Lasersko oružje uvijek je kontroverzno. Neki ga smatraju oružjem budućnosti, dok drugi kategorički negiraju vjerovatnoću pojave učinkovitih uzoraka takvog oružja u bliskoj budućnosti. Ljudi su razmišljali o laserskom oružju i prije njihovog stvarnog pojavljivanja, sjetimo se klasičnog djela "Hiperboloid inženjera Garina" Alekseja Tolstoja (naravno, djelo ne ukazuje baš na laser, već na oružje koje mu je blisko po djelovanju i posljedicama) korišćenja).
Stvaranje pravog lasera 50 -ih - 60 -ih godina XX vijeka ponovo je pokrenulo temu laserskog oružja. Decenijama je to postalo nezamjenjivo obilježje naučnofantastičnih filmova. Pravi uspjesi bili su mnogo skromniji. Da, laseri su zauzeli važnu nišu u sistemima za izviđanje i označavanje ciljeva, naširoko se koriste u industriji, ali za upotrebu kao sredstvo uništavanja njihova snaga je još uvijek bila nedovoljna, a karakteristike težine i veličine neprihvatljive. Kako su se laserske tehnologije razvijale, u kojoj mjeri su danas spremne za vojnu primjenu?
Prvi operativni laser nastao je 1960. Bio je to impulsni čvrsti laser baziran na umjetnom rubinu. U vrijeme stvaranja ovo su bile najviše tehnologije. Danas se takav laser može sastaviti kod kuće, dok njegova impulsna energija može doseći 100 J.
Azotni laser je još jednostavniji za implementaciju; složeni komercijalni proizvodi nisu potrebni za njegovu implementaciju; čak može raditi i na dušiku koji se nalazi u atmosferi. S ravnim rukama, može se lako sastaviti kod kuće.
Od stvaranja prvog lasera, pronađen je ogroman broj načina za dobijanje laserskog zračenja. Postoje čvrsti laseri, plinski laseri, laseri za bojenje, laseri sa slobodnim elektronima, laseri sa vlaknima, poluvodički laseri i drugi laseri. Takođe, laseri se razlikuju po načinu uzbude. Na primjer, u plinskim laserima različitog dizajna, aktivni medij može se pobuđivati optičkim zračenjem, pražnjenjem električne struje, kemijskom reakcijom, nuklearnim pumpanjem, toplinskim pumpanjem (plinsko-dinamički laseri, GDL). Pojavom poluvodičkih lasera nastali su laseri tipa DPSS (laseri čvrstog stanja s diodnom pumpom).
Različiti dizajni lasera omogućuju izlaz zračenja različitih talasnih dužina, od mekih rendgenskih zraka do infracrvenog zračenja. Tvrdi rendgenski i gama laseri su u razvoju. To vam omogućuje da odaberete laser na temelju problema koji se rješava. Što se tiče vojne primjene, to znači, na primjer, mogućnost odabira lasera, sa zračenjem takve valne duljine koju minimalno apsorbira atmosfera planete.
Od razvoja prvog prototipa, snaga se stalno povećavala, karakteristike težine i veličine te efikasnost (efikasnost) lasera su se poboljšale. To se vrlo jasno vidi na primjeru laserskih dioda. 90-ih godina prošlog stoljeća u širokoj su se prodaji pojavili laserski pokazivači snage 2-5 mW, a 2005.-2010. Već je bilo moguće kupiti laserski pokazivač snage 200-300 mW, sada, 2019. godine, postoje na prodaju laserski pokazivači sa optičkom snagom 7. UtoU Rusiji postoje moduli infracrvenih laserskih dioda sa optičkim izlazom, optičke snage 350 W.
Brzina povećanja snage laserskih dioda uporediva je sa brzinom povećanja računske snage procesora, u skladu sa Mooreovim zakonom. Naravno, laserske diode nisu prikladne za stvaranje borbenih lasera, ali se one, pak, koriste za pumpanje efikasnih lasera u čvrstom stanju i vlakana. Za laserske diode efikasnost pretvaranja električne energije u optičku energiju može biti veća od 50%, teoretski možete postići efikasnost preko 80%. Visoka efikasnost ne samo da smanjuje zahtjeve za napajanjem, već i pojednostavljuje hlađenje laserske opreme.
Važan element lasera je sistem za fokusiranje zraka - što je manja površina mrlje na meti, veća je gustoća snage koja dopušta oštećenja. Napredak u razvoju složenih optičkih sistema i pojava novih visokotemperaturnih optičkih materijala omogućuju stvaranje visoko efikasnih sistema fokusiranja. Sistem za fokusiranje i nišanjenje američkog eksperimentalnog borbenog lasera HEL uključuje 127 ogledala, sočiva i svjetlosnih filtera.
Druga važna komponenta koja pruža mogućnost stvaranja laserskog oružja je razvoj sistema za navođenje i držanje snopa na meti. Za gađanje ciljeva "trenutnim" hicem, u djeliću sekunde, potrebne su snage gigavata, ali stvaranje takvih lasera i izvora napajanja za njih na mobilnoj šasiji je pitanje daleke budućnosti. U skladu s tim, za uništavanje ciljeva laserima snage stotina kilovata - desetina megavata, potrebno je zadržati zračenje laserskog zračenja na meti neko vrijeme (od nekoliko sekundi do nekoliko desetina sekundi). Za to su potrebni visoko precizni i brzi pogoni sposobni pratiti laserski zrak, prema sistemu navođenja.
Prilikom gađanja na velike udaljenosti, sistem navođenja mora kompenzirati izobličenja koja unosi atmosfera, za što se u sistemu navođenja može koristiti nekoliko lasera za različite namjene, pružajući precizno navođenje glavnog "borbenog" lasera do cilja.
Koji su laseri dobili prioritetni razvoj u području naoružanja? Zbog nedostatka izvora velike snage optičkog pumpanja, gasno-dinamički i kemijski laseri postali su takvi.
Krajem 20. stoljeća, javno mnijenje je uzburkano programom Američke strateške odbrambene inicijative (SDI). Kao dio ovog programa, planirano je razmještanje laserskog naoružanja na zemlji i u svemiru kako bi se pobijedile sovjetske interkontinentalne balističke rakete (ICBM). Za postavljanje u orbitu trebalo je koristiti lasere sa nuklearnom pumpom koji emituju u dometu rendgenskih zraka ili hemijske lasere snage do 20 megavata.
Program SDI naišao je na brojne tehničke poteškoće i bio je zatvoren. U isto vrijeme, neka istraživanja provedena u okviru programa omogućila su dobijanje dovoljno moćnih lasera. 1985. laser sa deuterijum fluoridom izlazne snage 2,2 megavata uništio je balističku raketu na tečno gorivo fiksiranu 1 kilometar od lasera. Kao rezultat 12-sekundnog zračenja, zidovi tijela rakete izgubili su čvrstoću i uništeni su unutrašnjim pritiskom.
U SSSR -u je također proveden razvoj borbenih lasera. Osamdesetih godina XX vijeka radilo se na stvaranju Skif orbitalne platforme sa gasno-dinamičkim laserom snage 100 kW. Maketa velike veličine Skif-DM (svemirska letjelica Polyus) lansirana je u Zemljinu orbitu 1987. godine, ali zbog niza grešaka nije ušla u izračunatu orbitu i poplavljena je u Tihom oceanu po balističkoj putanji. Raspad SSSR -a okončao je ovaj i slične projekte.
U SSSR-u su u okviru programa Terra provedena opsežna istraživanja laserskog oružja. Program zonskog raketnog i protuprostornog odbrambenog sistema sa elementom udara snopa na bazi laserskog naoružanja velike snage "Terra" implementiran je od 1965. do 1992. Prema otvorenim podacima, u okviru ovog programa, gasno-dinamički laseri, laseri u čvrstom stanju, eksplozivna jodna fotodisocijacija i drugi tipovi.
Takođe u SSSR-u, od sredine 70-ih godina 20. stoljeća, razvijen je zračni laserski kompleks A-60 na bazi aviona Il-76MD. U početku je kompleks bio namijenjen borbi protiv automatskih letećih balona. Kao oružje, trebao je biti instaliran kontinuirani plinski dinamički CO-laser klase megavata koji je razvio Projektni biro Khimavtomatika (KBKhA).
Kao dio testova, stvorena je porodica GDT uzoraka sa zračenjem snage 10 do 600 kW. Može se pretpostaviti da je u vrijeme testiranja kompleksa A-60 na njega bio instaliran laser od 100 kW.
Izvršeno je nekoliko desetina letova s testiranjem laserske instalacije na stratosferskom balonu koji se nalazi na nadmorskoj visini od 30-40 km i na cilju La-17. Neki izvori ukazuju da je kompleks sa avionom A-60 nastao kao avijacijska laserska komponenta raketne odbrane u okviru programa Terra-3.
Koje vrste lasera trenutno najviše obećavaju za vojnu primjenu? Uz sve prednosti plinsko-dinamičkih i kemijskih lasera, oni imaju značajne nedostatke: potreba za potrošnim komponentama, inercija pri pokretanju (prema nekim izvorima do jedne minute), značajno oslobađanje topline, velike dimenzije i iskorištenost istrošenih komponenti aktivnog medija. Takvi se laseri mogu postaviti samo na velike medije.
U ovom trenutku, laseri sa poluprovodničkim i optičkim vlaknima imaju najveće izglede za čije je djelovanje potrebno samo osigurati im dovoljnu snagu. Američka mornarica aktivno razvija lasersku tehnologiju besplatnih elektrona. Važna prednost vlakana lasera je njihova skalabilnost, tj. mogućnost kombiniranja nekoliko modula za dobivanje veće snage. Obrnuta skalabilnost je također važna, ako se stvori čvrsti laser snage 300 kW, tada se zasigurno na njegovoj osnovi može stvoriti laser manje veličine, na primjer, 30 kW.
Kakva je situacija sa vlaknima i čvrstim laserima u Rusiji? Nauka SSSR -a u smislu razvoja i stvaranja lasera bila je najnaprednija u svijetu. Nažalost, raspad SSSR -a promijenio je sve. Jednu od najvećih svjetskih kompanija za razvoj i proizvodnju lasera sa vlaknima IPG Photonics osnovao je rođeni Rus V. P. Gapontsev na bazi ruske kompanije NTO IRE-Polyus. Matična kompanija, IPG Photonics, trenutno je registrovana u Sjedinjenim Državama. Unatoč činjenici da se jedno od najvećih proizvodnih pogona IPG Photonics nalazi u Rusiji (Fryazino, Moskovska regija), kompanija posluje prema američkom zakonu i njeni laseri se ne mogu koristiti u ruskim oružanim snagama, uključujući i to da se kompanija mora pridržavati sankcija nametnute Rusiji.
Međutim, mogućnosti lasera sa vlaknima IPG Photonics su izuzetno velike. IPG laseri sa kontinualnim talasima velike snage imaju raspon snage od 1 kW do 500 kW, kao i širok spektar talasnih dužina, a efikasnost pretvaranja električne energije u optičku energiju doseže 50%. Karakteristike divergencije lasera sa IPG vlaknima daleko su superiornije od drugih lasera velike snage.
Postoje li u Rusiji drugi programeri i proizvođači modernih lasera velike snage i čvrstog stanja? Sudeći prema komercijalnim uzorcima, br.
Domaći proizvođač u industrijskom segmentu nudi plinske lasere maksimalne snage desetine kW. Na primjer, kompanija "Laser Systems" je 2001. godine predstavila kiseonik-jodni laser snage 10 kW sa hemijskom efikasnošću većom od 32%, što je najperspektivniji kompaktni autonomni izvor snažnog laserskog zračenja ove vrste. U teoriji, laseri s kisikom i jodom mogu doseći nivoe snage do jednog megavata.
Istovremeno, ne može se potpuno isključiti da su ruski naučnici uspjeli napraviti iskorak u nekom drugom smjeru stvaranja lasera velike snage, zasnovanog na dubokom razumijevanju fizike laserskih procesa.
Ruski predsjednik Vladimir Putin najavio je 2018. godine laserski kompleks Peresvet, namijenjen rješavanju misija protivraketne odbrane i uništavanju neprijateljskih orbita. Podaci o kompleksu Peresvet su klasificirani, uključujući vrstu lasera koji se koristi (laseri?) I optičku snagu.
Može se pretpostaviti da je najvjerojatniji kandidat za ugradnju u ovaj kompleks plinski dinamički laser, potomak lasera koji se razvija za program A-60. U ovom slučaju, optička snaga lasera kompleksa "Peresvet" može biti 200-400 kilovata, u optimističkom scenariju do 1 megavat. Prethodno spomenuti kiseonik-jodni laser može se smatrati drugim kandidatom.
Ako pođemo od ovoga, onda sa strane kabine glavnog vozila kompleksa Peresvet, dizel ili benzinski generator električne struje, kompresor, spremište za kemijske komponente, laser sa sistemom za hlađenje i Sustav navođenja laserskim snopom vjerojatno se nalazi u nizu. Radar ili OLS za otkrivanje cilja se nigdje ne vide, što podrazumijeva vanjsko označavanje cilja.
U svakom slučaju, ove pretpostavke mogu se pokazati pogrešnima, kako u vezi s mogućnošću stvaranja fundamentalno novih lasera od strane domaćih programera, tako i u vezi s nedostatkom pouzdanih informacija o optičkoj snazi kompleksa Peresvet. Konkretno, u štampi je bilo informacija o prisustvu nuklearnog reaktora male veličine kao izvora energije u kompleksu "Peresvet". Ako je to istina, konfiguracija kompleksa i moguće karakteristike mogu biti potpuno različite.
Kolika je snaga potrebna da bi se laser efikasno koristio u vojne svrhe kao sredstvo uništenja? To uvelike ovisi o namjeravanom opsegu upotrebe i prirodi pogođenih ciljeva, kao i o načinu njihovog uništenja.
Kompleks samoodbrane u zračnoj plovidbi Vitebsk uključuje aktivnu stanicu za ometanje L-370-3S. On se suprotstavlja dolazećim neprijateljskim raketama pomoću termalne glave za navođenje zasljepljujući infracrveno lasersko zračenje. Uzimajući u obzir dimenzije aktivne stanice ometača L-370-3S, snaga laserskog odašiljača iznosi najviše nekoliko desetina vata. To jedva da je dovoljno za uništavanje termalne glave projektila, ali je sasvim dovoljno za privremeno zasljepljivanje.
Tokom ispitivanja kompleksa A-60 laserom od 100 kW pogođeni su ciljevi L-17, koji predstavljaju analogni avion mlazni avion. Raspon uništenja je nepoznat, može se pretpostaviti da je bio oko 5-10 km.
Primjeri ispitivanja stranih laserskih sistema:
[
Na osnovu gore navedenog možemo pretpostaviti:
-za uništavanje malih bespilotnih letjelica na udaljenosti od 1-5 kilometara potreban je laser snage 2-5 kW;
-za uništavanje nevođenih mina, granata i visoko preciznog streljiva na udaljenosti od 5-10 kilometara potreban je laser snage 20-100 kW;
-za gađanje ciljeva poput aviona ili projektila na udaljenosti od 100-500 km potreban je laser snage 1-10 MW.
Laseri navedenih ovlaštenja već postoje ili će biti stvoreni u doglednoj budućnosti. Koje vrste laserskog oružja u bliskoj budućnosti mogu koristiti zračne snage, kopnene snage i mornarica, razmotrit ćemo u nastavku ovog članka.
