BLK "Peresvet": cum funcționează sabia laser rusă?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

De la începuturile lor, laserele au ajuns să fie văzute ca arme cu potențialul de a revoluționa lupta. De la mijlocul secolului al XX-lea, laserele au devenit parte integrantă a filmelor științifico-fantastice, armele super-soldaților și navele interstelare.

Cu toate acestea, așa cum se întâmplă adesea în practică, dezvoltarea laserelor de mare putere a întâmpinat mari dificultăți tehnice, care au dus la faptul că până în prezent principala nișă a laserelor militare a devenit utilizarea lor în sistemele de recunoaștere, țintire și desemnare a țintelor. Cu toate acestea, lucrările privind crearea laserelor de luptă în țările lider ale lumii practic nu s-au oprit, programele pentru crearea de noi generații de arme laser s-au înlocuit unul pe altul.

Anterior, am examinat câteva dintre etapele dezvoltării laserelor și creării de arme cu laser, precum și etapele de dezvoltare și situația actuală în crearea de arme laser pentru forțele aeriene, arme laser pentru forțele terestre și apărarea aeriană., arme cu laser pentru marina. În acest moment, intensitatea programelor de creare a armelor laser în diferite țări este atât de mare încât nu mai există nicio îndoială că acestea vor apărea în curând pe câmpul de luptă. Și nu va fi atât de ușor să te protejezi de armele laser pe cât cred unii oameni, cel puțin cu siguranță nu se va putea face cu argint.

Dacă te uiți îndeaproape la dezvoltarea armelor laser în țări străine, vei observa că majoritatea sistemelor laser moderne propuse sunt implementate pe baza laserelor cu fibră și cu stare solidă. În plus, în cea mai mare parte, aceste sisteme laser sunt concepute pentru a rezolva probleme tactice. Puterea lor de ieșire variază în prezent între 10 kW și 100 kW, dar în viitor poate fi mărită la 300-500 kW. În Rusia, practic nu există informații despre activitatea de creare a laserelor de luptă de clasă tactică; vom vorbi mai jos despre motivele pentru care se întâmplă acest lucru.

La 1 martie 2018, președintele rus Vladimir Putin, în cursul mesajului său către Adunarea Federală, împreună cu o serie de alte sisteme de arme inovatoare, a anunțat complexul de luptă cu laser Peresvet (BLK), a cărui dimensiune și scopul propus implică utilizarea sa pentru rezolvarea problemelor strategice.

Complexul Peresvet este înconjurat de un văl de secret. Caracteristicile celor mai noi tipuri de arme (complexele „Pumnal”, „Avangard”, „Zircon”, „Poseidon”) au fost exprimate într-o măsură sau alta, ceea ce ne permite parțial să judecăm scopul și eficacitatea lor. În același timp, nu au fost furnizate informații specifice despre complexul laser Peresvet: nici tipul laserului instalat, nici sursa de energie pentru acesta. În consecință, nu există informații despre capacitatea complexului, care, la rândul său, nu ne permite să înțelegem capabilitățile sale reale și scopurile și obiectivele stabilite pentru acesta.

Radiația laser poate fi obținută în zeci, poate chiar sute de moduri. Deci, ce metodă de obținere a radiației laser este implementată în cel mai nou BLK rus „Peresvet”? Pentru a răspunde la întrebare, vom lua în considerare diferite versiuni ale Peresvet BLK și vom evalua gradul de probabilitate a implementării lor.

Informațiile de mai jos sunt ipotezele autorului bazate pe informații din surse deschise postate pe Internet.

BLK "Peresvet". Execuția numărul 1. Laser cu fibre, cu stare solidă și lichide

După cum am menționat mai sus, tendința principală în crearea de arme cu laser este dezvoltarea de complexe bazate pe fibră optică. De ce se întâmplă asta? Pentru că este ușor să scalați puterea instalațiilor laser bazate pe lasere cu fibră. Folosind un pachet de module de 5-10 kW, obțineți radiații la ieșire cu o putere de 50-100 kW.

Poate fi implementat Peresvet BLK pe baza acestor tehnologii? Este foarte probabil să nu fie așa. Motivul principal pentru aceasta este că, în anii perestroikei, principalul dezvoltator de lasere cu fibră, Asociația științifică și tehnică IRE-Polyus, a „fugit” din Rusia, pe baza căreia a fost înființată corporația transnațională IPG Photonics Corporation, înregistrată. in SUA si acum este lider mondial in industrie.lasere cu fibra de mare putere. Afacerile internaționale și principalul loc de înregistrare al IPG Photonics Corporation implică respectarea strictă a legislației SUA, care, având în vedere situația politică actuală, nu implică transferul de tehnologii critice către Rusia, care, desigur, includ tehnologii pentru crearea de înalte tehnologii. lasere de putere.

Pot fi dezvoltate laserele cu fibră în Rusia de către alte organizații? Poate, dar puțin probabil, sau în timp ce acestea sunt produse de putere redusă. Laserele cu fibră sunt un produs comercial profitabil; prin urmare, absența laserelor cu fibră autohtone de mare putere pe piață indică cel mai probabil absența lor reală.

Situația este similară cu laserele cu stare solidă. Probabil, este mai dificil să implementați o soluție de lot printre ele, cu toate acestea, este posibil, iar în țările străine aceasta este a doua cea mai răspândită soluție după laserele cu fibră. Informații despre laserele industriale cu stare solidă de mare putere fabricate în Rusia nu au fost găsite. Lucrările la laserele cu stare solidă se desfășoară la Institutul de Cercetare în Fizica Laserului RFNC-VNIIEF (ILFI), așa că teoretic un laser cu stare solidă poate fi instalat în Peresvet BLK, dar în practică acest lucru este puțin probabil, deoarece la început cel mai probabil ar apărea mostre mai compacte de arme cu laser sau instalații experimentale.

Există și mai puține informații despre laserele lichide, deși există informații că un laser de război lichid este în curs de dezvoltare (a fost dezvoltat, dar a fost respins?) În SUA în cadrul programului HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, „Defense sistem bazat pe un laser lichid de mare energie ). Probabil că laserele lichide au avantajul de a se răci, dar eficiență (eficiență) mai mică în comparație cu laserele cu stare solidă.

În 2017, au apărut informații despre plasarea de către Institutul de Cercetare Polyus a unei licitații pentru o parte integrantă a activității de cercetare (R&D), al cărei scop este crearea unui complex laser mobil pentru combaterea vehiculelor aeriene fără pilot (UAV) mici în timpul zilei și condiţii de crepuscul. Complexul ar trebui să fie format dintr-un sistem de urmărire și construirea de trasee de zbor țintă, oferind desemnarea țintei pentru sistemul de ghidare al radiației laser, a cărei sursă va fi un laser lichid. Interesantă este cerința specificată în declarația de lucru privind crearea unui laser lichid și, în același timp, cerința pentru prezența unui laser cu putere de fibră în complex. Fie este o greșeală de imprimare, fie a fost dezvoltat (dezvoltat) un nou tip de laser cu fibră cu un mediu activ lichid într-o fibră, care combină avantajele unui laser lichid în ceea ce privește confortul răcirii și un laser cu fibră în combinarea emițătorului pachete.

Principalele avantaje ale laserelor cu fibre, cu stare solidă și lichide sunt compactitatea lor, posibilitatea creșterii puterii în lot și ușurința integrării în diferite clase de arme. Toate acestea sunt spre deosebire de laserul BLK „Peresvet”, care în mod clar a fost dezvoltat nu ca un modul universal, ci ca o soluție realizată „cu un singur scop, conform unui singur concept”. Prin urmare, probabilitatea implementării BLK „Peresvet” în versiunea nr. 1 pe baza laserelor cu fibre, cu stare solidă și lichidă poate fi evaluată ca fiind scăzută.

BLK "Peresvet". Numărul de execuție 2. Laseruri gazodinamice și chimice

Laserele gazodinamice și chimice pot fi considerate o soluție depășită. Principalul lor dezavantaj este necesitatea unui număr mare de componente consumabile necesare pentru menținerea reacției, ceea ce asigură primirea radiației laser. Cu toate acestea, laserele chimice au fost cele mai dezvoltate în dezvoltarea anilor 70 - 80 ai secolului XX.

Aparent, pentru prima dată, în URSS și SUA au fost obținute puteri de radiație continuă de peste 1 megawatt pe lasere gaz-dinamice, a căror funcționare se bazează pe răcirea adiabatică a maselor de gaz încălzite care se deplasează cu viteză supersonică.

În URSS, de la mijlocul anilor 70 ai secolului XX, pe baza aeronavei Il-76MD a fost dezvoltat un complex de laser aeropurtat A-60, probabil înarmat cu un laser RD0600 sau analogul acestuia. Inițial, complexul era destinat combaterii baloanelor automate în derivă. Ca armă, urma să fie instalat un laser CO continuu gaz-dinamic de clasă megawați dezvoltat de Biroul de proiectare Khimavtomatika (KBKhA). Ca parte a testelor, a fost creată o familie de probe de banc GDT cu o putere de radiație de la 10 la 600 kW. Dezavantajele GDT-ului sunt lungimea de undă lungă de radiație de 10,6 μm, care asigură o divergență mare de difracție a fasciculului laser.

Puteri de radiație și mai mari au fost obținute cu lasere chimice pe bază de fluorură de deuteriu și cu lasere cu oxigen-iod (iod) (COIL). În special, în cadrul programului Strategic Defense Initiative (SDI) din Statele Unite, a fost creat un laser chimic pe bază de fluorură de deuteriu cu o putere de câțiva megawați; în cadrul Apărării naționale anti-rachete balistice a SUA (NMD).), complexul de aviație Boeing ABL (AirBorne Laser) cu un laser oxigen-iod cu o putere de ordinul a 1 megawatt.

VNIIEF a creat și testat cel mai puternic laser chimic pulsat din lume pentru reacția fluorului cu hidrogenul (deuteriu), a dezvoltat un laser pulsat repetitiv cu o energie de radiație de câțiva kJ pe puls, o rată de repetare a pulsului de 1–4 Hz și un divergența radiației apropiată de limita de difracție și o eficiență de aproximativ 70% (cel mai mare obținut pentru lasere).

În perioada 1985-2005. laserele au fost dezvoltate pe reacția fără lanț a fluorului cu hidrogenul (deuteriu), unde hexafluorura de sulf SF6, disociând într-o descărcare electrică (laser de fotodisociere?), a fost folosită ca substanță care conținea fluor. Pentru a asigura o funcționare pe termen lung și sigură a laserului într-un mod de impulsuri repetitive, au fost create instalații cu un ciclu închis de schimbare a amestecului de lucru. Este prezentată posibilitatea de a obține o divergență de radiație apropiată de limita de difracție, o rată de repetare a pulsului de până la 1200 Hz și o putere medie de radiație de câteva sute de wați.

Laserele gazodinamice și chimice au un dezavantaj semnificativ, în majoritatea soluțiilor este necesar să se asigure reaprovizionarea stocului de „muniție”, care constă adesea din componente scumpe și toxice. De asemenea, este necesară curățarea gazelor de evacuare rezultate din funcționarea laserului. În general, este dificil să numim lasere gaz-dinamice și chimice o soluție eficientă, motiv pentru care majoritatea țărilor au trecut la dezvoltarea laserelor cu fibră, cu stare solidă și lichide.

Dacă vorbim despre un laser bazat pe reacția fără lanț a fluorului cu deuteriu, disociând într-o descărcare electrică, cu un ciclu închis de schimbare a amestecului de lucru, atunci în 2005 s-au obținut puteri de aproximativ 100 kW, este puțin probabil ca în timpul de data aceasta ar putea fi aduse la un nivel de megawați.

În ceea ce privește BLK „Peresvet”, problema instalării unui laser gaz-dinamic și chimic pe acesta este destul de controversată. Pe de o parte, există evoluții semnificative în Rusia cu privire la aceste lasere. Pe Internet au apărut informații despre dezvoltarea unei versiuni îmbunătățite a complexului de aviație A 60 - A 60M cu un laser de 1 MW. Se mai spune despre amplasarea complexului „Peresvet” pe un portavion”, care poate fi a doua latură a aceleiași medalii. Adică, la început ar fi putut realiza un complex de sol mai puternic bazat pe un laser gaz-dinamic sau chimic, iar acum, urmând drumul bătut, îl instalează pe un portavion.

Crearea „Peresvet” a fost realizată de specialiștii centrului nuclear din Sarov, la Centrul nuclear federal rus - Institutul de Cercetare a Fizică Experimentală (RFNC-VNIIEF), la deja menționatul Institut de Cercetare a Fizicii Laserului, care, printre altele, dezvoltă lasere gaz-dinamice și cu oxigen-iod…

Pe de altă parte, orice s-ar spune, laserele gaz-dinamice și chimice sunt soluții tehnice depășite. În plus, informațiile circulă în mod activ despre prezența unei surse de energie nucleară în Peresvet BLK pentru a alimenta laserul, iar în Sarov sunt mai implicați în crearea celor mai recente tehnologii inovatoare, adesea asociate cu energia nucleară.

Pe baza celor de mai sus, se poate presupune că probabilitatea implementării Peresvet BLK în Execuția nr. 2 pe baza laserelor gazodinamice și chimice poate fi estimată ca moderată

Laseruri cu pompare nucleară

La sfârșitul anilor 1960, în URSS au început lucrările privind crearea laserelor de mare putere cu pompare nucleară. La început, specialiştii de la VNIIEF, I. A. E. Kurchatov și Institutul de Cercetare pentru Fizică Nucleară, Universitatea de Stat din Moscova. Apoi li s-au alăturat oameni de știință de la MEPhI, VNIITF, IPPE și alte centre. În 1972, VNIIEF a excitat un amestec de heliu și xenon cu fragmente de fisiune de uraniu folosind un reactor cu impulsuri VIR 2.

În 1974-1976. se desfășoară experimente la reactorul TIBR-1M, în care puterea radiației laser a fost de aproximativ 1–2 kW. În 1975, pe baza reactorului în impulsuri VIR-2, a fost dezvoltată o instalație laser cu două canale LUNA-2, care era încă în funcțiune în 2005 și este posibil să funcționeze în continuare. În 1985, un laser cu neon a fost pompat pentru prima dată în lume la instalația LUNA-2M.

La începutul anilor 1980, oamenii de știință de la VNIIEF, pentru a crea un element laser nuclear care funcționează într-un mod continuu, au dezvoltat și fabricat un modul laser cu 4 canale LM-4. Sistemul este excitat de un flux de neutroni din reactorul BIGR. Durata generării este determinată de durata impulsului de iradiere al reactorului. Pentru prima dată în lume, s-a demonstrat în practică cw lasing în laserele cu pompare nucleară și a fost demonstrată eficiența metodei de circulație transversală a gazelor. Puterea radiației laser a fost de aproximativ 100 W.

În 2001, unitatea LM-4 a fost modernizată și a primit denumirea LM-4M / BIGR. Funcționarea unui dispozitiv laser nuclear cu mai multe elemente în regim continuu a fost demonstrată după 7 ani de conservare a instalației fără înlocuirea elementelor optice și de combustibil. Instalația LM-4 poate fi considerată ca un prototip de reactor laser (RL), având toate calitățile sale, cu excepția posibilității unei reacții nucleare în lanț autosusținută.

În 2007, în locul modulului LM-4, a fost pus în funcțiune modulul laser LM-8 cu opt canale, în care a fost prevăzută adăugarea secvențială a patru și două canale laser.

Un reactor laser este un dispozitiv autonom care combină funcțiile unui sistem laser și ale unui reactor nuclear. Zona activă a unui reactor laser este un set de un anumit număr de celule laser plasate într-un anumit mod într-o matrice de moderator de neutroni. Numărul de celule laser poate varia de la sute la câteva mii. Cantitatea totală de uraniu variază de la 5-7 kg la 40-70 kg, dimensiuni liniare 2-5 m.

La VNIIEF s-au făcut estimări preliminare ale principalelor parametri energetici, nuclear-fizici, tehnici și operaționali ai diferitelor versiuni de reactoare laser cu putere laser de la 100 kW și mai sus, care funcționează de la fracțiuni de secundă la modul continuu. Am luat în considerare reactoarele laser cu acumulare de căldură în miezul reactorului în lansări, a căror durată este limitată de încălzirea permisă a miezului (radar cu capacitate termică) și radar continuu cu eliminarea energiei termice din afara miezului.

Probabil, un reactor laser cu o putere laser de ordinul a 1 MW ar trebui să conțină aproximativ 3000 de celule laser.

În Rusia, s-au desfășurat lucrări intense la laserele cu pompare nucleară nu numai la VNIIEF, ci și la Întreprinderea Unitară Federală de Stat „Centrul Științific de Stat al Federației Ruse - Institutul de Fizică și Inginerie Energetică numită după A. I. Leipunsky”, evidențiază brevetul RU 2502140 pentru realizarea „Instalației reactor-laser cu pompare directă prin fragmente de fisiune”.

Specialiștii Centrului de Cercetare de Stat al Federației Ruse IPPE au dezvoltat un model energetic al unui sistem reactor-laser cu impulsuri - un amplificator cuantic optic cu pompare nucleară (OKUYAN).

Reamintind declarația ministrului adjunct al apărării al Rusiei, Yuri Borisov, în interviul de anul trecut pentru ziarul Krasnaya Zvezda („Sistemele laser au intrat în funcțiune, care fac posibilă dezarmarea unui potențial inamic și lovirea tuturor obiectelor care servesc drept țintă pentru fasciculul laser al acestui sistem. Oamenii noștri de știință nucleari au învățat să concentreze energia necesară pentru a învinge armele corespunzătoare ale inamicului practic în câteva momente, în doar câteva fracțiuni de secundă ), putem spune că Peresvet BLK este echipat nu cu un mic -reactor nuclear de dimensiuni care alimentează laserul cu electricitate, dar cu un reactor laser, în care energia de fisiune este transformată direct în radiație laser.

Îndoiala este ridicată doar de propunerea menționată mai sus de a plasa Peresvet BLK în avion. Indiferent de modul în care asigurați fiabilitatea aeronavei de transport, există întotdeauna riscul unui accident și al unui accident de avion cu împrăștierea ulterioară a materialelor radioactive. Cu toate acestea, este posibil să existe modalități de a preveni răspândirea materialelor radioactive atunci când purtătorul cade. Da, și avem deja un reactor zburător într-o rachetă de croazieră, petrelul.

Pe baza celor de mai sus, se poate presupune că probabilitatea de implementare a Peresvet BLK în versiunea 3 pe baza unui laser pompat nuclear poate fi estimată ca mare

Nu se știe dacă laserul instalat este pulsat sau continuu. În al doilea caz, timpul de funcționare continuă a laserului și pauzele care trebuie efectuate între modurile de funcționare sunt discutabile. Sperăm că Peresvet BLK are un reactor laser continuu, al cărui timp de funcționare este limitat doar de furnizarea de agent frigorific sau nu este limitat dacă răcirea este asigurată în alt mod.

În acest caz, puterea optică de ieșire a Peresvet BLK poate fi estimată în intervalul 1-3 MW cu perspectiva creșterii la 5-10 MW. Este greu să loviți un focos nuclear chiar și cu un astfel de laser, dar o aeronavă, inclusiv un vehicul aerian fără pilot sau o rachetă de croazieră este destul de bună. De asemenea, este posibil să se asigure înfrângerea aproape oricărei nave spațiale neprotejate pe orbite joase și, eventual, să se deterioreze elementele sensibile ale navelor spațiale pe orbite superioare.

Astfel, prima țintă pentru Peresvet BLK ar putea fi elementele optice sensibile ale sateliților americani de avertizare a atacurilor cu rachete, care pot acționa ca element de apărare antirachetă în cazul unei lovituri surpriză de dezarmare a SUA.

concluzii

După cum am spus la începutul articolului, există un număr destul de mare de modalități de a obține radiații laser. În plus față de cele discutate mai sus, există și alte tipuri de lasere care pot fi utilizate eficient în afaceri militare, de exemplu, un laser cu electroni liberi, în care este posibil să se varieze lungimea de undă pe o gamă largă de până la radiații de raze X moi. și care are nevoie doar de multă energie electrică.emis de un reactor nuclear de dimensiuni mici. Un astfel de laser este dezvoltat activ în interesul Marinei SUA. Cu toate acestea, utilizarea unui laser cu electroni liberi în Peresvet BLK este puțin probabilă, deoarece în prezent nu există practic informații despre dezvoltarea laserelor de acest tip în Rusia, în afară de participarea în Rusia la programul european de radiografie fără raze X. laser electronic.

Este necesar să înțelegem că evaluarea probabilității utilizării uneia sau aceleiași soluții în Peresvet BLK este dată mai degrabă condiționat: prezența doar a informațiilor indirecte obținute din surse deschise nu permite formularea de concluzii cu un grad ridicat de fiabilitate.