BLK "Peresvet": ako funguje ruský laserový meč?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Od svojho vzniku sa lasery začali považovať za zbrane s potenciálom spôsobiť revolúciu v boji. Od polovice 20. storočia sa lasery stali neoddeliteľnou súčasťou sci-fi filmov, zbraní supervojakov a medzihviezdnych lodí.

Ako to však v praxi často býva, vývoj vysokovýkonných laserov narážal na veľké technické ťažkosti, ktoré viedli k tomu, že až doteraz sa hlavným výklenkom vojenských laserov stalo ich využitie v prieskumných, zameriavacích a označovacích systémoch. Napriek tomu sa práca na vytvorení bojových laserov v popredných krajinách sveta prakticky nezastavila, programy na vytváranie nových generácií laserových zbraní sa navzájom nahradili.

Už skôr sme skúmali niektoré etapy vývoja laserov a tvorby laserových zbraní, ako aj etapy vývoja a súčasnú situáciu pri vytváraní laserových zbraní pre letectvo, laserových zbraní pre pozemné sily a protivzdušnú obranu., laserové zbrane pre námorníctvo. V súčasnosti je intenzita programov na vytváranie laserových zbraní v rôznych krajinách taká vysoká, že už niet pochýb o tom, že sa čoskoro objavia na bojisku. A ochrániť sa pred laserovými zbraňami nebude také jednoduché, ako si niektorí myslia, minimálne so striebrom to určite nepôjde.

Ak sa bližšie pozriete na vývoj laserových zbraní v zahraničí, všimnete si, že väčšina navrhovaných moderných laserových systémov je implementovaná na báze vláknových a pevnolátkových laserov. Navyše, väčšinou sú tieto laserové systémy určené na riešenie taktických problémov. Ich výstupný výkon sa v súčasnosti pohybuje od 10 kW do 100 kW, no v budúcnosti môže byť zvýšený na 300-500 kW. V Rusku prakticky neexistujú žiadne informácie o práci na vytvorení bojových laserov taktickej triedy, o dôvodoch, prečo sa to deje, budeme hovoriť nižšie.

Dňa 1. marca 2018 ruský prezident Vladimir Putin v rámci svojho posolstva Federálnemu zhromaždeniu spolu s množstvom ďalších prelomových zbraňových systémov ohlásil laserový bojový komplex Peresvet (BLK), z ktorého veľkosti a zamýšľaného účelu vyplýva jeho využitie pri riešení strategických problémov.

Areál Peresvet je obklopený rúškom tajomstva. Charakteristiky ďalších najnovších typov zbraní (komplexy „Dýka“, „Avangard“, „Zirkón“, „Poseidon“) boli vyjadrené do tej či onej miery, čo nám čiastočne umožňuje posúdiť ich účel a účinnosť. Zároveň neboli poskytnuté žiadne konkrétne informácie o laserovom komplexe Peresvet: ani typ inštalovaného lasera, ani jeho zdroj energie. V súlade s tým neexistujú žiadne informácie o kapacite komplexu, čo nám neumožňuje pochopiť jeho skutočné schopnosti a ciele a ciele, ktoré sú preň stanovené.

Laserové žiarenie je možné získať desiatkami, možno až stovkami spôsobov. Aký spôsob získavania laserového žiarenia je teda implementovaný v najnovšom ruskom BLK „Peresvet“? Aby sme odpovedali na otázku, zvážime rôzne verzie Peresvet BLK a posúdime stupeň pravdepodobnosti ich implementácie.

Nižšie uvedené informácie sú predpoklady autora založené na informáciách z otvorených zdrojov zverejnených na internete.

BLK "Peresvet". Číslo popravy 1. Vláknové, pevné a kvapalinové lasery

Ako už bolo uvedené vyššie, hlavným trendom vo vytváraní laserových zbraní je vývoj komplexov založených na optických vláknach. Prečo sa to deje? Pretože je ľahké škálovať výkon laserových inštalácií založených na vláknových laseroch. Pomocou balíka modulov 5-10 kW získajte žiarenie na výstupe s výkonom 50-100 kW.

Môže byť Peresvet BLK implementovaný na základe týchto technológií? Je vysoko pravdepodobné, že nie. Hlavným dôvodom je, že v rokoch perestrojky „utiekol“z Ruska popredný vývojár vláknových laserov Vedecko-technická asociácia IRE-Polyus, na základe ktorej vznikla nadnárodná korporácia IPG Photonics Corporation, registrovaná v USA a teraz je svetovým lídrom v tomto odvetví.vysokovýkonné vláknové lasery. Medzinárodné podnikanie a hlavné miesto registrácie IPG Photonics Corporation znamená jej prísnu poslušnosť legislatíve USA, čo však vzhľadom na súčasnú politickú situáciu neznamená presun kritických technológií do Ruska, medzi ktoré, samozrejme, patria technológie na vytváranie vysoko- výkonové lasery.

Môžu byť vláknové lasery vyvinuté v Rusku inými organizáciami? Možno, ale nepravdepodobné, alebo keď ide o produkty s nízkym výkonom. Vláknové lasery sú ziskovým komerčným produktom, preto absencia domácich vláknových laserov s vysokým výkonom na trhu s najväčšou pravdepodobnosťou naznačuje ich skutočnú absenciu.

Podobne je to aj s pevnolátkovými lasermi. Predpokladá sa, že implementácia dávkového riešenia je medzi nimi náročnejšia, napriek tomu je to možné a v zahraničí ide o druhé najrozšírenejšie riešenie po vláknových laseroch. Informácie o vysokovýkonných priemyselných polovodičových laseroch vyrobených v Rusku sa nenašli. Na Ústave výskumu fyziky laserov RFNC-VNIIEF (ILFI) sa pracuje na pevnolátkových laseroch, takže teoreticky možno pevnolátkový laser nainštalovať v Peresvet BLK, ale v praxi je to nepravdepodobné, keďže na začiatku S najväčšou pravdepodobnosťou by sa objavili kompaktnejšie vzorky laserových zbraní alebo experimentálne inštalácie.

O tekutých laseroch je ešte menej informácií, aj keď sú informácie, že sa vyvíja tekutý bojový laser (bol vyvinutý, ale bol zamietnutý?) V USA v rámci programu HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, „Defense systém založený na vysokoenergetickom kvapalinovom laseri“). Predpokladá sa, že kvapalinové lasery majú výhodu v tom, že dokážu chladiť, ale v porovnaní s pevnolátkovými lasermi majú nižšiu účinnosť (účinnosť).

V roku 2017 sa objavila informácia o vyhlásení výberového konania Výskumným ústavom Polyus na integrálnu súčasť výskumných prác (R&D), ktorého účelom je vytvorenie mobilného laserového komplexu na boj s malými bezpilotnými vzdušnými prostriedkami (UAV) v dennej a súmrakové podmienky. Komplex by mal pozostávať zo sledovacieho systému a vybudovania cieľových letových dráh, zabezpečujúcich označenie cieľa pre navádzací systém laserového žiarenia, ktorého zdrojom bude tekutý laser. Zaujímavosťou je požiadavka špecifikovaná vo výkaze prác na vytvorenie kvapalinového lasera a zároveň požiadavka na prítomnosť vláknového výkonového lasera v komplexe. Buď ide o tlačovú chybu, alebo bol vyvinutý (vyvinutý nový typ vláknového lasera s tekutým aktívnym médiom vo vlákne), ktorý kombinuje výhody tekutého lasera v oblasti pohodlia chladenia a vláknového lasera v kombinácii žiariča. balíkov.

Hlavnými výhodami vláknových, pevnolátkových a kvapalinových laserov sú ich kompaktnosť, možnosť dávkového zvýšenia výkonu a jednoduchá integrácia do rôznych tried zbraní. To všetko je na rozdiel od lasera BLK "Peresvet", ktorý bol jednoznačne vyvinutý nie ako univerzálny modul, ale ako riešenie vyrobené "s jediným účelom, podľa jediného konceptu." Pravdepodobnosť implementácie BLK "Peresvet" vo verzii č.1 na báze vláknových, pevnolátkových a kvapalinových laserov preto možno hodnotiť ako nízku.

BLK "Peresvet". Číslo popravy 2. Plynovo-dynamické a chemické lasery

Plynové dynamické a chemické lasery možno považovať za zastarané riešenie. Ich hlavnou nevýhodou je potreba veľkého množstva spotrebných komponentov potrebných na udržanie reakcie, čo zabezpečuje príjem laserového žiarenia. Napriek tomu to boli chemické lasery, ktoré boli najrozvinutejšie vo vývoji v 70. - 80. rokoch XX.

Zrejme po prvýkrát boli v ZSSR a USA dosiahnuté nepretržité výkony žiarenia nad 1 megawatt na plynových dynamických laseroch, ktorých činnosť je založená na adiabatickom chladení zahriatych hmôt plynu pohybujúcich sa nadzvukovou rýchlosťou.

V ZSSR bol od polovice 70. rokov 20. storočia vyvinutý vzdušný laserový komplex A-60 na základe lietadla Il-76MD, pravdepodobne vyzbrojeného laserom RD0600 alebo jeho analógom. Pôvodne bol komplex určený na boj proti automatickým unášaným balónom. Ako zbraň mal byť inštalovaný kontinuálny plynovo-dynamický CO laser triedy megawattov vyvinutý Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). V rámci testov bola vytvorená rodina skúšobných vzoriek GDT s výkonom žiarenia od 10 do 600 kW. Nevýhodou GDT je dlhá vlnová dĺžka žiarenia 10,6 μm, ktorá poskytuje vysokú difrakčnú divergenciu laserového lúča.

Ešte vyššie sily žiarenia sa dosiahli pomocou chemických laserov na báze fluoridu deutéria a kyslíkovo-jódových (jódových) laserov (COIL). Najmä v rámci programu Strategic Defence Initiative (SDI) v USA bol vytvorený chemický laser na báze fluoridu deutéria s výkonom niekoľkých megawattov, v rámci americkej národnej protiraketovej obrany (NMD).) program, letecký komplex Boeing ABL (AirBorne Laser) s kyslíkovo-jódovým laserom s výkonom rádovo 1 megawatt.

VNIIEF vytvoril a otestoval najvýkonnejší pulzný chemický laser na svete na reakciu fluóru s vodíkom (deutérium), vyvinul opakovane pulzný laser s energiou žiarenia niekoľko kJ na pulz, frekvenciou opakovania pulzu 1–4 Hz a divergencia žiarenia blízka difrakčnej hranici a účinnosť okolo 70 % (najvyššia dosiahnutá pri laseroch).

V období od roku 1985 do roku 2005. lasery boli vyvinuté na bezreťazovej reakcii fluóru s vodíkom (deutérium), kde sa ako látka s obsahom fluóru použil fluorid sírový SF6 disociujúci v elektrickom výboji (fotodisociačný laser?). Na zabezpečenie dlhodobej a bezpečnej prevádzky lasera v opakovane pulznom režime boli vytvorené inštalácie s uzavretým cyklom výmeny pracovnej zmesi. Ukazuje sa možnosť získať divergenciu žiarenia blízko difrakčnej hranice, frekvenciu opakovania impulzov až 1200 Hz a priemerný výkon žiarenia niekoľko stoviek wattov.

Plynovo-dynamické a chemické lasery majú značnú nevýhodu, vo väčšine riešení je potrebné zabezpečiť doplnenie zásob „munície“, ktorá sa často skladá z drahých a toxických komponentov. Je tiež potrebné vyčistiť výfukové plyny vznikajúce pri prevádzke lasera. Vo všeobecnosti je ťažké nazvať plynové dynamické a chemické lasery efektívnym riešením, a preto väčšina krajín prešla na vývoj vláknových, pevnolátkových a kvapalinových laserov.

Ak hovoríme o laseri založenom na nereťazovej reakcii fluóru s deutériom, disociujúcim sa v elektrickom výboji, s uzavretým cyklom výmeny pracovnej zmesi, tak v roku 2005 boli získané výkony okolo 100 kW, je nepravdepodobné, že by sa v priebehu tentoraz by sa mohli dostať na úroveň megawattov.

Pokiaľ ide o BLK "Peresvet", otázka inštalácie plynovo-dynamického a chemického lasera na ňom je dosť kontroverzná. Na jednej strane došlo v Rusku k výraznému vývoju týchto laserov. Na internete sa objavili informácie o vývoji vylepšenej verzie leteckého komplexu A 60 - A 60M s 1 MW laserom. Hovorí sa aj o umiestnení komplexu „Peresvet“na lietadlovej lodi “, čo môže byť druhá strana tej istej medaily. To znamená, že najskôr mohli vyrobiť výkonnejší pozemný komplex založený na plynovo-dynamickom alebo chemickom lasere a teraz ho po vyšliapaných stopách nainštalovať na lietadlovú loď.

Vytvorenie "Peresvet" bolo realizované špecialistami jadrového centra v Sarove, v Ruskom federálnom jadrovom centre - All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), v už spomínanom Ústave výskumu laserovej fyziky, ktorý, okrem iného vyvíja plynovo-dynamické a kyslíkovo-jódové lasery …

Na druhej strane, čo sa dá povedať, plynové dynamické a chemické lasery sú zastarané technické riešenia. Okrem toho aktívne kolujú informácie o prítomnosti jadrového zdroja energie v Peresvet BLK na napájanie lasera a v Sarove sa viac venujú vytváraniu najnovších prelomových technológií, často spojených s jadrovou energiou.

Na základe vyššie uvedeného možno predpokladať, že pravdepodobnosť implementácie Peresvet BLK v prevedení č. 2 na báze plynovo-dynamických a chemických laserov možno odhadnúť ako strednú

Lasery s jadrovým čerpadlom

Koncom 60. rokov sa v ZSSR začali práce na vytvorení vysokovýkonných laserov s jadrovým čerpadlom. Najprv špecialisti z VNIIEF, I. A. E. Kurchatova a Výskumného ústavu jadrovej fyziky Moskovskej štátnej univerzity. Potom sa k nim pridali vedci z MEPhI, VNIITF, IPPE a ďalších centier. V roku 1972 VNIIEF excitoval zmes hélia a xenónu s fragmentmi štiepenia uránu pomocou pulzného reaktora VIR 2.

V rokoch 1974-1976. experimenty prebiehajú na reaktore TIBR-1M, v ktorom bol výkon laserového žiarenia približne 1–2 kW. V roku 1975 bola na báze pulzného reaktora VIR-2 vyvinutá dvojkanálová laserová inštalácia LUNA-2, ktorá bola v prevádzke ešte v roku 2005 a je možné, že stále funguje. V roku 1985 bol v zariadení LUNA-2M po prvý raz na svete napumpovaný neónový laser.

Začiatkom osemdesiatych rokov vedci z VNIIEF na vytvorenie jadrového laserového prvku pracujúceho v nepretržitom režime vyvinuli a vyrobili 4-kanálový laserový modul LM-4. Systém je excitovaný tokom neutrónov z reaktora BIGR. Trvanie generovania je určené dĺžkou trvania ožarovacieho impulzu reaktora. Prvýkrát na svete sa v praxi predviedol cw lasing v laseroch s jadrovou pumpou a preukázala sa účinnosť metódy priečnej cirkulácie plynu. Výkon laserového žiarenia bol asi 100 W.

V roku 2001 bola jednotka LM-4 modernizovaná a dostala označenie LM-4M / BIGR. Prevádzka viacprvkového jadrového laserového zariadenia v kontinuálnom režime bola preukázaná po 7 rokoch konzervácie zariadenia bez výmeny optických a palivových článkov. Inštaláciu LM-4 možno považovať za prototyp laserového reaktora (RL), ktorý má všetky svoje kvality, okrem možnosti samoudržiavacej jadrovej reťazovej reakcie.

V roku 2007 bol namiesto modulu LM-4 uvedený do prevádzky osemkanálový laserový modul LM-8, v ktorom bolo zabezpečené postupné pridávanie štyroch a dvoch laserových kanálov.

Laserový reaktor je autonómne zariadenie, ktoré kombinuje funkcie laserového systému a jadrového reaktora. Aktívna zóna laserového reaktora je súbor určitého počtu laserových buniek umiestnených určitým spôsobom v matrici neutrónového moderátora. Počet laserových buniek sa môže pohybovať od stoviek až po niekoľko tisíc. Celkové množstvo uránu sa pohybuje od 5-7 kg do 40-70 kg, lineárne rozmery 2-5 m.

Vo VNIIEF boli urobené predbežné odhady hlavných energetických, jadrovo-fyzikálnych, technických a prevádzkových parametrov rôznych verzií laserových reaktorov s výkonom lasera od 100 kW a viac, pracujúcich od zlomkov sekundy až po nepretržitý režim. Uvažovali sme o laserových reaktoroch s akumuláciou tepla v aktívnej zóne reaktora pri štartoch, ktorých trvanie je obmedzené prípustným ohrevom aktívnej zóny (radar tepelnej kapacity) a kontinuálnym radarom s odvodom tepelnej energie mimo aktívnej zóny.

Predpokladá sa, že laserový reaktor s výkonom lasera rádovo 1 MW by mal obsahovať asi 3000 laserových buniek.

V Rusku sa intenzívne pracovalo na laseroch s jadrovým čerpadlom nielen vo VNIIEF, ale aj vo Federálnom štátnom jednotnom podniku „Štátne vedecké centrum Ruskej federácie - Ústav fyziky a energetiky pomenované po A. I. Leipunsky “, o čom svedčí patent RU 2502140 na vytvorenie„ Reaktor-laserová inštalácia s priamym čerpaním štiepnymi fragmentmi “.

Špecialisti Štátneho výskumného centra Ruskej federácie IPPE vyvinuli energetický model pulzného reaktorovo-laserového systému - nukleárne čerpaný optický kvantový zosilňovač (OKUYAN).

Pripomínajúc výrok námestníka ministra obrany Ruska Jurija Borisova v minuloročnom rozhovore pre noviny Krasnaja zvezda („Do služby vstúpili laserové systémy, ktoré umožňujú odzbrojiť potenciálneho nepriateľa a zasiahnuť všetky objekty, ktoré slúžia ako cieľ laserový lúč tohto systému. Naši jadroví vedci sa naučili koncentrovať energiu potrebnú na porazenie zodpovedajúcich zbraní nepriateľa prakticky v momente, v priebehu zlomkov sekundy ), môžeme povedať, že Peresvet BLK je vybavený nie malým -veľký jadrový reaktor, ktorý napája laser elektrinou, ale s laserovým reaktorom, v ktorom sa energia štiepenia priamo premieňa na laserové žiarenie.

Pochybnosti vyvoláva už len spomínaný návrh umiestniť Peresvet BLK do lietadla. Bez ohľadu na to, ako zaistíte spoľahlivosť nosného lietadla, vždy existuje riziko havárie a pádu lietadla s následným rozptylom rádioaktívnych materiálov. Je však možné, že existujú spôsoby, ako zabrániť šíreniu rádioaktívnych materiálov pri páde nosiča. Áno, a už máme lietajúci reaktor v riadenej rakete, petrel.

Na základe vyššie uvedeného možno predpokladať, že pravdepodobnosť implementácie Peresvet BLK vo verzii 3 na báze laseru s jadrovým čerpadlom možno odhadnúť ako vysokú

Nie je známe, či je inštalovaný laser pulzný alebo kontinuálny. V druhom prípade je otázna doba nepretržitej prevádzky lasera a prestávky, ktoré je potrebné vykonávať medzi prevádzkovými režimami. Dúfajme, že Peresvet BLK má kontinuálny laserový reaktor, ktorého prevádzkový čas je obmedzený iba prívodom chladiva, alebo nie je obmedzený, ak je chladenie zabezpečené iným spôsobom.

V tomto prípade možno výstupný optický výkon Peresvet BLK odhadnúť v rozsahu 1-3 MW s perspektívou zvýšenia na 5-10 MW. Zasiahnuť jadrovú hlavicu je sotva možné aj takýmto laserom, ale lietadlo vrátane bezpilotného lietadla alebo riadená strela je dosť. Je tiež možné zabezpečiť porážku takmer akejkoľvek nechránenej kozmickej lode na nízkych obežných dráhach a prípadne poškodiť citlivé prvky kozmickej lode na vyšších obežných dráhach.

Prvým cieľom pre Peresvet BLK teda môžu byť citlivé optické prvky amerických satelitov varovania pred raketovým útokom, ktoré môžu pôsobiť ako prvok protiraketovej obrany v prípade prekvapivého odzbrojovacieho úderu USA.

závery

Ako sme si povedali na začiatku článku, existuje pomerne veľké množstvo spôsobov, ako získať laserové žiarenie. Okrem tých, ktoré sú uvedené vyššie, existujú aj iné typy laserov, ktoré možno efektívne použiť vo vojenských záležitostiach, napríklad laser s voľnými elektrónmi, v ktorom je možné meniť vlnovú dĺžku v širokom rozsahu až po mäkké röntgenové žiarenie. a ktorý potrebuje len veľa elektrickej energie.vydaný malým jadrovým reaktorom. Takýto laser sa aktívne vyvíja v záujme amerického námorníctva. Použitie lasera s voľnými elektrónmi v Peresvet BLK je však nepravdepodobné, pretože v súčasnosti neexistujú prakticky žiadne informácie o vývoji laserov tohto typu v Rusku, okrem účasti v Rusku v programe európskeho röntgenového bezplatného elektrónový laser.

Je potrebné pochopiť, že posúdenie pravdepodobnosti použitia tohto alebo toho riešenia v Peresvet BLK je skôr podmienené: prítomnosť iba nepriamych informácií získaných z otvorených zdrojov neumožňuje formulovať závery s vysokou mierou spoľahlivosti.