Laserové zbraně jsou vždy kontroverzní. Někteří to považují za zbraň budoucnosti, zatímco jiní kategoricky popírají pravděpodobnost vzniku účinných vzorků takových zbraní v blízké budoucnosti. Lidé přemýšleli o laserových zbraních ještě před jejich skutečným vzhledem, vzpomeňme si na klasické dílo „Hyperboloid inženýra Garina“Alexeje Tolstého (práce samozřejmě neuvádí přesně laser, ale zbraň jemu blízkou v akci a důsledcích jeho používání).
Vytvoření skutečného laseru v 50. - 60. letech 20. století znovu vyvolalo téma laserových zbraní. Během desetiletí se stal nepostradatelným rysem sci -fi filmů. Skutečné úspěchy byly mnohem skromnější. Ano, lasery zaujímaly důležitou mezeru v průzkumných a cílových systémech určování, jsou široce používány v průmyslu, ale pro použití jako prostředek ničení byla jejich síla stále nedostatečná a jejich hmotnostní a velikostní charakteristiky byly nepřijatelné. Jak se vyvíjely laserové technologie, do jaké míry jsou v současné době připraveny pro vojenské aplikace?
První operační laser byl vytvořen v roce 1960. Byl to pulzní laser v pevné fázi založený na umělém rubínu. V době vzniku to byly nejvyšší technologie. V dnešní době lze takový laser sestavit doma, zatímco jeho pulzní energie může dosáhnout 100 J.
Dusíkový laser je implementován ještě jednodušeji; k jeho implementaci nejsou zapotřebí složité komerční produkty; může dokonce fungovat na dusík obsažený v atmosféře. S rovnými pažemi jej lze snadno sestavit doma.
Od vytvoření prvního laseru bylo nalezeno obrovské množství způsobů, jak získat laserové záření. Existují lasery v pevné fázi, plynové lasery, lasery na barvení, lasery s volnými elektrony, vláknové lasery, polovodičové lasery a další lasery. Lasery se také liší ve způsobu, jakým jsou vzrušeny. Například u plynových laserů různých konstrukcí může být aktivní médium buzeno optickým zářením, výbojem elektrického proudu, chemickou reakcí, jaderným čerpáním, tepelným čerpáním (plynové dynamické lasery, GDL). S příchodem polovodičových laserů vznikly lasery typu DPSS (diodově čerpaný polovodičový laser).
Různé konstrukce laserů poskytují výstup záření různých vlnových délek, od měkkých rentgenových paprsků po infračervené záření. Ve vývoji jsou tvrdé rentgenové a gama lasery. To vám umožní vybrat laser na základě řešeného problému. Pokud jde o vojenské aplikace, znamená to například možnost volby laseru, s vyzařováním takové vlnové délky, která je minimálně absorbována atmosférou planety.
Od vývoje prvního prototypu se výkon neustále zvyšuje, zlepšují se hmotnostní a velikostní charakteristiky a účinnost (účinnost) laserů. To je velmi dobře vidět na příkladu laserových diod. V 90. letech minulého století se v širokém prodeji objevily laserová ukazovátka o výkonu 2-5 mW, v letech 2005-2010 již bylo možné zakoupit laserové ukazovátko 200-300 mW, nyní, v roce 2019, existují v prodeji laserová ukazovátka s optickým výkonem 7. útV Rusku existují moduly infračervených laserových diod s výkonem optických vláken, optický výkon 350 W.
Rychlost nárůstu výkonu laserových diod je v souladu s Moorovým zákonem srovnatelná s rychlostí nárůstu výpočetního výkonu procesorů. Laserové diody samozřejmě nejsou vhodné pro vytváření bojových laserů, ale naopak se používají k čerpání účinných polovodičových a vláknových laserů. U laserových diod může být účinnost přeměny elektrické energie na energii optickou přes 50%, teoreticky můžete získat účinnost přes 80%. Vysoká účinnost nejenže snižuje požadavky na napájení, ale také zjednodušuje chlazení laserového zařízení.
Důležitým prvkem laseru je paprskový zaostřovací systém - čím menší je bodová oblast na cíli, tím vyšší je hustota výkonu, která umožňuje poškození. Pokrok ve vývoji komplexních optických systémů a vznik nových vysokoteplotních optických materiálů umožňují vytvářet vysoce účinné zaostřovací systémy. Systém zaostřování a zaměřování amerického experimentálního bojového laseru HEL obsahuje 127 zrcadel, čoček a světelných filtrů.
Další důležitou součástí poskytující možnost vytváření laserových zbraní je vývoj systémů pro vedení a udržování paprsku na cíli. K zasažení cílů „okamžitou“střelou jsou ve zlomku sekundy zapotřebí gigawattové síly, ale vytvoření takových laserů a napájecích zdrojů pro ně na mobilním podvozku je otázkou daleké budoucnosti. V souladu s tím je pro zničení cílů pomocí laserů o výkonu stovek kilowattů - desítek megawattů nutné určitou dobu udržovat bod laserového záření na cíli (od několika sekund do několika desítek sekund). To vyžaduje vysoce přesné a vysokorychlostní pohony schopné sledovat cíl pomocí laserového paprsku, podle naváděcího systému.
Při střelbě na velké vzdálenosti musí naváděcí systém kompenzovat zkreslení způsobené atmosférou, pro což lze v naváděcím systému použít několik laserů pro různé účely, které poskytují přesné navádění hlavního „bojového“laseru k cíli.
Které lasery získaly prioritní vývoj v oblasti zbraní? Díky absenci vysoce výkonných zdrojů optického čerpání se takovými stávají dynamické a chemické plyny.
Na konci 20. století rozvířilo veřejné mínění program American Strategic Defence Initiative (SDI). V rámci tohoto programu bylo plánováno rozmístění laserových zbraní na zemi a ve vesmíru s cílem porazit sovětské mezikontinentální balistické střely (ICBM). K umístění na oběžnou dráhu měl údajně využívat jaderně čerpané lasery vyzařující v rentgenovém dosahu nebo chemické lasery o výkonu až 20 megawattů.
Program SDI čelil mnoha technickým problémům a byl ukončen. Některé výzkumy prováděné v rámci programu zároveň umožnily získat dostatečně výkonné lasery. V roce 1985 zničil fluoridový deuterium laser s výstupním výkonem 2,2 megawattu balistickou raketu na kapalný pohon upevněnou 1 kilometr od laseru. V důsledku 12sekundového ozáření ztratily stěny těla rakety sílu a byly zničeny vnitřním tlakem.
V SSSR probíhal také vývoj bojových laserů. V osmdesátých letech 20. století probíhaly práce na vytvoření orbitální platformy Skif s plynovým dynamickým laserem o výkonu 100 kW. Maketa Skif-DM velké velikosti (kosmická loď Polyus) byla vypuštěna na oběžnou dráhu Země v roce 1987, ale kvůli řadě chyb se nedostala na vypočítanou oběžnou dráhu a byla zaplavena v Tichém oceánu po balistické dráze. Kolaps SSSR ukončil tento a podobné projekty.
V SSSR byly v rámci programu Terra provedeny rozsáhlé studie laserových zbraní. Program zónového raketového a protiprostorového obranného systému s paprskovým úderným prvkem na základě vysoce výkonných laserových zbraní „Terra“byl realizován v letech 1965 až 1992. Podle otevřených údajů v rámci tohoto programu plynové dynamické lasery byly vyvinuty lasery v pevné fázi, výbušná jodová fotodisociace a další typy.
Také v SSSR byl od poloviny 70. let 20. století vyvinut letový laserový komplex A-60 na základě letounu Il-76MD. 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. Lze předpokládat, že v době testování komplexu A-60 na něj byl instalován 100 kW laser.
Bylo provedeno několik desítek letů s testováním laserové instalace na stratosférickém balónu umístěném ve výšce 30-40 km a na cíli La-17. Některé zdroje uvádějí, že komplex s letounem A-60 byl vytvořen jako letecká laserová součást protiraketové obrany v rámci programu Terra-3.
Jaké typy laserů jsou v současné době nejslibnější pro vojenské aplikace? Se všemi výhodami plynových dynamických a chemických laserů mají významné nevýhody: potřeba spotřebních dílů, setrvačnost spouštění (podle některých zdrojů až jednu minutu), výrazné uvolňování tepla, velké rozměry a výtěžnost použitých komponent aktivního média. Takové lasery lze umístit pouze na velká média.
V tuto chvíli mají největší vyhlídky polovodičové a vláknové lasery, pro jejichž provoz je pouze nutné zajistit jim dostatečný výkon. Americké námořnictvo aktivně vyvíjí technologii volných elektronových laserů. Důležitou výhodou vláknových laserů je jejich škálovatelnost, tj. schopnost kombinovat několik modulů a získat tak více energie. Důležitá je také reverzní škálovatelnost, pokud je vytvořen polovodičový laser o výkonu 300 kW, pak na jeho základě určitě lze vytvořit laser menší velikosti o výkonu například 30 kW.
Jaká je situace s vláknovými a pevnými lasery v Rusku? Věda SSSR o vývoji a tvorbě laserů byla nejpokročilejší na světě. Rozpad SSSR bohužel vše změnil. Jednu z největších světových společností pro vývoj a výrobu vláknových laserů IPG Photonics založil rodák z Ruska V. P. Gapontsev na základě ruské společnosti NTO IRE-Polyus. Mateřská společnost IPG Photonics je v současné době registrována ve Spojených státech. Navzdory skutečnosti, že jedno z největších výrobních závodů IPG Photonics se nachází v Rusku (Fryazino, Moskevská oblast), společnost působí podle amerických zákonů a její lasery nelze použít v ruských ozbrojených silách, včetně toho, že společnost musí dodržovat sankce uvalené na Rusko.
Možnosti vláknových laserů IPG Photonics jsou však extrémně vysoké. Vláknové lasery s vysokým výkonem IPG s nepřetržitými vlnami mají rozsah výkonu od 1 kW do 500 kW, stejně jako široký rozsah vlnových délek a účinnost přeměny elektrické energie na optickou energii dosahuje 50%. Divergenční charakteristika vláknových laserů IPG je mnohem lepší než u jiných vysoce výkonných laserů.
Existují v Rusku další vývojáři a výrobci moderních vysoce výkonných vláknových a polovodičových laserů? Soudě podle komerčních vzorků, ne.
Tuzemský výrobce v průmyslovém segmentu nabízí plynové lasery s maximálním výkonem desítek kW. Například společnost „Laser Systems“v roce 2001 představila laser kyslík-jod o výkonu 10 kW s chemickou účinností přesahující 32%, což je nejslibnější kompaktní autonomní zdroj výkonného laserového záření tohoto typu. Lasery na kyslík-jód mohou teoreticky dosáhnout výkonů až jednoho megawattu.
Přitom nelze zcela vyloučit, že se ruským vědcům podařilo na základě hlubokého porozumění fyzice laserových procesů provést průlom v nějakém jiném směru vytváření vysoce výkonných laserů.
V roce 2018 ruský prezident Vladimir Putin oznámil laserový komplex Peresvet, určený k řešení protiraketových obranných misí a ničení nepřátelských oběžných drah. Informace o komplexu Peresvet jsou klasifikovány, včetně typu použitého laseru (lasery?) A optické síly.
Lze předpokládat, že nejpravděpodobnějším kandidátem pro instalaci v tomto komplexu je plynový dynamický laser, potomek laseru vyvíjeného pro program A-60. V tomto případě může být optický výkon laseru komplexu „Peresvet“200–400 kilowattů, v optimistickém scénáři až 1 megawatt. Za dalšího kandidáta lze považovat výše zmíněný laser kyslík-jód.
Pokud z toho vycházíme, pak na straně kabiny hlavního vozidla komplexu Peresvet je naftový nebo benzínový generátor elektrického proudu, kompresor, úložný prostor pro chemické součásti, laser s chladicím systémem a laserový naváděcí systém paprsků je pravděpodobně umístěn v sérii. Radar nebo detekce cíle OLS není nikde vidět, což znamená označení externího cíle.
V každém případě se tyto předpoklady mohou ukázat jako nepravdivé, a to jak v souvislosti s možností vytváření zásadně nových laserů tuzemskými vývojáři, tak v souvislosti s nedostatkem spolehlivých informací o optické síle komplexu Peresvet. V tisku byly zejména informace o přítomnosti malého jaderného reaktoru jako zdroje energie v komplexu „Peresvet“. Pokud je to pravda, pak konfigurace komplexu a možné charakteristiky mohou být zcela odlišné.
Jaký výkon je zapotřebí k tomu, aby byl laser efektivně využíván pro vojenské účely jako prostředek ničení? To do značné míry závisí na zamýšleném rozsahu použití a povaze zasažených cílů a způsobu jejich zničení.
Součástí vzdušného sebeobranného komplexu Vitebsk je aktivní rušicí stanice L-370-3S. Proti příchozím nepřátelským střelám působí tepelnou naváděcí hlavou oslepením infračerveného laserového záření. S ohledem na rozměry aktivní rušičky L-370-3S je výkon laserového vysílače maximálně několik desítek wattů. To je stěží dost na to, aby zničilo tepelnou naváděcí hlavu střely, ale na dočasné oslepení to docela stačí.
Během testů komplexu A-60 se 100 kW laserem byly zasaženy cíle L-17, představující obdobu proudového letadla. Dosah ničení není znám, dá se předpokládat, že to bylo asi 5-10 km.
Příklady testů zahraničních laserových systémů:
[
Na základě výše uvedeného můžeme předpokládat:
-ke zničení malých UAV na vzdálenost 1-5 kilometrů je zapotřebí laser o výkonu 2-5 kW;
-ke zničení neřízených min, granátů a vysoce přesné munice na vzdálenost 5–10 kilometrů je zapotřebí laser o výkonu 20–100 kW;
-k zasažení cílů jako je letadlo nebo raketa na vzdálenost 100-500 km je zapotřebí laser o výkonu 1-10 MW.
Lasery uvedených výkonů buď již existují, nebo budou vytvořeny v dohledné budoucnosti. Jaké typy laserových zbraní v blízké budoucnosti mohou použít vzdušné síly, pozemní síly a námořnictvo, zvážíme v pokračování tohoto článku.
