I militari hanno sempre visto la fisica come un modo per ottenere la vittoria sul nemico. La balistica, basata su leggi matematiche e fisiche, è diventata un "dio della guerra" sin dalle guerre napoleoniche. Nel secolo scorso, la fisica atomica ha fornito ai militari armi nucleari e termonucleari. Ma il potenziale dei fisici non è stato ancora esaurito. Secondo gli esperti, i nuovi tipi di armi e mezzi di guerra sono i prossimi in linea. Vedremo oggi quanto sono avanzati gli scienziati, soddisfacendo i desideri dei militari, e su quali principi si basa il loro sviluppo.
Dal laser al pascolo
I film di fantascienza in cui gli eroi usano armi laser sono apparsi così tanto tempo fa che anche la parola "blaster", che significa pistola laser, sembra già essere qualcosa di completamente antiquato. Tuttavia, le armi laser non vengono mai utilizzate su questo lato dello schermo cinematografico. Te ne sei dimenticato? Non. Ecco due implementazioni pratiche della tecnologia laser per cominciare.
A-60 è un laboratorio volante dotato di un'installazione laser da megawatt, creato sulla base dell'aereo da trasporto militare Il-76MD. Lo scopo di questo complesso laser dell'aviazione russa è contrastare i mezzi ottico-elettronici del nemico. In poche parole, distruggerà l'ottica dei satelliti da ricognizione con un raggio laser nel raggio dell'infrarosso. In questo caso, colpire bersagli nello spazio è molto più efficace di bersagli a terra. Gli strati superiori dell'atmosfera sono meno densi e quindi meno dispersione del raggio laser. Abbiamo già esperienza nel tiro a bersagli spaziali. Nel 2009, l'A-60 "ha sparato" al satellite geofisico giapponese Ajisal, volando a un'altitudine di 1500 km. È vero, questo non ha danneggiato il satellite, completamente coperto da elementi riflettenti. È stato lanciato nello spazio per riflettere i raggi laser,vero non come obiettivo di formazione, ma per determinare la sua posizione a fini scientifici. Va detto che l'A-60 è dotato di un laser, che originariamente doveva essere posizionato sulla piattaforma orbitale Skif. Probabilmente, in futuro, il laser potrebbe essere ancora in orbita. Nel settembre di quest'anno, sono apparse informazioni che nel nostro paese erano in corso lavori per creare un aereo con un laser da combattimento di nuova generazione. Il laser stesso è pronto. Resta solo da adattarlo all'aereo.che nel nostro Paese sono in corso i lavori per realizzare un aereo con un laser da combattimento di nuova generazione. Il laser stesso è pronto. Resta solo da adattarlo all'aereo.che nel nostro Paese sono in corso i lavori per realizzare un aereo con un laser da combattimento di nuova generazione. Il laser stesso è pronto. Resta solo da adattarlo all'aereo.
A-60
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I lavori per la creazione di un laser per aeromobili sono stati effettuati negli Stati Uniti. Adesso sono fermati. Il Boeing YAL-1, dotato di un potente laser a bordo, è stato progettato per intercettare missili balistici e da crociera. Nonostante il successo dei test (nel 2010, due missili da addestramento sono stati distrutti da un laser), nel 2011 il progetto è stato chiuso. Anche tenendo conto del fatto che la potenza del laser ossigeno-iodio è stata portata a un megawatt, in condizioni di combattimento reali sarà comunque di scarsa utilità. La potenza del raggio laser è sufficiente solo per riscaldare la pelle del razzo a una temperatura critica, quindi si verifica la sua distruzione indipendente. Ma se il razzo ruota in volo o è coperto da un rivestimento schermante il calore, il laser sarà già inutile. E anche se il bersaglio viene colpito, non sono da aspettarsi esplosioni spettacolari alla "Star Wars".
Video promozionale:
Boeing YAL-1
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Tuttavia, nell'esercito americano, le armi laser potrebbero apparire già nel 2025. Il 10 kilowatt High Energy Laser Mobile Test Truck (HELMTT), che può essere posizionato su camion blindati dell'esercito, è stato testato negli Stati Uniti questa primavera presso la base militare di Fort Sill situata in Oklahoma. Secondo gli esperti, il suo laser è abbastanza potente da abbattere i droni e distruggere le mine. Entro il 2020, si prevede di aumentare la sua capacità a 100 kilowatt. Sono in fase di sviluppo e si prevede di installare laser meno potenti da 2 kilowatt sui veicoli da trasporto corazzati leggeri Stryker. Ci sono piani seri per utilizzare i laser nella marina americana. Alla fine del 2015, la US Navy ha firmato un contratto con Northrop Grumman per sviluppare un laser da 150 kilowatt. Il cannone laser, un modello sperimentale di cui è attualmente in fase di test,ha una capacità di soli 30 kilowatt.
HELMTT
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Va detto che la base fisica del funzionamento di qualsiasi laser è l'esistenza del fenomeno dell'emissione stimolata. Come risultato di questo fenomeno, la luce viene amplificata, e quindi appaiono nuove possibilità per il suo utilizzo, dai puntatori laser alla saldatura industriale. La luce, come sappiamo dalla fisica, è la radiazione elettromagnetica percepita dall'occhio umano. Ma lo spettro della radiazione elettromagnetica non si limita alla luce, a cui l'ottica si riferisce anche alla radiazione ultravioletta e infrarossa. Andare oltre la gamma ottica, o meglio, in una gamma di lunghezze d'onda più corta, consentirà teoricamente di creare laser più potenti con potere distruttivo. Va detto qui che il primo "laser" nel senso usuale della parola era un maser - un dispositivo in cui le microonde venivano amplificate usando radiazioni stimolate.che giace nello spettro dietro la radiazione infrarossa. È stato creato nel 1954. Sei anni dopo, apparve il primo laser ottico. Ulteriori lavori vengono eseguiti nella direzione dei raggi X e delle radiazioni gamma.
I tentativi di creare un laser a raggi X da combattimento (Razer) furono fatti negli Stati Uniti durante la Guerra Fredda. Il progetto della spada a raggi X è stato chiamato Excalibur.
Ma solo un laser del genere richiede un'energia davvero fantastica. E potrebbe essere ottenuto solo da un'esplosione nucleare. I test di un laser a raggi X a pompa nucleare si sono svolti nel marzo 1983 in un sito di test in Nevada. Secondo alcuni rapporti, studi simili sono stati condotti in Unione Sovietica. Ma i risultati non furono soddisfacenti. Nel nostro tempo, il laser a raggi X sta cercando di creare sulla base di un'altra tecnologia. Questo è il cosiddetto laser a elettroni liberi a raggi X. Ma è previsto che venga utilizzato solo per scopi civili. Per ora, comunque. I laser gamma, o "grasers" (da Gamma Ray Amplification by Stimulated Emission of Radiation), sono già una potenziale arma super potente nella gamma gamma. I ricercatori che stavano sviluppando la possibilità di creare laser gamma credonoche con il loro aiuto è possibile proteggere la Terra da possibili minacce dallo spazio, ad esempio dagli asteroidi che si muovono verso il nostro pianeta. L'energia di un tale laser sarà 100-10.000 volte quella dei laser ottici.
Arma a infrarossi
Colpire il nemico con onde sonore, rendere inabili migliaia di soldati senza una sola cartuccia o semplicemente farli fuggire dal campo di battaglia in preda al panico è il sogno dei militari di tutto il mondo. L'uso di armi acustiche farà risparmiare munizioni e mostrerà un'umanità ostentata.
Così come non vediamo la maggior parte dello spettro della radiazione elettromagnetica, non sentiamo nemmeno una parte significativa delle vibrazioni sonore. Di norma, l'orecchio umano può percepire le vibrazioni sonore nella gamma di frequenze da 16–20 Hz a 15–20 kHz. Il suono al di sotto di questo intervallo è chiamato infrasuoni e sopra è chiamato ultrasuoni. Il fatto che il nostro orecchio non sia in grado di sentire gli infrasuoni non significa affatto che diversi organi del nostro corpo non lo “sentano”. Le frequenze di oscillazione di molti processi nel nostro corpo sono nella stessa gamma di frequenze degli infrasuoni. Quando coincidono, ad esempio, nel caso di un'influenza esterna deliberata, si verifica un forte aumento dell'ampiezza delle oscillazioni forzate. Ciò può portare al malfunzionamento degli organi interni o addirittura alla loro rottura. Nel caso del cuore, il risultato può essere la morte. Tutto ciò fornisce una base teorica per la creazione di armi infrasoniche.
Ma, di regola, i principali sviluppi sono nella direzione delle armi illegali. L'esposizione a una persona con un infrasuono sufficientemente forte può causare in un caso ansia, paura e panico, nell'altro - nausea, ronzio nelle orecchie, dolore. In ogni caso, questo costringe la persona a lasciare il luogo in cui è stata utilizzata l'arma. Sembrerebbe che sia qui che vale la pena dare esempi di armi infrasoniche messe in servizio o parlare di test. Ma le informazioni su questo sono probabilmente un segreto sigillato con sette sigilli. Ne parlano, ma non mostrano nulla. Forse l'unico vero esempio dell'uso di un'arma del genere è la "bomba acustica" che è stata usata dalla NATO durante l'operazione in Jugoslavia. Le oscillazioni di frequenza molto basse da esso causate hanno portato al panico, ma solo per un breve periodo.
I frequenti resoconti dei media sull'uso delle armi infrasoniche si riferiscono infatti ad altri tipi di armi acustiche. Ad esempio, questo viene utilizzato con successo per interrompere le manifestazioni o contro i pirati somali. Un suono forte con una frequenza di 2-3 kHz è un irritante molto forte ed è in grado di disorganizzare e sbilanciare il nemico dall'equilibrio mentale. Ma, a differenza degli infrasuoni, è nella gamma delle onde udibili.
Non dimenticare che la cosiddetta "onda naturale di paura" è nella gamma di 7-13 Hz. Gli infrasuoni hanno un indice di assorbimento molto più basso in vari media rispetto ad altre vibrazioni sonore, per cui le onde infrasoniche si propagano su lunghe distanze. Sono gli infrasuoni il primo presagio di disastri naturali: terremoti, tifoni, eruzioni vulcaniche. Quindi, durante i terremoti, gli infrasuoni sono generati dalla crosta terrestre, che consente a molti animali di sentirlo in anticipo e lasciare i luoghi del disastro previsto o mostrare ansia visibile se non c'è modo di andarsene. Una persona, di regola, non attribuisce importanza a una sensazione inaspettata di ansia. Tuttavia, questo tratto naturale è al centro delle armi che inducono paura. A proposito, gli infrasuoni sono uno dei probabili indizi del mistero del Triangolo delle Bermuda.
Railgun
Il limite teorico per la velocità iniziale di un proiettile di artiglieria è di circa 2 km / s. Ma in pratica non è neanche realizzabile. Nella nuova era delle alte velocità, i militari richiedono di più dagli scienziati. E, forse, molto presto, invece dei pezzi di artiglieria convenzionali, appariranno cannoni elettromagnetici. Un railgun, o railgun come viene chiamato negli Stati Uniti, è un acceleratore di massa elettromagnetico dal punto di vista della fisica. Un altro tipo di tale acceleratore è il "cannone Gauss", ma questo dispositivo è considerato non del tutto efficace in caso di attuazione pratica.
I vantaggi dei fucili a rotaia rispetto all'artiglieria convenzionale sono, ovviamente, evidenti. L'obiettivo fissato dai militari americani per gli sviluppatori è quello di creare un cannone elettromagnetico in grado di accelerare un proiettile a una velocità di 5,8 km / s. Una tale pistola dovrebbe avere la capacità di colpire un bersaglio con un diametro di 5 metri, situato a una distanza di 370 chilometri in sei minuti. Questo è 20 volte superiore ai tassi di fuoco delle armi di artiglieria attualmente in servizio con la Marina degli Stati Uniti. Inoltre, bisogna capire che tali proiettili non contengono esplosivi, il loro potere perforante senza precedenti risiede solo nell'energia cinetica di un proiettile sparato ad altissima velocità. Le navi su cui si prevede di posizionare tali armi saranno più sicure a causa della minore quantità di esplosivi su di esse.
Test di railgun negli USA
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Va detto che il railgun non deve diventare un giocattolo nelle mani dei militari. Quando la velocità raggiunge i 7,9 km / s (la prima velocità spaziale), può essere utilizzata per lanciare i satelliti nell'orbita terrestre bassa.
Anche i cannoni a rotaia vengono sviluppati in Russia. I primi test pubblici si sono svolti quest'estate presso la filiale di Shatura dell'Istituto congiunto per le alte temperature dell'Accademia delle scienze russa. I test dimostrativi hanno raggiunto una velocità del proiettile di 3,2 km / s. Ma, secondo il presidente dell'Accademia delle scienze russa Vladimir Fortov, che era presente ai test, il massimo che è stato estratto dal dispositivo è stato di 11 km / s. È vero, nel nostro caso, gli scienziati non parlano dell'uso militare del fucile a rotaia. Secondo Fortov, gli scienziati dell'Accademia delle scienze devono affrontare tre compiti: ottenere un sistema con pressioni elevate e studiare l'Universo con il loro aiuto, proteggere il pianeta dai corpi spaziali ad alta velocità e mettere in orbita i satelliti.
Il principio di azione delle forze di Lorentz nel cannone
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Come suggerisce il nome, un fucile a rotaia (cannone elettromagnetico) utilizza la forza elettromagnetica per accelerare un proiettile. Il railgun è una coppia di elettrodi paralleli (binari) collegati a una potente sorgente di corrente continua. Il proiettile, che fa parte di un circuito elettrico (conduttore), guadagna accelerazione grazie alla forza di Lorentz, spingendolo fuori e accelerandolo a velocità ultra elevate.
Vladimir Fortov prova un cannone a rotaia nazionale
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Collegamento del neutrino
Qualsiasi trasmissione di informazioni a distanza si basa su uno o un altro fenomeno fisico. La comunicazione radio utilizza onde radio con una lunghezza d'onda di 0,1 millimetri come portante del segnale. Sono in corso esperimenti nel campo della comunicazione laser. Sarà particolarmente richiesto per la trasmissione di informazioni nello spazio. Se un giorno scopriremo i tachioni (se possibile) e potremo metterli al nostro servizio, allora la comunicazione tachionica, trasmettendo informazioni a una velocità superluminale, diventerà la base per la comunicazione spaziale a lunghissima distanza. Ma questo è già il futuro di Star Wars del prossimo secolo. Ora gli scienziati devono affrontare compiti più prosaici, dovrebbero occuparsi di sottomarini.
Il neutrino è una particella fondamentale neutra che appartiene alla classe dei leptoni e partecipa solo alle interazioni deboli e gravitazionali. I leptoni includono, in particolare, un elettrone, ma non un protone e un neutrone, questi sono già barioni. La particolarità di un neutrino è che interagisce in modo estremamente debole con la materia. Questa particella non costa nulla per volare attraverso il nostro pianeta e nulla lo ritarderà. Per la comunicazione con i sottomarini, che sono stati in servizio di combattimento nelle profondità dell'oceano per mesi, tale connessione è perfetta. L'acqua salata del mare è un buon jammer per i segnali radio. E emergere per accettare significa permettere al nemico di scoprire se stesso. Per la comunicazione con i sottomarini, vengono ora utilizzate onde radio ultra lunghe, la cui lunghezza è superiore a dieci chilometri. Nel nostro paese, il 43 ° centro di comunicazioni della Marina russa (stazione radio "Antey") fornisce comunicazioni con i sottomarini. A causa delle sue dimensioni gigantesche, la stazione radio è stata chiamata "Goliath". È vero, non qui, ma in Germania, da dove è stato portato fuori dopo la guerra come trofeo.
Quindi, i neutrini sono in grado di superare qualsiasi distanza e ostacolo. Anche se è necessario fornire un segnale alla base lunare sul retro del nostro satellite, passerà tranquillamente attraverso la luna. È solo questa caratteristica positiva che non consente al momento di domare completamente questa particella. Praticamente non interagendo con la sostanza, inoltre, non si presta a "catturare" per intero. Non è ancora noto come verrà realizzata nella realtà la connessione dei neutrini. Ma ci sono alcune proposte molto interessanti su questo argomento. Ad esempio, i ricercatori della Virginia Polytechnic University suggeriscono di stabilire una comunicazione unidirezionale con i sottomarini per cominciare. Il trasmettitore sarà un anello muonico di stoccaggio, che fornirà un flusso di neutrini con un'intensità di 1014 particelle al secondo. Passando per il pianetauna parte insignificante dei neutrini deve reagire con la materia (nuclei di atomi in una molecola d'acqua), di conseguenza si formano muoni ad alta energia che, a loro volta, causeranno un debole bagliore nell'acqua (radiazione Cherenkov). Questo è ciò che verrà registrato dai fotorilevatori supersensibili sul sottomarino.
Trasmettitore di neutrini - anello muonico
newswise.com
La velocità di trasmissione per tale canale sarà di 10 bit al secondo. Questo è molto rispetto a quello che abbiamo ora. Un canale radio che utilizza miriametro a frequenza molto bassa (VLF / VLF) (lunghezza d'onda 10–100 km) ha una larghezza di banda di 50 bit al secondo. Ma per ricevere un tale segnale, il sottomarino deve nuotare fino a una profondità di 20 metri o rilasciare una boa con un'antenna su un lungo cavo. L'intera procedura aumenta il rischio di rilevamento del sottomarino e ne limita la manovrabilità. Quando si utilizzano onde del decamegametro (10.000–100.000 km) di frequenza estremamente bassa (ELF / ELF), l'imbarcazione potrebbe non galleggiare, ma la velocità di trasmissione del segnale è solo di 1 bit al minuto.
Sergey Sobol
