BLK "Peresvet": hvordan fungerer det russiske lasersverdet?

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

Siden oppstarten har lasere blitt sett på som våpen med potensial til å revolusjonere kamp. Siden midten av det 20. århundre har lasere blitt en integrert del av science fiction-filmer, våpen til supersoldater og interstellare skip.

Men som ofte i praksis, har utviklingen av høyeffektlasere støtt på store tekniske vanskeligheter, noe som har ført til at den viktigste nisjen med militærlasere til nå har blitt deres bruk i rekognoserings-, sikte- og målbetegnelsessystemer. Likevel stoppet arbeidet med å lage kamplasere i de ledende landene i verden praktisk talt ikke, programmer for å lage nye generasjoner laservåpen erstattet hverandre.

Tidligere har vi undersøkt noen av stadiene i utviklingen av lasere og opprettelsen av laservåpen, samt utviklingsstadiene og den nåværende situasjonen i opprettelsen av laservåpen for luftforsvaret, laservåpen for bakkestyrker og luftvern., laservåpen for marinen. For øyeblikket er intensiteten til programmer for å lage laservåpen i forskjellige land så høy at det ikke lenger er noen tvil om at de snart vil dukke opp på slagmarken. Og det vil ikke være så lett å beskytte seg mot laservåpen som noen tror, det vil i hvert fall definitivt ikke være mulig å gjøre med sølv.

Hvis du ser nøye på utviklingen av laservåpen i fremmede land, vil du legge merke til at de fleste av de foreslåtte moderne lasersystemene er implementert på grunnlag av fiber og solid-state lasere. Dessuten er disse lasersystemene for det meste designet for å løse taktiske problemer. Utgangseffekten deres varierer for tiden fra 10 kW til 100 kW, men i fremtiden kan den økes til 300-500 kW. I Russland er det praktisk talt ingen informasjon om arbeidet med å lage kamplasere i taktisk klasse; vi vil snakke om årsakene til at dette skjer nedenfor.

Den 1. mars 2018 kunngjorde Russlands president Vladimir Putin, i løpet av sin melding til den føderale forsamlingen, sammen med en rekke andre banebrytende våpensystemer, Peresvet laser combat complex (BLK), hvis størrelse og tiltenkte formål innebærer dens bruk for å løse strategiske problemer.

Peresvet-komplekset er omgitt av et slør av hemmelighold. Egenskapene til andre nyeste typer våpen (kompleksene "Dagger", "Avangard", "Zircon", "Poseidon") ble uttrykt i en eller annen grad, noe som delvis lar oss bedømme deres formål og effektivitet. Samtidig ble det ikke gitt noen spesifikk informasjon om Peresvet-laserkomplekset: verken typen av installert laser eller energikilden for den. Følgelig er det ingen informasjon om kompleksets kapasitet, som igjen ikke lar oss forstå dets reelle evner og målene og målene som er satt for det.

Laserstråling kan oppnås på dusinvis, kanskje til og med hundrevis av måter. Så hvilken metode for å oppnå laserstråling er implementert i den nyeste russiske BLK "Peresvet"? For å svare på spørsmålet vil vi vurdere ulike versjoner av Peresvet BLK og vurdere graden av sannsynlighet for implementeringen.

Informasjonen nedenfor er forfatterens antagelser basert på informasjon fra åpne kilder lagt ut på Internett.

BLK "Peresvet". Utførelse nummer 1. Fiber-, faststoff- og flytende lasere

Som nevnt ovenfor, er hovedtrenden i opprettelsen av laservåpen utviklingen av komplekser basert på fiberoptikk. Hvorfor skjer dette? Fordi det er enkelt å skalere kraften til laserinstallasjoner basert på fiberlasere. Ved å bruke en pakke med moduler på 5-10 kW, oppnå stråling ved utgangen med en effekt på 50-100 kW.

Kan Peresvet BLK implementeres på grunnlag av disse teknologiene? Det er høyst sannsynlig at det ikke er det. Hovedårsaken til dette er at i løpet av årene med perestroika "flyktet" den ledende utvikleren av fiberlasere, IRE-Polyus Scientific and Technical Association, fra Russland, på grunnlag av hvilket det transnasjonale selskapet IPG Photonics Corporation ble dannet, registrert i USA og er nå verdensledende i bransjen høyeffekt fiberlasere. Internasjonal virksomhet og hovedregistreringsstedet for IPG Photonics Corporation innebærer streng lydighet til amerikansk lovgivning, som, gitt den nåværende politiske situasjonen, ikke innebærer overføring av kritiske teknologier til Russland, som selvfølgelig inkluderer teknologier for å lage høy- kraftlasere.

Kan fiberlasere utvikles i Russland av andre organisasjoner? Kanskje, men usannsynlig, eller mens disse er produkter med lav effekt. Fiberlasere er et lønnsomt kommersielt produkt; derfor indikerer fraværet av høyeffekts innenlandske fiberlasere på markedet mest sannsynlig deres faktiske fravær.

Situasjonen er lik med solid-state lasere. Antagelig er det vanskeligere å implementere en batchløsning blant dem, likevel er det mulig, og i utlandet er dette den nest mest utbredte løsningen etter fiberlasere. Informasjon om høyeffekt industrielle solid-state lasere laget i Russland ble ikke funnet. Arbeid med solid-state lasere utføres ved Institute of Laser Physics Research RFNC-VNIIEF (ILFI), så teoretisk kan en solid state laser installeres i Peresvet BLK, men i praksis er dette lite sannsynlig, siden i begynnelsen mer kompakte prøver av laservåpen vil mest sannsynlig dukke opp eller eksperimentelle installasjoner.

Det er enda mindre informasjon om flytende lasere, selv om det er informasjon om at en flytende krigføringslaser er under utvikling (ble den utviklet, men ble den avvist?) I USA under HELLADS-programmet (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Defense" system basert på en høyenergi væskelaser"). Antagelig har flytende lasere fordelen av å kunne kjøle, men lavere effektivitet (effektivitet) sammenlignet med solid-state lasere.

I 2017 dukket det opp informasjon om plassering av Polyus Research Institute av et anbud på en integrert del av forskningsarbeid (FoU), hvis formål er å lage et mobilt laserkompleks for å bekjempe små ubemannede luftfartøyer (UAV) på dagtid og skumringsforhold. Komplekset skal bestå av et sporingssystem og konstruksjon av målflyveier, som gir målbetegnelse for styresystemet for laserstråling, hvis kilde vil være en flytende laser. Av interesse er kravet spesifisert i arbeidsoppgaven for å lage en flytende laser, og samtidig kravet om tilstedeværelse av en fiberkraftlaser i komplekset. Enten er det en feiltrykk, eller så er det utviklet (utviklet) en ny type fiberlaser med et flytende aktivt medium i en fiber, som kombinerer fordelene til en væskelaser når det gjelder kjøling og en fiberlaser ved å kombinere emitter pakker.

De viktigste fordelene med fiber-, solid-state og flytende lasere er deres kompakthet, muligheten for en batchøkning i kraft og enkel integrering i ulike klasser av våpen. Alt dette er i motsetning til BLK "Peresvet" laser, som tydeligvis ikke ble utviklet som en universell modul, men som en løsning laget "med et enkelt formål, i henhold til et enkelt konsept." Derfor kan sannsynligheten for implementering av BLK «Peresvet» i versjon nr. 1 basert på fiber-, faststoff- og flytende lasere vurderes som lav.

BLK "Peresvet". Utførelse nummer 2. Gassdynamiske og kjemiske lasere

Gassdynamiske og kjemiske lasere kan betraktes som en utdatert løsning. Deres største ulempe er behovet for et stort antall forbrukskomponenter som er nødvendige for å opprettholde reaksjonen, noe som sikrer mottak av laserstråling. Ikke desto mindre var det kjemiske lasere som ble mest utviklet i utviklingen av 70-80-tallet av XX-tallet.

Tilsynelatende ble det for første gang oppnådd kontinuerlige strålingseffekter over 1 megawatt i USSR og USA på gassdynamiske lasere, hvis drift er basert på adiabatisk kjøling av oppvarmede gassmasser som beveger seg med supersonisk hastighet.

I USSR, siden midten av 70-tallet av 1900-tallet, ble et luftbåren laserkompleks A-60 utviklet på grunnlag av Il-76MD-flyet, antagelig bevæpnet med en RD0600-laser eller en analog. Opprinnelig var komplekset ment å bekjempe automatiske drivende ballonger. Som våpen skulle det installeres en kontinuerlig gassdynamisk CO-laser av megawatt-klasse utviklet av Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). Som en del av testene ble det laget en familie av GDT-benkprøver med en strålingseffekt fra 10 til 600 kW. Ulempene med GDT er den lange strålingsbølgelengden på 10,6 μm, som gir en høy diffraksjonsdivergens av laserstrålen.

Enda høyere strålingsevne ble oppnådd med kjemiske lasere basert på deuteriumfluorid og med oksygen-jod (jod) lasere (COILs). Spesielt, innenfor rammen av Strategic Defense Initiative (SDI)-programmet i USA, ble det opprettet en kjemisk laser basert på deuteriumfluorid med en effekt på flere megawatt; innenfor rammen av US National Anti-Ballistic Missile Defense (NMD))-programmet, Boeing ABL (AirBorne Laser) luftfartskompleks med en oksygen-jod-laser med en effekt i størrelsesorden 1 megawatt.

VNIIEF har laget og testet verdens kraftigste pulserende kjemiske laser for reaksjon av fluor med hydrogen (deuterium), utviklet en gjentatt pulserende laser med en strålingsenergi på flere kJ per puls, en pulsrepetisjonshastighet på 1–4 Hz, og en strålingsdivergens nær diffraksjonsgrensen og en effektivitet på ca. 70 % (den høyeste oppnådde for lasere).

I perioden fra 1985 til 2005. lasere ble utviklet på ikke-kjedereaksjonen av fluor med hydrogen (deuterium), hvor svovelheksafluorid SF6, dissosiert i en elektrisk utladning (fotodissosiasjonslaser?), ble brukt som et fluorholdig stoff. For å sikre langsiktig og sikker drift av laseren i en repeterende pulsert modus, er det opprettet installasjoner med en lukket syklus for å endre arbeidsblandingen. Muligheten for å oppnå en strålingsdivergens nær diffraksjonsgrensen, en pulsrepetisjonshastighet på opptil 1200 Hz og en gjennomsnittlig strålingseffekt på flere hundre watt vises.

Gassdynamiske og kjemiske lasere har en betydelig ulempe, i de fleste løsninger er det nødvendig å sikre påfyll av "ammunisjon" -lageret, som ofte består av dyre og giftige komponenter. Det er også nødvendig å rense eksosgassene som følge av driften av laseren. Generelt er det vanskelig å kalle gassdynamiske og kjemiske lasere en effektiv løsning, og det er derfor de fleste land har gått over til utvikling av fiber-, faststoff- og flytende lasere.

Hvis vi snakker om en laser basert på ikke-kjedereaksjonen av fluor med deuterium, dissosierende i en elektrisk utladning, med en lukket syklus for å endre arbeidsblandingen, ble det i 2005 oppnådd krefter på omtrent 100 kW, er det usannsynlig at under denne gangen kan de bringes til et megawatt-nivå.

Når det gjelder BLK "Peresvet", er spørsmålet om å installere en gassdynamisk og kjemisk laser på den ganske kontroversielt. På den ene siden er det betydelig utvikling i Russland på disse laserne. Informasjon dukket opp på Internett om utviklingen av en forbedret versjon av A 60 - A 60M luftfartskompleks med en 1 MW laser. Det sies også om plasseringen av "Peresvet"-komplekset på et hangarskip ", som kan være den andre siden av samme medalje. Det vil si at de først kunne ha laget et kraftigere bakkekompleks basert på en gassdynamisk eller kjemisk laser, og nå, etter allfarvei, installere det på et hangarskip.

Opprettelsen av "Peresvet" ble utført av spesialister fra kjernefysisk senter i Sarov, ved det russiske føderale atomsenteret - All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), ved det allerede nevnte Institute of Laser Physics Research, som utvikler blant annet gassdynamiske og oksygenjodlasere …

På den annen side, uansett hva man kan si, er gassdynamiske og kjemiske lasere utdaterte tekniske løsninger. I tillegg sirkulerer det aktivt informasjon om tilstedeværelsen av en kjernefysisk energikilde i Peresvet BLK for å drive laseren, og i Sarov er de mer engasjert i å lage de nyeste banebrytende teknologiene, ofte assosiert med kjernekraft.

På bakgrunn av det foranstående kan det antas at sannsynligheten for implementering av Peresvet BLK i utførelse nr. 2 på grunnlag av gassdynamiske og kjemiske lasere kan estimeres som moderat

Atompumpede lasere

På slutten av 1960-tallet begynte arbeidet i USSR med å lage høykraftige atompumpede lasere. Til å begynne med var spesialister fra VNIIEF, I. A. E. Kurchatov og Forskningsinstituttet for kjernefysikk, Moscow State University. Deretter fikk de selskap av forskere fra MEPhI, VNIITF, IPPE og andre sentre. I 1972 eksiterte VNIIEF en blanding av helium og xenon med uranfissjonsfragmenter ved bruk av en VIR 2 pulset reaktor.

I 1974-1976. Det utføres eksperimenter ved TIBR-1M-reaktoren, hvor laserstrålingseffekten var ca. 1–2 kW. I 1975, på grunnlag av VIR-2 pulsreaktoren, ble det utviklet en to-kanals laserinstallasjon LUNA-2, som fortsatt var i drift i 2005, og det er mulig at den fortsatt fungerer. I 1985 ble en neonlaser pumpet for første gang i verden ved LUNA-2M-anlegget.

På begynnelsen av 1980-tallet utviklet og produserte forskere ved VNIIEF, for å lage et kjernefysisk laserelement som opererer i en kontinuerlig modus, en 4-kanals lasermodul LM-4. Systemet begeistres av en nøytronfluks fra BIGR-reaktoren. Varigheten av generasjonen bestemmes av varigheten av bestrålingspulsen til reaktoren. For første gang i verden ble cw-lasing i atompumpede lasere demonstrert i praksis, og effektiviteten til metoden for tverrgående gassirkulasjon ble demonstrert. Laserstrålingseffekten var omtrent 100 W.

I 2001 ble LM-4-enheten oppgradert og fikk betegnelsen LM-4M / BIGR. Driften av en multi-element kjernefysisk laserenhet i en kontinuerlig modus ble demonstrert etter 7 års bevaring av anlegget uten å erstatte optiske og brenselelementer. LM-4-installasjonen kan betraktes som en prototype av en laserreaktor (RL), som har alle dens kvaliteter, bortsett fra muligheten for en selvopprettholdende kjernefysisk kjedereaksjon.

I 2007, i stedet for LM-4-modulen, ble LM-8 åtte-kanals lasermodul satt i drift, der det sekvensielle tillegget av fire og to laserkanaler ble gitt.

En laserreaktor er en autonom enhet som kombinerer funksjonene til et lasersystem og en atomreaktor. Den aktive sonen til en laserreaktor er et sett med et visst antall laserceller plassert på en bestemt måte i en nøytronmoderatormatrise. Antallet laserceller kan variere fra hundrevis til flere tusen. Den totale mengden uran varierer fra 5-7 kg til 40-70 kg, lineære dimensjoner 2-5 m.

Ved VNIIEF ble det gjort foreløpige estimater av hovedenergi-, kjernefysiske, tekniske og operasjonelle parametere for ulike versjoner av laserreaktorer med lasereffekt fra 100 kW og over, som opererer fra brøkdeler av et sekund til kontinuerlig modus. Vi vurderte laserreaktorer med varmeakkumulering i reaktorkjernen ved oppskytinger, hvis varighet er begrenset av tillatt oppvarming av kjernen (varmekapasitetsradar) og kontinuerlig radar med fjerning av termisk energi utenfor kjernen.

Antagelig bør en laserreaktor med en lasereffekt i størrelsesorden 1 MW inneholde ca. 3000 laserceller.

I Russland ble intensivt arbeid med atompumpede lasere utført ikke bare ved VNIIEF, men også ved Federal State Unitary Enterprise State Scientific Center of the Russian Federation - Institute of Physics and Power Engineering oppkalt etter A. I. Leipunsky”, som det fremgår av patentet RU 2502140 for opprettelsen av “Reaktor-laserinstallasjon med direkte pumping av fisjonsfragmenter”.

Spesialister ved Statens forskningssenter i den russiske føderasjonen IPPE har utviklet en energimodell av et pulsert reaktor-lasersystem - en kjernefysisk pumpet optisk kvanteforsterker (OKUYAN).

Minner om uttalelsen fra den russiske viseforsvarsministeren Yuri Borisov i fjorårets intervju med avisen Krasnaya Zvezda ("Lasersystemer har tatt i bruk, som gjør det mulig å avvæpne en potensiell fiende og treffe alle de gjenstandene som tjener som mål for laserstrålen til dette systemet. Våre kjernefysiske forskere har lært å konsentrere energien som er nødvendig for å beseire fiendens tilsvarende våpen praktisk talt på et øyeblikk, i løpet av brøkdeler av et sekund "), vi kan si at Peresvet BLK ikke er utstyrt med en liten kjernefysisk reaktor i størrelse som mater laseren med elektrisitet, men med en laserreaktor, der fisjonsenergi blir direkte omdannet til laserstråling.

Tvilen vekkes kun av det nevnte forslaget om å plassere Peresvet BLK på flyet. Uansett hvordan du sikrer påliteligheten til transportflyet, er det alltid risiko for en ulykke og en flyulykke med påfølgende spredning av radioaktivt materiale. Det er imidlertid mulig at det finnes måter å forhindre spredning av radioaktivt materiale når bæreren faller. Ja, og vi har allerede en flygende reaktor i en kryssermissil, petrellen.

Basert på det foregående kan det antas at sannsynligheten for implementering av Peresvet BLK i versjon 3 basert på en atompumpet laser kan estimeres som høy

Det er ikke kjent om den installerte laseren er pulserende eller kontinuerlig. I det andre tilfellet er tiden for kontinuerlig drift av laseren og pausene som må utføres mellom driftsmoduser tvilsomme. Forhåpentligvis har Peresvet BLK en kontinuerlig laserreaktor, hvis driftstid kun er begrenset av tilførselen av kjølemiddel, eller ikke begrenset dersom kjøling tilveiebringes på annen måte.

I dette tilfellet kan den optiske utgangseffekten til Peresvet BLK estimeres i området 1-3 MW med utsikter til å øke til 5-10 MW. Det er knapt mulig å treffe et kjernefysisk stridshode selv med en slik laser, men et fly, inkludert et ubemannet luftfartøy, eller en kryssermissil er ganske. Det er også mulig å sikre nederlaget til nesten alle ubeskyttede romfartøyer i lave baner, og muligens skade de sensitive elementene i romfartøyer i høyere baner.

Dermed kan det første målet for Peresvet BLK være de sensitive optiske elementene i de amerikanske missilangrepsvarslingssatellittene, som kan fungere som et rakettforsvarselement i tilfelle et amerikansk overraskende avvæpningsangrep.

konklusjoner

Som vi sa i begynnelsen av artikkelen, er det et ganske stort antall måter å oppnå laserstråling på. I tillegg til de som er diskutert ovenfor, er det andre typer lasere som effektivt kan brukes i militære anliggender, for eksempel en fri elektronlaser, der det er mulig å variere bølgelengden over et bredt område opp til myk røntgenstråling og som bare trenger mye elektrisk energi.utstedt av en liten kjernefysisk reaktor. En slik laser utvikles aktivt i interessen til den amerikanske marinen. Imidlertid er bruken av en fri elektronlaser i Peresvet BLK usannsynlig, siden det for tiden praktisk talt ikke er informasjon om utviklingen av lasere av denne typen i Russland, bortsett fra deltakelse i Russland i programmet for European X-ray free elektronlaser.

Det er nødvendig å forstå at vurderingen av sannsynligheten for å bruke denne eller den løsningen i Peresvet BLK er gitt ganske betinget: tilstedeværelsen av bare indirekte informasjon hentet fra åpne kilder tillater ikke å formulere konklusjoner med høy grad av pålitelighet.