzikálních, technických a provozních parametrů různých verzí laserových reaktorů s výkonem laseru od 100 kW a výše, pracujících od zlomků sekundy po kontinuální režim. Uvažovali jsme o laserových reaktorech s akumulací tepla v jádru reaktoru při startech, jejichž doba trvání je omezena přípustným ohřevem jádra (radar s tepelnou kapacitou) a kontinuálním radarem s odebíráním tepelné energie mimo jádro.
Laserový reaktor s výkonem laseru řádově 1 MW by měl pravděpodobně obsahovat asi 3000 laserových buněk.
V Rusku probíhaly intenzivní práce na laserech s jadernou pumpou nejen ve VNIIEF, ale také ve federálním státním jednotném podniku „Státní vědecké centrum Ruské federace - Ústav fyziky a energetiky pojmenovaný po A. I. Leipunsky “, jak dokládá patent RU 2502140 na vytvoření„ instalace reaktoru a laseru s přímým čerpáním štěpnými fragmenty “.
Specialisté Státního výzkumného centra Ruské federace IPPE vyvinuli energetický model pulzního reaktorového laserového systému-jaderně čerpaného optického kvantového zesilovače (OKUYAN).
Připomínáme prohlášení náměstka ruského ministra obrany Jurije Borisova v loňském rozhovoru pro noviny Krasnaja zvezda, můžeme říci, že Peresvet BLK není vybaven malým jaderným reaktorem, který dodává laseru elektřinu, ale reaktorovým laserem, ve kterém je energie štěpení přímo přeměněna na laserové záření.
Pochybnosti vzbuzuje pouze výše zmíněný návrh umístit Peresvet BLK do letadla. Bez ohledu na to, jak zajistíte spolehlivost letadlových lodí, vždy existuje riziko nehody a leteckého neštěstí s následným rozptylem radioaktivních materiálů. Je však možné, že existují způsoby, jak zabránit šíření radioaktivních materiálů při pádu nosiče. Ano, a už máme létající reaktor v řízené střele, petrel.
Na základě výše uvedeného lze předpokládat, že pravděpodobnost implementace Peresvet BLK ve verzi 3 na základě laseru s jadernou pumpou lze odhadnout jako vysokou
Není známo, zda je nainstalovaný laser pulzní nebo kontinuální. V druhém případě je doba nepřetržitého provozu laseru a přestávky, které musí být provedeny mezi provozními režimy, diskutabilní. Naštěstí má Peresvet BLK kontinuální laserový reaktor, jehož provozní doba je omezena pouze dodávkou chladiva, nebo není omezena, pokud je chlazení zajištěno jiným způsobem.
V tomto případě lze výstupní optický výkon Peresvet BLK odhadnout v rozmezí 1-3 MW s perspektivou zvýšení na 5-10 MW. Sotva je možné zasáhnout jadernou hlavici i s takovým laserem, ale letoun, včetně bezpilotního letadla nebo řízená střela, je docela dobrý. Je také možné zajistit porážku téměř jakékoli nechráněné kosmické lodi na nízkých oběžných drahách a případně poškodit citlivé prvky kosmických lodí na vyšších oběžných drahách.
Prvním cílem pro Peresvet BLK tedy mohou být citlivé optické prvky varovných satelitů amerických raketových útoků, které mohou fungovat jako prvek protiraketové obrany v případě překvapivého odzbrojujícího úderu USA.
závěry
Jak jsme řekli na začátku článku, existuje poměrně velké množství způsobů, jak získat laserové záření. Kromě těch, které jsou diskutovány výše, existují i jiné typy laserů, které lze efektivně použít ve vojenských záležitostech, například laser s volnými elektrony, ve kterém je možné měnit vlnovou délku v širokém rozsahu až po měkký rentgen záření, a které potřebuje jen hodně elektrické energie vyrobené malým jaderným reaktorem. Takový laser se aktivně vyvíjí v zájmu amerického námořnictva. Použití volného elektronového laseru v Peresvet BLK je však nepravděpodobné, protože v současné době prakticky neexistují žádné informace o vývoji laserů tohoto typu v Rusku, kromě účasti v Rusku na programu evropského rentgenu elektronový laser zdarma.
Je nutné pochopit, že hodnocení pravděpodobnosti použití toho či onoho řešení v Peresvet BLK je dáno spíše podmíněně: přítomnost pouze nepřímých informací získaných z otevřených zdrojů neumožňuje formulovat závěry s vysokou mírou spolehlivosti.
