Uvriježeno je mišljenje da je najbolje okruženje za upotrebu laserskog oružja (LW) svemir. S jedne strane, to je logično: u svemiru se lasersko zračenje može širiti praktično bez smetnji uzrokovanih atmosferom, vremenskim uvjetima, prirodnim i umjetnim preprekama. S druge strane, postoje faktori koji značajno otežavaju upotrebu laserskog oružja u svemiru.
Značajke rada lasera u svemiru
Prva prepreka upotrebi lasera velike snage u svemiru je njihova efikasnost, koja iznosi do 50% za najbolje proizvode, preostalih 50% ide na zagrijavanje lasera i njegove okolne opreme.
Čak i u uslovima atmosfere planete - na kopnu, vodi, pod vodom i u vazduhu, postoje problemi sa hlađenjem moćnih lasera. Ipak, mogućnosti hlađenja opreme na planeti su mnogo veće nego u svemiru, jer je u vakuumu prijenos viška topline bez gubitka mase moguć samo uz pomoć elektromagnetskog zračenja.
Najlakše je organizirati hlađenje LO -a na vodi i pod vodom - može se izvesti morskom vodom. Na tlu možete koristiti masivne radijatore s rasipanjem topline u atmosferu. Avijacija može koristiti nadolazeći protok zraka za hlađenje aviona.
U svemiru se za uklanjanje topline koriste radijatorski hladnjaci u obliku rebrastih cijevi spojenih na cilindrične ili konusne ploče s rashladnom tekućinom koja cirkulira u njima. S povećanjem snage laserskog oružja, veličina i masa radijatorskih hladnjaka, koji su neophodni za njegovo hlađenje, povećavaju se, osim toga, masa, a posebno dimenzije hladnjaka hladnjaka mogu značajno premašiti masu i dimenzije lasersko oružje.
U sovjetskom orbitalnom borbenom laseru "Skif", koji je planirano da u orbitu lansira superteška raketa-nosač "Energia", trebao se koristiti gasno-dinamički laser, čije bi hlađenje najvjerojatnije izvršilo izbacivanje radne tečnosti. Osim toga, ograničena opskrba radnom tekućinom na brodu teško bi mogla pružiti mogućnost dugotrajnog rada lasera.
Izvori energije
Druga prepreka je potreba da se laserskom oružju osigura snažan izvor energije. Gasna turbina ili dizel motor u svemiru se ne mogu postaviti; potrebno im je mnogo goriva i još više oksidansa, hemijski laseri sa ograničenim rezervama radne tečnosti nisu najbolji izbor za smještaj u svemir. Ostaju dvije mogućnosti-opskrba laserom u čvrstom stanju / vlaknima / tekućinama, za koje se mogu koristiti solarne baterije s međuspremnicima ili nuklearnim elektranama (NPP), ili laseri s direktnim pumpanjem pomoću fragmenata nuklearne fisije (laseri s nuklearnom pumpom)) može biti korišteno.
Reaktorsko-laserski krug
U sklopu radova koji su se u Sjedinjenim Državama izvodili u okviru programa Boing YAL-1, laser od 14 megavata trebao se koristiti za uništavanje interkontinentalnih balističkih projektila (ICBM) na udaljenosti od 600 kilometara. Zapravo je postignuta snaga od oko 1 megavata, dok su ciljevi za obuku pogođeni na udaljenosti od oko 250 kilometara. Tako se snaga reda od 1 megavata može koristiti kao osnova za svemirsko lasersko oružje, sposobno, na primjer, djelovati iz niske referentne orbite protiv ciljeva na površini Zemlje ili protiv relativno udaljenih ciljeva u svemiru (mi smo ne uzimajući u obzir avion dizajniran za osvjetljenje »Senzori).
S laserskom učinkovitošću od 50%, za dobivanje 1 MW laserskog zračenja potrebno je laseru isporučiti 2 MW električne energije (zapravo više, budući da je još uvijek potrebno osigurati rad pomoćne opreme i hlađenje sistem). Je li moguće dobiti takvu energiju pomoću solarnih panela? Na primjer, solarni paneli instalirani na Međunarodnoj svemirskoj stanici (ISS) proizvode između 84 i 120 kW električne energije. Dimenzije solarnih panela potrebne za dobijanje naznačene snage mogu se lako procijeniti iz fotografskih snimaka ISS -a. Dizajn sposoban za napajanje lasera od 1 MW bio bi ogroman i zahtijevao bi minimalnu prenosivost.
Sklop baterija možete smatrati izvorom energije za snažan laser na mobilnim operaterima (u svakom slučaju bit će potreban kao međuspremnik za solarne baterije). Gustoća energije litijevih baterija može doseći 300 W * h / kg, odnosno da bi se osigurao laser od 1 MW s učinkovitošću od 50%potrebne su baterije težine oko 7 tona za 1 sat neprekidnog rada s električnom energijom. Čini se da nije toliko? No, uzimajući u obzir potrebu postavljanja potpornih konstrukcija, prateće elektronike, uređaja za održavanje temperaturnog režima baterija, masa međuspremnika bit će približno 14-15 tona. Osim toga, bit će problema s radom baterija u uvjetima ekstremnih temperatura i svemirskog vakuuma - značajan dio energije bit će "potrošen" kako bi se osigurao vijek trajanja samih baterija. Što je najgore, kvar jedne baterije može dovesti do kvara, pa čak i eksplozije cijele baterije, zajedno s laserom i letjelicom nosačem.
Upotreba pouzdanijih uređaja za skladištenje energije, prikladnih sa stajališta njihovog rada u svemiru, najvjerojatnije će dovesti do još većeg povećanja mase i dimenzija konstrukcije zbog njihove manje gustoće energije u smislu W * h / kg.
Ipak, ako laserskom oružju ne namećemo zahtjeve za mnogo sati rada, već koristimo LR za rješavanje posebnih problema koji se javljaju svakih nekoliko dana i zahtijevaju vrijeme rada lasera ne duže od pet minuta, to će podrazumijevati odgovarajuće pojednostavljenje baterije …. Baterije se mogu puniti iz solarnih panela, čija će veličina biti jedan od faktora koji ograničavaju učestalost upotrebe laserskog oružja
Radikalnije rješenje je korištenje nuklearne elektrane. Trenutno svemirske letjelice koriste radioizotopske termoelektrične generatore (RTG). Njihova je prednost relativna jednostavnost dizajna, a nedostatak je niska električna snaga, koja je u najboljem slučaju nekoliko stotina vata.
U SAD-u se testira prototip obećavajućeg Kilopower RTG-a u kojem se kao gorivo koristi Uranij-235, za uklanjanje topline koriste se natrijeve toplinske cijevi, a toplina se pretvara u električnu energiju pomoću Stirlingovog motora. U prototipu reaktora Kilopower s kapacitetom od 1 kilovata postignuta je prilično visoka efikasnost od oko 30%. Završni uzorak nuklearnog reaktora Kilopower trebao bi kontinuirano proizvoditi 10 kilovata električne energije 10 godina.
Krug napajanja LR -a s jednim ili dva reaktora od Kilopower i uređajem za skladištenje energije u međuspremniku već može biti u funkciji, pružajući periodični rad lasera od 1 MW u borbenom načinu rada oko pet minuta, jednom svakih nekoliko dana, kroz bafer -bateriju
U Rusiji se stvara nuklearna elektrana s električnom snagom od oko 1 MW za transportni i energetski modul (TEM), kao i termoemisijske nuklearne elektrane prema projektu Hercules s električnom snagom od 5-10 MW. Nuklearne elektrane ovog tipa mogu već bez posrednika napajati lasersko oružje u obliku tampon baterija, međutim njihovo stvaranje suočeno je s velikim problemima, što u načelu ne čudi, s obzirom na novinu tehničkih rješenja, specifičnosti radno okruženje i nemogućnost provođenja intenzivnih ispitivanja. Svemirske nuklearne elektrane tema su za poseban materijal, na koji ćemo se definitivno vratiti.
Kao i u slučaju hlađenja moćnog laserskog oružja, upotreba ove ili one nuklearne elektrane također postavlja povećane zahtjeve za hlađenjem. Hladnjaci-radijatori jedan su od najznačajnijih u smislu mase i dimenzija, elemenata elektrane, udio njihove mase, ovisno o vrsti i snazi nuklearne elektrane, može se kretati od 30% do 70%.
Zahtjevi za hlađenjem mogu se smanjiti smanjenjem učestalosti i trajanja laserskog oružja te korištenjem NPP-a relativno male snage, punjenjem spremnika energije u međuspremniku
Posebno se ističe postavljanje lasera sa nuklearnom pumpom u orbitu, koji ne zahtijevaju vanjske izvore električne energije, jer se laser crpi direktno proizvodima nuklearne reakcije. S jedne strane, laseri s nuklearnom pumpom također će zahtijevati masivne rashladne sisteme, s druge strane, shema izravne pretvorbe nuklearne energije u lasersko zračenje može biti jednostavnija nego s posrednom pretvorbom topline koju nuklearni reaktor oslobađa u električnu energiju, što će značiti odgovarajuće smanjenje veličine i težine proizvoda.
Dakle, odsustvo atmosfere koja sprječava širenje laserskog zračenja na Zemlji značajno komplicira dizajn svemirskog laserskog oružja, prvenstveno u smislu rashladnih sistema. Snabdijevanje svemirskog laserskog oružja električnom energijom nije mnogo manji problem.
Može se pretpostaviti da će se u prvoj fazi, otprilike tridesetih godina XXI stoljeća, u svemiru pojaviti lasersko oružje sposobno za djelovanje ograničeno vrijeme - po nekoliko minuta, uz potrebu za naknadnim punjenjem energije skladišne jedinice na dovoljno dug period od nekoliko dana
Stoga, kratkoročno, nema potrebe govoriti o bilo kakvoj masovnoj upotrebi laserskog oružja "protiv stotina balističkih projektila". Lasersko oružje s naprednim mogućnostima pojavit će se najranije prije nego što se stvore i testiraju nuklearne elektrane klase megavata. A troškove svemirskih letjelica ove klase teško je predvidjeti. Osim toga, ako govorimo o vojnim operacijama u svemiru, onda postoje tehnička i taktička rješenja koja u velikoj mjeri mogu smanjiti efikasnost laserskog oružja u svemiru.
Ipak, lasersko oružje, čak i ono ograničeno u smislu vremena neprekidnog rada i učestalosti upotrebe, može postati bitan alat za ratovanje u svemiru i iz svemira.
