BLK «Пересвет»: ресейлік лазерлік қылыш қалай жұмыс істейді?

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Өздерінің пайда болған күнінен бастап лазерлер шайқаста төңкеріс жасау мүмкіндігі бар қару ретінде қарастырыла бастады. 20 ғасырдың ортасынан бастап лазерлер ғылыми фантастикалық фильмдердің, супер сарбаздардың қарулары мен жұлдызаралық кемелердің ажырамас бөлігіне айналды.

Дегенмен, тәжірибеде жиі кездесетіндей, жоғары қуатты лазерлерді жасау үлкен техникалық қиындықтарға тап болды, бұл осы уақытқа дейін әскери лазерлердің негізгі тауашасы оларды барлау, көздеу және нысананы белгілеу жүйелерінде пайдалану болды. Соған қарамастан, әлемнің жетекші елдерінде жауынгерлік лазерлерді жасау бойынша жұмыс іс жүзінде тоқтап қалмады, лазерлік қарудың жаңа буындарын жасау бағдарламалары бірін-бірі алмастырды.

Бұған дейін біз лазерлерді дамытудың және лазерлік қаруды жасаудың кейбір кезеңдерін, сондай-ақ әуе күштері үшін лазерлік қаруды, жердегі әскерлер үшін лазерлік қаруды және әуе қорғанысын жасаудың даму кезеңдері мен қазіргі жағдайын қарастырдық., флотқа арналған лазерлік қару. Қазіргі уақытта әртүрлі елдерде лазерлік қаруды жасау бағдарламаларының қарқындылығы соншалық, олардың жақын арада ұрыс даласында пайда болатынына күмән жоқ. Өзіңізді лазерлік қарудан қорғау кейбір адамдар ойлағандай оңай болмайды, кем дегенде күміспен жұмыс істеу мүмкін емес.

Егер сіз шет елдердегі лазерлік қарудың дамуына мұқият қарасаңыз, ұсынылған заманауи лазерлік жүйелердің көпшілігі талшықты және қатты денелі лазерлер негізінде жүзеге асырылғанын байқайсыз. Сонымен қатар, бұл лазерлік жүйелер көбінесе тактикалық мәселелерді шешуге арналған. Олардың шығу қуаты қазіргі уақытта 10 кВт-тан 100 кВт-қа дейін жетеді, бірақ болашақта оны 300-500 кВт-қа дейін арттыруға болады. Ресейде тактикалық класстағы жауынгерлік лазерлерді жасау бойынша жұмыс туралы іс жүзінде ешқандай ақпарат жоқ, біз төменде мұның себептері туралы айтатын боламыз.

2018 жылғы 1 наурызда Ресей президенті Владимир Путин Федералдық Жиналысқа жолдау барысында бірқатар басқа серпінді қару жүйелерімен бірге өлшемі мен мақсатын білдіретін Пересвет лазерлік жауынгерлік кешенін (BLK) жариялады. оны стратегиялық мәселелерді шешу үшін пайдалану.

Пересвет кешені құпия пердемен қоршалған. Қарудың басқа да жаңа түрлерінің сипаттамалары («Қанжар», «Авангард», «Циркон», «Посейдон» кешендері) белгілі бір дәрежеде айтылды, бұл олардың мақсаты мен тиімділігін бағалауға мүмкіндік береді. Бұл ретте Пересвет лазерлік кешені туралы нақты ақпарат берілмеді: орнатылған лазердің түрі де, оған арналған энергия көзі де. Тиісінше, кешеннің қуаттылығы туралы ақпарат жоқ, бұл өз кезегінде оның нақты мүмкіндіктерін және оның алдына қойылған мақсаттар мен міндеттерді түсінуге мүмкіндік бермейді.

Лазерлік сәулеленуді ондаған, мүмкін тіпті жүздеген жолмен алуға болады. Сонымен, ең жаңа ресейлік БЛК «Пересветте» лазерлік сәулеленуді алудың қандай әдісі енгізілген? Сұраққа жауап беру үшін біз Peresvet BLK әртүрлі нұсқаларын қарастырамыз және оларды іске асыру ықтималдығының дәрежесін бағалаймыз.

Төмендегі ақпарат интернетте жарияланған ашық дереккөздерден алынған ақпаратқа негізделген автордың болжамдары.

БЛК «Пересвет». Орындау нөмірі 1. Талшықты, қатты күйдегі және сұйық лазерлер

Жоғарыда айтылғандай, лазерлік қаруды жасаудың негізгі тенденциясы оптикалық талшыққа негізделген кешендерді дамыту болып табылады. Неліктен бұл болып жатыр? Өйткені талшықты лазерлерге негізделген лазерлік қондырғылардың қуатын масштабтау оңай. 5-10 кВт модульдер пакетін пайдаланып, 50-100 кВт қуаты бар шығыста сәулеленуді алыңыз.

Осы технологиялар негізінде Пересвет БЛК іске асырылуы мүмкін бе? Болмау ықтималдығы жоғары. Мұның басты себебі, қайта құру жылдарында талшықты лазерлердің жетекші жасаушысы «АйРе-Полюс» ғылыми-техникалық бірлестігінің Ресейден «қашуы», соның негізінде IPG Photonics Corporation трансұлттық корпорациясы құрылып, тіркеуге алынған. АҚШ-та және қазір өнеркәсіпте әлемдік көшбасшы болып табылады жоғары қуатты талшықты лазерлер. Халықаралық бизнес және IPG Photonics корпорациясының негізгі тіркеу орны оның АҚШ заңнамасына қатаң бағынуын білдіреді, бұл қазіргі саяси жағдайды ескере отырып, Ресейге маңызды технологияларды беруді білдірмейді, бұл, әрине, жоғары технологияларды құру технологияларын қамтиды. қуатты лазерлер.

Талшықты лазерлерді Ресейде басқа ұйымдар жасай ала ма? Мүмкін, бірақ екіталай немесе бұл төмен қуат өнімдері болған кезде. Талшықты лазерлер тиімді коммерциялық өнім болып табылады, сондықтан нарықта жоғары қуатты отандық талшықты лазерлердің болмауы олардың нақты жоқтығын көрсетеді.

Жағдай қатты күйдегі лазерлерге ұқсас. Олардың арасында пакеттік шешімді жүзеге асыру қиынырақ, дегенмен, мүмкін, ал шет елдерде бұл талшықты лазерлерден кейінгі екінші кең таралған шешім. Ресейде жасалған жоғары қуатты өнеркәсіптік қатты денелі лазерлер туралы ақпарат табылмады. Қатты денелі лазерлер бойынша жұмыс RFNC-VNIIEF (ILFI) Лазерлік физиканы зерттеу институтында жүргізілуде, сондықтан теориялық тұрғыдан қатты денелі лазерді Пересвет BLK-де орнатуға болады, бірақ іс жүзінде бұл екіталай, өйткені басында. лазерлік қарудың ықшам үлгілері немесе эксперименттік қондырғылар пайда болуы мүмкін.

Сұйық лазерлер туралы ақпарат одан да аз, бірақ сұйық соғыс лазері жасалып жатқаны туралы ақпарат бар (ол жасалды ма, бірақ ол қабылданбады ма?) АҚШ-та HELLADS бағдарламасы бойынша (High Energy Liquid Laser Area Defense System, «Қорғаныс жоғары энергиялы сұйық лазерге негізделген жүйе»). Болжам бойынша сұйық лазерлердің салқындату мүмкіндігінің артықшылығы бар, бірақ қатты күйдегі лазерлермен салыстырғанда тиімділігі (тиімділігі) төмен.

2017 жылы «Полюс» ғылыми-зерттеу институтының ғылыми-зерттеу жұмыстарының (ҒЗТКЖ) құрамдас бөлігіне тендерді орналастыру туралы ақпарат пайда болды, оның мақсаты күндізгі және күндізгі уақытта шағын ұшқышсыз ұшу аппараттарымен (ҰҰА) күресу үшін мобильді лазер кешенін құру болып табылады. ымырт жағдайлары. Кешен бақылау жүйесінен және көзі сұйық лазер болатын лазерлік сәулеленудің бағдарлау жүйесін мақсатты белгілеуді қамтамасыз ететін мақсатты ұшу жолдарын салудан тұруы керек. Сұйық лазерді жасау бойынша жұмыстың актісінде көрсетілген талап және сонымен бірге кешенде талшықты қуатты лазердің болуы туралы талап қызығушылық тудырады. Немесе бұл қате басып шығару, немесе талшықта сұйық белсенді ортасы бар талшықты лазердің жаңа түрі әзірленді (әзірленді), ол салқындату ыңғайлылығы тұрғысынан сұйық лазердің артықшылықтарын және эмиттерді біріктірудегі талшықты лазерді біріктіреді. пакеттер.

Талшықты, қатты күйдегі және сұйық лазерлердің негізгі артықшылықтары олардың ықшамдығы, қуаттылықты сериялық ұлғайту мүмкіндігі және қарудың әртүрлі кластарына біріктірудің қарапайымдылығы болып табылады. Мұның бәрі әмбебап модуль ретінде емес, «бір мақсатпен, бір тұжырымдама бойынша» жасалған шешім ретінде анық әзірленген BLK «Пересвет» лазеріне ұқсамайды. Сондықтан талшықты, қатты күйдегі және сұйық лазерлерге негізделген No1 нұсқада BLK «Пересвет» енгізу ықтималдығын төмен деп бағалауға болады.

БЛК «Пересвет». Орындау нөмірі 2. Газ-динамикалық және химиялық лазерлер

Газ динамикалық және химиялық лазерлерді ескірген шешім деп санауға болады. Олардың негізгі кемшілігі - лазерлік сәулеленуді алуды қамтамасыз ететін реакцияны қолдау үшін қажетті шығын компоненттерінің үлкен санының қажеттілігі. Дегенмен, ХХ ғасырдың 70-80-жылдарының дамуында ең көп дамыған химиялық лазерлер болды.

Шамасы, бірінші рет КСРО мен АҚШ-та 1 мегаватттан асатын үздіксіз сәулелену қуаттары дыбыстан жоғары жылдамдықпен қозғалатын қыздырылған газ массаларын адиабаталық салқындатуға негізделген газ-динамикалық лазерлерде алынды.

КСРО-да 20 ғасырдың 70-жылдарының ортасынан бастап Ил-76MD ұшағы негізінде А-60 әуе лазерлік кешені жасалды, болжам бойынша RD0600 лазерімен немесе оның аналогымен қаруланған. Бастапқыда кешен автоматты дрейфтік шарлармен күресуге арналған. Қару ретінде «Химавтоматика» конструкторлық бюросы (KBKhA) әзірлеген мегаватт класындағы үздіксіз газ-динамикалық СО лазері орнатылуы керек еді. Сынақтар шеңберінде радиациялық қуаты 10-нан 600 кВт-қа дейінгі GDT стенді үлгілерінің отбасы құрылды. ГДТ-ның кемшіліктері лазер сәулесінің жоғары дифракциялық дивергенциясын қамтамасыз ететін 10,6 мкм ұзын радиациялық толқын ұзындығы болып табылады.

Дейтерий фторидіне негізделген химиялық лазерлер және оттегі-йод (йод) лазерлері (COILs) көмегімен одан да жоғары радиациялық қуаттар алынды. Атап айтқанда, Америка Құрама Штаттарында Стратегиялық қорғаныс бастамасы (SDI) бағдарламасы аясында бірнеше мегаватт қуаты бар дейтерий фторидіне негізделген химиялық лазер жасалды; АҚШ Ұлттық баллистикалық зымыранға қарсы қорғаныс (NMD) шеңберінде) бағдарламасы, қуаты 1 мегаватт деңгейіндегі оттегі-йод лазері бар Boeing ABL (AirBorne Laser) авиациялық кешені.

VNIIEF фтордың сутегімен (дейтерий) реакциясы үшін әлемдегі ең қуатты импульстік химиялық лазерді жасап, сынады, импульсқа бірнеше кДж сәулелену энергиясы, импульстің қайталану жиілігі 1–4 Гц болатын қайталанатын импульстік лазерді және дифракция шегіне жақын сәулелену дивергенциясы және тиімділігі шамамен 70% (лазерлер үшін ең жоғары қол жеткізілген).

1985 жылдан 2005 жылға дейінгі кезеңде. фтордың сутегімен (дейтерий) тізбекті емес реакциясы бойынша лазерлер жасалды, мұнда фтори бар зат ретінде электр разрядында диссоциацияланатын SF6 күкірт гексафториді (фотодиссоциациялау лазері?) қолданылды. Қайталанатын импульстік режимде лазердің ұзақ мерзімді және қауіпсіз жұмысын қамтамасыз ету үшін жұмыс қоспасын өзгертудің жабық циклі бар қондырғылар құрылды. Дифракция шегіне жақын радиациялық дивергенцияны, 1200 Гц-ке дейінгі импульстің қайталану жиілігін және бірнеше жүз ватт орташа сәулелену қуатын алу мүмкіндігі көрсетілген.

Газ-динамикалық және химиялық лазерлердің айтарлықтай кемшілігі бар, көптеген шешімдерде көбінесе қымбат және улы компоненттерден тұратын «оқ-дәрі» қорын толықтыруды қамтамасыз ету қажет. Сондай-ақ, лазердің жұмысы нәтижесінде шығатын газдарды тазалау қажет. Жалпы, газ-динамикалық және химиялық лазерлерді тиімді шешім деп айту қиын, сондықтан көптеген елдер талшықты, қатты және сұйық лазерлерді дамытуға көшті.

Егер фтордың дейтериймен тізбекті емес реакциясына негізделген, электр разрядында диссоциацияланатын, жұмыс қоспасын өзгертудің тұйық циклі бар лазер туралы айтатын болсақ, онда 2005 жылы шамамен 100 кВт қуат алынған, бұл екіталай. бұл жолы оларды мегаватт деңгейіне жеткізуге болады.

«Пересвет» BLK-ге келетін болсақ, оған газ-динамикалық және химиялық лазерді орнату мәселесі өте даулы. Бір жағынан, бұл лазерлер бойынша Ресейде айтарлықтай өзгерістер бар. Интернетте 1 МВт лазері бар A 60 - A 60M авиациялық кешенінің жетілдірілген нұсқасын жасау туралы ақпарат пайда болды. Сондай-ақ «Пересвет» кешенін ұшақ тасығышқа орналастыру туралы айтылады, бұл сол медальдің екінші жағы болуы мүмкін. Яғни, бастапқыда олар газ-динамикалық немесе химиялық лазер негізінде неғұрлым қуатты жерүсті кешенін жасай алар еді, ал енді соғылған жолды жалғастыра отырып, оны ұшақ тасығышқа орнатуға болады.

«Пересветті» құруды Саровтағы ядролық орталықтың мамандары, Ресейдің Федералдық ядролық орталығында – Бүкілресейлік эксперименттік физика ғылыми-зерттеу институтында (RFNC-VNIIEF), жоғарыда аталған Лазерлік физиканы зерттеу институтында жүзеге асырды., басқа нәрселермен қатар, газ-динамикалық және оттегі-йод лазерлерін дамытады …

Екінші жағынан, не десек те, газ-динамикалық және химиялық лазерлер ескірген техникалық шешімдер болып табылады. Сонымен қатар, Пересвет БЛК-да лазерді қуаттандыру үшін ядролық энергия көзінің болуы туралы ақпарат белсенді түрде айналады, ал Саровта олар көбінесе атом энергиясымен байланысты соңғы серпінді технологияларды жасаумен көбірек айналысады.

Жоғарыда айтылғандарға сүйене отырып, газ-динамикалық және химиялық лазерлер негізінде No2 орындауда Пересвет БЛК іске асыру ықтималдығын орташа деп бағалауға болады деп болжауға болады

Ядролық айдалатын лазерлер

1960 жылдардың аяғында КСРО-да жоғары қуатты ядролық айдалатын лазерлерді жасау жұмыстары басталды. Алдымен ВНИИЭФ мамандары, И. А. Е. Курчатов және Мәскеу мемлекеттік университетінің Ядролық физика ғылыми-зерттеу институты. Содан кейін оларға MEPhI, VNIITF, IPPE және басқа орталықтардың ғалымдары қосылды. 1972 жылы VNIIEF VIR 2 импульстік реакторының көмегімен гелий мен ксенон қоспасын уранның бөліну фрагменттерімен қоздырды.

1974-1976 жж. эксперименттер лазерлік сәулелену қуаты шамамен 1–2 кВт болатын TIBR-1M реакторында жүргізілуде. 1975 жылы VIR-2 импульстік реакторының негізінде екі арналы лазерлік LUNA-2 қондырғысы әзірленді, ол әлі 2005 жылы жұмыс істеп тұрды және ол әлі де жұмыс істеп тұрған болуы мүмкін. 1985 жылы LUNA-2M қондырғысында әлемде бірінші рет неон лазері айдалды.

1980 жылдардың басында VNIIEF ғалымдары үздіксіз режимде жұмыс істейтін ядролық лазер элементін жасау үшін LM-4 4 арналы лазерлік модулін жасап шығарды. Жүйе BIGR реакторынан нейтрондық ағынмен қозғалады. Генерацияның ұзақтығы реактордың сәулелену импульсінің ұзақтығымен анықталады. Дүние жүзінде бірінші рет ядролық айдалатын лазерлерде cw ластикасы тәжірибе жүзінде көрсетілді, көлденең газ айналымы әдісінің тиімділігі көрсетілді. Лазердің сәулелену қуаты шамамен 100 Вт болды.

2001 жылы LM-4 қондырғысы жаңартылды және LM-4M / BIGR белгісін алды. Көп элементті ядролық лазерлік құрылғының үздіксіз режимдегі жұмысы объектіні оптикалық және отын элементтерін ауыстырмай 7 жыл консервациялаудан кейін көрсетілді. LM-4 қондырғысын ядролық тізбекті реакцияның өзін-өзі қамтамасыз ету мүмкіндігін қоспағанда, өзінің барлық қасиеттеріне ие лазерлік реактордың (РЛ) прототипі ретінде қарастыруға болады.

2007 жылы LM-4 модулінің орнына LM-8 сегіз арналы лазерлік модулі іске қосылды, онда төрт және екі лазерлік арналарды дәйекті қосу қамтамасыз етілді.

Лазерлік реактор – лазерлік жүйе мен ядролық реактордың функцияларын біріктіретін автономды құрылғы. Лазерлік реактордың белсенді аймағы дегеніміз нейтронды модератор матрицасында белгілі бір жолмен орналастырылған лазерлік жасушалардың белгілі бір санының жиынтығы. Лазерлік жасушалардың саны жүзден бірнеше мыңға дейін болуы мүмкін. Уранның жалпы мөлшері 5-7 кг-нан 40-70 кг-ға дейін, сызықтық өлшемдері 2-5 м.

VNIIEF-те секундтың фракцияларынан үздіксіз режимге дейін жұмыс істейтін лазерлік қуаты 100 кВт және одан жоғары лазерлік реакторлардың әртүрлі нұсқаларының негізгі энергетикалық, ядролық-физикалық, техникалық және пайдалану параметрлеріне алдын ала бағалау жүргізілді. Ұзақтығы ядроның рұқсат етілген жылытуымен шектелетін реактордың өзегінде жылу жинақталған лазерлік реакторларды (жылу сыйымдылығы радар) және ядродан тыс жылу энергиясын алып тастаумен үздіксіз радарларды қарастырдық.

Болжам бойынша, 1 МВт ретті лазерлік қуаты бар лазерлік реакторда шамамен 3000 лазерлік ұяшық болуы керек.

Ресейде ядролық айдалатын лазерлер бойынша қарқынды жұмыс тек ВНИИЭФ-те ғана емес, сонымен қатар «РФ Мемлекеттік ғылыми орталығы - А. И. Лейпунский », «Бөліну фрагменттері арқылы тікелей айдалатын реактор-лазерлік қондырғыны» құруға арналған RU 2502140 патентімен дәлелденген.

Ресей Федерациясының IPPE Мемлекеттік ғылыми-зерттеу орталығының мамандары импульстік реактор-лазерлік жүйенің энергетикалық моделін - ядролық айдалатын оптикалық кванттық күшейткіштің (ОКУЯН) әзірледі.

Өткен жылғы «Красная звезда» газетіне берген сұхбатында Ресей Қорғаныс министрінің орынбасары Юрий Борисовтың мәлімдемесін еске түсіре отырып, «Әлеуетті жауды қарусыздандыруға және нысана ретінде қызмет ететін барлық нысандарға соққы беруге мүмкіндік беретін лазерлік жүйелер іске қосылды. Бұл жүйенің лазерлік сәулесі. Біздің ядролық ғалымдар жаудың тиісті қаруларын іс жүзінде сәттерде, секундтың бірнеше бөлігінде жеңу үшін қажетті энергияны шоғырландыруды үйренді «), біз Пересвет БЛК шағын қару-жарақпен жабдықталған емес деп айта аламыз. -көлемді ядролық реактор, ол лазерді электрмен қоректендіреді, бірақ лазерлік реакторы бар, бөліну энергиясы тікелей лазерлік сәулеленуге айналады.

Ұшаққа Пересвет БЛК орналастыру туралы жоғарыда айтылған ұсыныс қана күмән тудырады. Тасымалдаушы ұшақтың сенімділігін қалай қамтамасыз етсеңіз де, радиоактивті материалдардың кейіннен шашырауымен апат және ұшақтың апатқа ұшырау қаупі әрқашан бар. Дегенмен, тасымалдаушы құлаған кезде радиоактивті заттардың таралуын болдырмаудың жолдары болуы мүмкін. Иә, бізде қанатты зымырандардағы ұшатын реактор бар, фелье.

Жоғарыда айтылғандарға сүйене отырып, ядролық айдалатын лазер негізіндегі 3 нұсқада Пересвет БЛК іске асыру ықтималдығын жоғары бағалауға болады деп болжауға болады

Орнатылған лазердің импульстік немесе үздіксіз болуы белгісіз. Екінші жағдайда, лазердің үздіксіз жұмыс істеу уақыты және жұмыс режимдері арасында жүргізілуі керек үзілістер күмәнді. Пересвет BLK-да үздіксіз лазерлік реактор бар деп үміттенеміз, оның жұмыс уақыты тек салқындатқышты жеткізумен шектеледі немесе салқындату басқа жолмен қамтамасыз етілсе, шектелмейді.

Бұл жағдайда Пересвет БЛК шығыс оптикалық қуатын 5-10 МВт-қа дейін арттыру перспективасымен 1-3 МВт диапазонында бағалауға болады. Тіпті мұндай лазермен де ядролық оқтұмсықты ұру мүмкін емес, бірақ ұшақ, оның ішінде ұшқышсыз ұшатын аппарат немесе қанатты зымырандар әбден мүмкін. Сондай-ақ төмен орбиталарда кез келген дерлік қорғалмаған ғарыш аппараттарының жеңіліске ұшырауын қамтамасыз етуге және жоғары орбиталардағы ғарыш аппараттарының сезімтал элементтеріне зақым келтіруге болады.

Осылайша, Пересвет BLK үшін бірінші нысана АҚШ-тың тосын қарусыздану соққысы болған жағдайда зымыранға қарсы қорғаныс элементі ретінде әрекет ете алатын АҚШ-тың зымырандық шабуыл туралы ескерту спутниктерінің сезімтал оптикалық элементтері болуы мүмкін.

қорытындылар

Мақаланың басында айтқанымыздай, лазерлік сәулеленуді алудың көптеген жолдары бар. Жоғарыда талқыланғандардан басқа, әскери істерде тиімді қолданылатын лазерлердің басқа түрлері бар, мысалы, жұмсақ рентгендік сәулеленуге дейін толқын ұзындығын кең ауқымда өзгертуге болатын еркін электронды лазер. және ол тек көп электр энергиясын қажет етеді.шағын өлшемді ядролық реактор арқылы шығарылады. Мұндай лазер АҚШ Әскери-теңіз күштерінің мүддесі үшін белсенді түрде әзірленуде. Дегенмен, Пересвет BLK-де бос электронды лазерді пайдалану екіталай, өйткені қазіргі уақытта Ресейде Еуропалық рентгендік тегін бағдарламаға қатысудан басқа, Ресейде осы типтегі лазерлердің дамуы туралы іс жүзінде ешқандай ақпарат жоқ. электронды лазер.

Пересвет BLK-де осы немесе басқа шешімді пайдалану ықтималдығын бағалау шартты түрде берілгенін түсіну керек: ашық көздерден алынған жанама ақпараттың болуы жоғары сенімділік дәрежесі бар қорытындыларды тұжырымдауға мүмкіндік бермейді.