Fin dal loro inizio, i laser sono diventati un'arma con il potenziale per rivoluzionare il combattimento. Dalla metà del XX secolo, i laser sono diventati parte integrante dei film di fantascienza, armi di super soldati e navi interstellari.
Tuttavia, come spesso accade nella pratica, lo sviluppo di laser ad alta potenza ha incontrato grandi difficoltà tecniche, che hanno portato al fatto che fino ad ora la nicchia principale dei laser militari è diventata il loro uso nei sistemi di ricognizione, mira e designazione dei bersagli. Tuttavia, il lavoro sulla creazione di laser da combattimento nei principali paesi del mondo praticamente non si è fermato, i programmi per la creazione di nuove generazioni di armi laser si sono sostituiti l'un l'altro.
In precedenza abbiamo esaminato alcune delle fasi nello sviluppo dei laser e nella creazione di armi laser, nonché le fasi di sviluppo e la situazione attuale nella creazione di armi laser per l'aviazione, armi laser per forze di terra e difesa aerea, armi laser per la marina. Al momento, l'intensità dei programmi per la creazione di armi laser in diversi paesi è così alta che non c'è più alcun dubbio che presto appariranno sul campo di battaglia. E non sarà così facile proteggersi dalle armi laser come alcune persone pensano, almeno sicuramente non sarà possibile farlo con l'argento.
Se osservi attentamente lo sviluppo di armi laser in paesi stranieri, noterai che la maggior parte dei moderni sistemi laser proposti sono implementati sulla base di laser in fibra e allo stato solido. Inoltre, per la maggior parte, questi sistemi laser sono progettati per risolvere problemi tattici. La loro potenza di uscita attualmente varia da 10 kW a 100 kW, ma in futuro potrà essere aumentata a 300-500 kW. In Russia, non ci sono praticamente informazioni sul lavoro sulla creazione di laser da combattimento di classe tattica, parleremo dei motivi per cui ciò accade di seguito.
Il 1 ° marzo 2018, il presidente russo Vladimir Putin, nel corso del suo messaggio all'Assemblea federale, insieme a una serie di altri sistemi d'arma rivoluzionari, ha annunciato il complesso di combattimento laser Peresvet (BLK), le cui dimensioni e lo scopo previsto implicano il suo utilizzo per risolvere problemi strategici.
Combattere il complesso laser "Peresvet". Passalo davanti con un dosimetro!
Il complesso Peresvet è circondato da un velo di segretezza. Le caratteristiche di altri tipi di armi più recenti (complessi "Dagger", "Avangard", "Zircon", "Poseidon") sono state espresse in un modo o nell'altro, il che ci consente in parte di giudicare il loro scopo ed efficacia. Allo stesso tempo, non sono state fornite informazioni specifiche sul complesso laser Peresvet: né il tipo di laser installato, né la fonte di energia per esso. Di conseguenza, non ci sono informazioni sulla capacità del complesso, il che, a sua volta, non ci consente di comprenderne le reali capacità e gli obiettivi e gli obiettivi prefissati.
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La radiazione laser può essere ottenuta in dozzine, forse anche centinaia di modi. Quindi quale metodo per ottenere la radiazione laser è implementato nel nuovissimo BLK russo "Peresvet"? Per rispondere alla domanda, prenderemo in considerazione varie versioni di Peresvet BLK e stimeremo il grado di probabilità della loro implementazione.
Le informazioni seguenti sono le ipotesi dell'autore basate su informazioni provenienti da fonti aperte pubblicate su Internet.
BLK "Peresvet". Numero di esecuzione 1. Laser a fibra, a stato solido e liquido
Come accennato in precedenza, la tendenza principale nella creazione di armi laser è lo sviluppo di complessi basati sulla fibra ottica. Perché sta succedendo? Perché è facile scalare la potenza delle installazioni laser basate sui laser in fibra. Utilizzando un pacchetto di moduli da 5-10 kW, ottieni 50-100 kW di radiazione in uscita.
Il Peresvet BLK può essere implementato sulla base di queste tecnologie? È molto probabile che non lo sia. La ragione principale di ciò è che durante gli anni della perestrojka, il principale sviluppatore di laser a fibra, la IRE-Polyus Scientific and Technical Association, "fuggì" dalla Russia, sulla base della quale fu costituita la multinazionale IPG Photonics Corporation, registrata negli Stati Uniti ed ora leader mondiale nel settore. laser a fibra ad alta potenza. Gli affari internazionali e il luogo principale di registrazione di IPG Photonics Corporation implicano la sua stretta obbedienza alla legislazione statunitense, che, data l'attuale situazione politica, non implica il trasferimento di tecnologie critiche alla Russia, che, ovviamente, include tecnologie per la creazione di potenti laser.
IPG Photonics produce laser in fibra YLS fino a 100 kW, che possono essere integrati in assiemi con una potenza totale fino a 500 kW. L'efficienza dei laser IPG Photonics raggiunge il 50%.
I laser in fibra possono essere sviluppati in Russia da altre organizzazioni? Forse, ma improbabile, o mentre questi sono prodotti di bassa potenza. I laser a fibra sono un prodotto commerciale redditizio, pertanto l'assenza di laser in fibra domestici ad alta potenza sul mercato indica molto probabilmente la loro effettiva assenza.
La situazione è simile con i laser a stato solido. Presumibilmente, è più difficile implementare una soluzione batch tra di loro, tuttavia è possibile, e nei paesi stranieri questa è la seconda soluzione più diffusa dopo i laser in fibra. Non sono state trovate informazioni sui laser industriali a stato solido ad alta potenza di produzione russa. Il lavoro sui laser a stato solido è in corso presso l'Institute of Laser Physics Research RFNC-VNIIEF (ILFI), quindi teoricamente un laser a stato solido può essere installato nel Peresvet BLK, ma in pratica ciò è improbabile, poiché all'inizio campioni più compatti di armi laser o installazioni sperimentali.
Ci sono ancora meno informazioni sui laser liquidi, sebbene ci siano informazioni che un laser a guerra liquida è in fase di sviluppo (è stato sviluppato, ma è stato rifiutato?) Negli Stati Uniti nell'ambito del programma HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Sistema di difesa basato su un laser liquido ad alta energia"). Presumibilmente i laser liquidi hanno il vantaggio di essere in grado di raffreddare, ma un'efficienza (efficienza) inferiore rispetto ai laser a stato solido.
Nel 2017 sono apparse informazioni sul posizionamento da parte del Polyus Research Institute di una gara d'appalto per una parte integrante del lavoro di ricerca (R&S), il cui scopo è creare un complesso laser mobile per combattere piccoli veicoli aerei senza pilota (UAV) in condizioni diurne e crepuscolari. Il complesso dovrebbe consistere in un sistema di tracciamento e nella costruzione di rotte di volo del bersaglio, fornendo la designazione del bersaglio per il sistema di guida della radiazione laser, la cui sorgente sarà un laser liquido. Di interesse è il requisito specificato nella dichiarazione di lavoro sulla creazione di un laser liquido, e allo stesso tempo il requisito per la presenza di un laser a fibra di potenza nel complesso. O si tratta di un errore di stampa o è stato sviluppato (sviluppato) un nuovo tipo di laser a fibra con un mezzo attivo liquido nella fibra,combinando i vantaggi di un laser liquido per la comodità del raffreddamento e di un laser a fibra per la combinazione di pacchetti di emettitori.
I principali vantaggi dei laser in fibra, a stato solido e liquidi sono la loro compattezza, la possibilità di un aumento della potenza in lotti e la facilità di integrazione in varie classi di armi. Tutto questo è diverso dal laser BLK "Peresvet", che è stato chiaramente sviluppato non come un modulo universale, ma come una soluzione realizzata "con un unico scopo, secondo un unico concetto". Pertanto, la probabilità di implementazione di BLK "Peresvet" nella versione n. 1 basata su laser in fibra, a stato solido e liquido può essere stimata come bassa.
BLK "Peresvet". Numero di esecuzione 2. Laser gas dinamici e chimici
I laser gas dinamici e chimici possono essere considerati una soluzione obsoleta. Il loro principale svantaggio è la necessità di un gran numero di componenti di consumo necessari per mantenere la reazione, che garantisce la ricezione della radiazione laser. Tuttavia, sono stati i laser chimici i più sviluppati nello sviluppo degli anni '70 - '80 del XX secolo.
Apparentemente, per la prima volta, in URSS e negli Stati Uniti sono state ottenute potenze di radiazione continua di oltre 1 megawatt su laser dinamici a gas, il cui funzionamento si basa sul raffreddamento adiabatico di masse di gas riscaldate che si muovono a velocità supersonica.
In URSS, a partire dalla metà degli anni '70 del XX secolo, fu sviluppato un complesso laser aereo A-60 sulla base dell'aereo Il-76MD, presumibilmente armato con un laser RD0600 o un suo analogo. Inizialmente, il complesso era destinato a combattere i palloni alla deriva automatici. Come arma doveva essere installato un laser a CO continuo a gas dinamico di una classe di megawatt sviluppato dal Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). Nell'ambito dei test è stata creata una famiglia di modelli da banco GDT con una potenza di irraggiamento da 10 a 600 kW. Gli svantaggi del GDT sono la lunga lunghezza d'onda della radiazione di 10,6 μm, che garantisce un'elevata divergenza di diffrazione del raggio laser.
Complesso A-60 e GDL RD0600 sviluppato da KBKhA.
Potenze di radiazione ancora più elevate sono state ottenute con laser chimici a base di fluoruro di deuterio e con laser a ossigeno-iodio (iodio) (COIL). In particolare, nell'ambito del programma Strategic Defense Initiative (SDI) negli Stati Uniti, è stato realizzato un laser chimico a base di deuterio fluoruro con una potenza di diversi megawatt; nell'ambito del National Missile Defense Program (NMD) statunitense, il complesso aeronautico Boeing ABL (AirBorne Laser) con laser ossigeno-iodio con una potenza dell'ordine di 1 megawatt.
VNIIEF ha creato e testato il laser chimico pulsato più potente al mondo sulla reazione del fluoro con l'idrogeno (deuterio), ha sviluppato un laser pulsato ripetutamente con un'energia di radiazione di diversi kJ per impulso, una frequenza di ripetizione dell'impulso di 1–4 Hz e una divergenza della radiazione prossima al limite di diffrazione e un'efficienza di circa il 70% (la più alta raggiunta per i laser).
Nel periodo dal 1985 al 2005. i laser sono stati sviluppati sulla reazione non a catena del fluoro con l'idrogeno (deuterio), dove l'esafluoruro di zolfo SF6, dissociandosi in una scarica elettrica (fotodissociazione laser?), è stato utilizzato come sostanza contenente fluoro. Per garantire un funzionamento a lungo termine e sicuro del laser in modalità pulsata ripetutamente, sono state create installazioni con un ciclo chiuso di cambio della miscela di lavoro. La possibilità di ottenere una divergenza di radiazione prossima al limite di diffrazione, una frequenza di ripetizione dell'impulso fino a 1200 Hz e una potenza di radiazione media di diverse centinaia di watt viene mostrata in un laser a scarica elettrica basato su una reazione chimica non a catena.
Boeing ABL.
Schema funzionale di una BATTERIA chimica e di una BATTERIA chimica continua con una potenza di 15 kW prodotta da Laser Systems.
I laser gas dinamici e chimici hanno un notevole inconveniente, nella maggior parte delle soluzioni è necessario garantire il rifornimento delle scorte di "munizioni", spesso costituite da componenti costosi e tossici. È inoltre necessario pulire i gas di scarico risultanti dal funzionamento del laser. In generale, è difficile definire i laser gas dinamici e chimici una soluzione efficace, motivo per cui la maggior parte dei paesi è passata allo sviluppo di laser in fibra, a stato solido e liquidi.
Se parliamo di un laser basato su una reazione non a catena del fluoro con il deuterio, dissociandosi in una scarica elettrica, con un ciclo chiuso di cambio della miscela di lavoro, allora nel 2005 sono state ottenute potenze di circa 100 kW, è improbabile che durante questo periodo possano essere portate a un livello di megawatt.
Per quanto riguarda il Peresvet BLK, la questione dell'installazione di un laser gas dinamico e chimico su di esso è piuttosto controversa. Da un lato, la Russia ha ancora sviluppi significativi in questi laser. Su Internet sono apparse informazioni sullo sviluppo di una versione migliorata del complesso aeronautico A 60 - A 60M con un laser da 1 MW. Si dice anche del posizionamento del complesso "Peresvet" su una portaerei ", che potrebbe essere il secondo lato della stessa medaglia. Cioè, all'inizio avrebbero potuto realizzare un complesso di terra più potente basato su un laser gas dinamico o chimico, e ora, seguendo i sentieri battuti, installarlo su una portaerei.
La creazione di "Peresvet" è stata effettuata da specialisti del centro nucleare di Sarov, presso il Russian Federal Nuclear Center - All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), presso il già citato Institute of Laser Physics Research, che, tra le altre cose, sviluppa laser gas dinamici e ossigeno-iodio …
D'altra parte, qualunque cosa si possa dire, i laser gas dinamici e chimici sono soluzioni tecniche obsolete. Inoltre, circolano attivamente informazioni sulla presenza di una fonte di energia nucleare nel Peresvet BLK per alimentare il laser, e in Sarov sono più impegnati nella creazione delle ultime tecnologie rivoluzionarie, spesso associate all'energia nucleare.
Sulla base di quanto precede, si può presumere che la probabilità di implementazione del Peresvet BLK nell'Esecuzione n. 2 sulla base di laser gas dinamici e chimici possa essere stimata come moderata.
Laser a pompa nucleare
Alla fine degli anni '60, nell'URSS iniziarono i lavori per la creazione di laser a pompa nucleare ad alta potenza. All'inizio, gli specialisti di VNIIEF, I. A. E. Kurchatov e l'Istituto di ricerca di fisica nucleare, Università statale di Mosca. Poi sono stati raggiunti da scienziati di MEPhI, VNIITF, IPPE e altri centri. Nel 1972, VNIIEF ha eccitato una miscela di elio e xeno con frammenti di fissione dell'uranio utilizzando un reattore pulsato VIR 2.
Nel 1974-1976. sono in corso esperimenti presso il reattore TIBR-1M, in cui la potenza della radiazione laser era di circa 1-2 kW. Nel 1975, sulla base del reattore a impulsi VIR-2, fu sviluppata un'installazione laser a due canali LUNA-2, che era ancora in funzione nel 2005, ed è possibile che sia ancora funzionante. Nel 1985, un laser al neon è stato pompato per la prima volta al mondo presso la struttura LUNA-2M.
Installazione LUNA-2M.
All'inizio degli anni '80, gli scienziati di VNIIEF hanno sviluppato e prodotto un modulo laser a 4 canali LM-4 per creare un elemento laser nucleare operante in modalità continua. Il sistema è eccitato da un flusso di neutroni dal reattore BIGR. La durata della generazione è determinata dalla durata dell'impulso di irraggiamento del reattore. Per la prima volta al mondo, è stato dimostrato nella pratica il laser cw nei laser a pompa nucleare ed è stata dimostrata l'efficienza del metodo di circolazione trasversale del gas. La potenza della radiazione laser era di circa 100 W.
Installazione LM-4.
Nel 2001, l'unità LM-4 è stata aggiornata e ha ricevuto la designazione LM-4M / BIGR. Il funzionamento di un dispositivo laser nucleare multielemento in modalità continua è stato dimostrato dopo 7 anni di conservazione della struttura senza sostituire elementi ottici e combustibili. L'installazione LM-4 può essere considerata come un prototipo di un reattore-laser (RL), in possesso di tutte le sue qualità, ad eccezione della possibilità di una reazione nucleare a catena autosufficiente.
Nel 2007, al posto del modulo LM-4, è stato messo in funzione il modulo laser a otto canali LM-8, in cui è stata prevista l'aggiunta sequenziale di quattro e due canali laser.
Installazione LM-8.
Un reattore laser è un dispositivo autonomo che combina le funzioni di un sistema laser e di un reattore nucleare. La zona attiva di un reattore laser è un insieme di un certo numero di celle laser poste in un certo modo in una matrice moderatrice di neutroni. Il numero di celle laser può variare da centinaia a diverse migliaia. La quantità totale di uranio varia da 5-7 kg a 40-70 kg, dimensioni lineari 2-5 m.
Al VNIIEF sono state effettuate stime preliminari dei principali parametri energetici, nucleare-fisici, tecnici e operativi di varie opzioni per reattori laser con potenza laser da 100 kW e oltre, funzionanti da frazioni di secondo a modalità continua. Abbiamo considerato reattori laser con accumulo di calore nel nocciolo del reattore nei lanci, la cui durata è limitata dal riscaldamento consentito del nucleo (radar capacitivo al calore) e radar continuo con rimozione di energia termica all'esterno del nucleo.
Capacità termica RL e RL di azione continua.
Presumibilmente, un reattore laser con una potenza laser dell'ordine di 1 MW dovrebbe contenere circa 3000 celle laser.
In Russia, un lavoro intensivo sui laser a pompa nucleare è stato svolto non solo presso il VNIIEF, ma anche presso il Federal State Unitary Enterprise “State Scientific Center of the Russian Federation - Institute of Physics and Power Engineering intitolato A. I. Leipunsky ", come testimonia il brevetto RU 2502140 per la realizzazione di" Reattore-laser installazione con pompaggio diretto da frammenti di fissione ".
Gli specialisti del Centro di ricerca statale della Federazione Russa IPPE hanno sviluppato un modello energetico di un sistema laser-reattore pulsato: un amplificatore quantistico ottico a pompa nucleare (OKUYAN).
Modulo laser basato sul reattore BARS-5 e una cassetta di 37 canali nel modulo laser.
OKUYAN basato sul reattore BARS-6.
Ricordando la dichiarazione del viceministro della Difesa della Russia Yuri Borisov nell'intervista dello scorso anno al quotidiano Krasnaya Zvezda ("Sono entrati in servizio sistemi laser, che consentono di disarmare un potenziale nemico e colpire tutti quegli oggetti che fungono da bersaglio per il raggio laser di questo sistema. I nostri scienziati nucleari hanno imparato a concentrare l'energia necessario per sconfiggere le armi corrispondenti del nemico praticamente in pochi istanti, nel giro di frazioni di secondo "), possiamo dire che il Peresvet BLK è dotato non di un reattore nucleare di piccole dimensioni che fornisce elettricità al laser, ma di un reattore laser, in cui l'energia di fissione viene convertita direttamente in radiazione laser.
Il dubbio è sollevato solo dalla proposta di cui sopra di posizionare il Peresvet BLK sull'aereo. Indipendentemente da come si garantisce l'affidabilità del velivolo da trasporto, c'è sempre il rischio di un incidente e di un incidente aereo con la conseguente dispersione di materiali radioattivi. Tuttavia, è possibile che ci siano modi per prevenire la diffusione di materiali radioattivi quando il vettore cade. Sì, e abbiamo già un reattore volante in un missile da crociera, il petrel.
Sulla base di quanto precede, si può presumere che la probabilità di implementazione del Peresvet BLK nella versione n. 3 basata su un laser a pompa nucleare possa essere stimata alta.
Non è noto se il laser installato sia pulsato o continuo. Nel secondo caso, il tempo di funzionamento continuo del laser e le pause che devono essere effettuate tra le modalità operative sono discutibili. Si spera che Peresvet BLK abbia un reattore laser continuo, il cui tempo di funzionamento è limitato solo dalla fornitura di refrigerante, o non limitato se il raffreddamento è fornito in qualche altro modo.
In questo caso, la potenza ottica in uscita del Peresvet BLK può essere stimata nel range di 1-3 MW con la prospettiva di aumentare a 5-10 MW. È quasi impossibile colpire una testata nucleare anche con un tale laser, ma un aereo, compreso un veicolo aereo senza pilota, o un missile da crociera è abbastanza. È anche possibile garantire la distruzione di quasi tutti i veicoli spaziali non protetti nelle orbite basse e possibilmente danneggiare gli elementi sensibili dei veicoli spaziali nelle orbite più alte.
Pertanto, il primo obiettivo per il Peresvet BLK potrebbero essere gli elementi ottici sensibili dei satelliti di avvertimento per l'attacco missilistico degli Stati Uniti, che possono agire come elemento di una difesa antimissile in caso di un attacco disarmante a sorpresa degli Stati Uniti.
conclusioni
Come abbiamo detto all'inizio dell'articolo, ci sono un numero abbastanza ampio di modi per ottenere la radiazione laser. Oltre a quelli discussi sopra, ci sono altri tipi di laser che possono essere efficacemente utilizzati in affari militari, ad esempio un laser a elettroni liberi, in cui è possibile variare la lunghezza d'onda su un ampio intervallo fino a radiazioni di raggi X morbide e che necessita solo di molta energia elettrica, emessa da un piccolo reattore nucleare. Un tale laser viene attivamente sviluppato nell'interesse della Marina degli Stati Uniti. Tuttavia, l'uso di un laser a elettroni liberi nel Peresvet BLK è improbabile, poiché al momento non ci sono praticamente informazioni sullo sviluppo di laser di questo tipo in Russia, senza contare la partecipazione in Russia al programma del laser europeo a elettroni liberi a raggi X.
È necessario capire che la valutazione della probabilità di utilizzare questa o quella soluzione in Peresvet BLK è data in modo piuttosto condizionale: la presenza solo di informazioni indirette ottenute da fonti aperte non consente di formulare conclusioni con un alto grado di affidabilità.
È possibile che la conclusione sull'alta probabilità che un laser a pompa nucleare venga utilizzato nel Peresvet BLK sia in parte fatta non solo sulla base di fattori oggettivi, ma anche sul desiderio latente dell'autore. Perché se un laser a pompa nucleare con una potenza di megawatt o più viene creato davvero in Russia, questo apre prospettive estremamente interessanti per la creazione di sistemi d'arma in grado di cambiare radicalmente l'aspetto del campo di battaglia. Ma ne parleremo in un altro articolo.
PS Per escludere domande e controversie sull'influenza dell'atmosfera e del tempo sul funzionamento dei laser, si raccomanda vivamente di studiare il libro di AS Boreisho "Potenti laser chimici mobili", almeno il Capitolo 6 intitolato "Propagazione della radiazione laser a distanze operative".
Autore: Andrey Mitrofanov
