BLK "Peresvet": hogyan működik az orosz lézerkard?

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

Megalakulásuk óta a lézereket olyan fegyvereknek tekintik, amelyek forradalmasíthatják a harcot. A 20. század közepe óta a lézerek a sci-fi filmek szerves részévé váltak, szuperkatonák fegyverei és csillagközi hajók.

A gyakorlatban gyakran előforduló nagy teljesítményű lézerek fejlesztése azonban nagy technikai nehézségekbe ütközött, amelyek oda vezettek, hogy a katonai lézerek eddigi fő résévé a felderítési, célzási és célkijelölő rendszerekben való felhasználásuk vált. Ennek ellenére a harci lézerek létrehozására irányuló munka a világ vezető országaiban gyakorlatilag nem állt le, a lézerfegyverek új generációinak létrehozására irányuló programok egymást váltották fel.

Korábban megvizsgáltuk a lézerek fejlesztésének és a lézerfegyverek létrehozásának egyes állomásait, valamint a légierő lézerfegyvereinek, a szárazföldi erők lézerfegyvereinek és a légvédelemnek a fejlesztési szakaszait és jelenlegi helyzetét., lézerfegyverek a haditengerészet számára. Jelenleg a lézerfegyverek létrehozására irányuló programok intenzitása a különböző országokban olyan magas, hogy már nem kétséges, hogy hamarosan megjelennek a csatatéren. És nem lesz olyan egyszerű megvédeni magát a lézerfegyverektől, mint egyesek gondolják, legalábbis ezüsttel biztosan nem lehet.

Ha közelebbről megvizsgálja a lézerfegyverek külföldi országokban történő fejlesztését, észre fogja venni, hogy a javasolt modern lézerrendszerek többsége szálas és szilárdtestlézerek alapján valósul meg. Ráadásul ezeket a lézerrendszereket többnyire taktikai problémák megoldására tervezték. Kimenő teljesítményük jelenleg 10 kW-tól 100 kW-ig terjed, de a jövőben akár 300-500 kW-ra is növelhető. Oroszországban gyakorlatilag nincs információ a taktikai osztályú harci lézerek létrehozásával kapcsolatos munkáról, az alábbiakban fogunk beszélni ennek okairól.

2018. március 1-jén Vlagyimir Putyin orosz elnök a Szövetségi Nemzetgyűléshez intézett üzenete során számos más áttörést jelentő fegyverrendszerrel együtt bejelentette a Peresvet lézerharci komplexumot (BLK), amelynek mérete és rendeltetése felhasználása stratégiai problémák megoldására.

A Peresvet komplexumot a titok fátyla övezi. Más, legújabb fegyvertípusok ("Tőr", "Avangard", "Zircon", "Poszeidon" komplexumok) jellemzőit valamilyen szinten hangoztatták, ami részben lehetővé teszi céljuk és hatékonyságuk megítélését. A Peresvet lézerkomplexumról ugyanakkor konkrét információt nem közöltek: sem a telepített lézer típusát, sem az energiaforrást. Ennek megfelelően a komplexum kapacitásáról nincs információ, ami viszont nem engedi megérteni valós adottságait és a számára kitűzött célokat és célkitűzéseket.

A lézersugárzást több tucat, sőt akár százféle módon lehet elérni. Tehát milyen módszert alkalmaznak a lézersugárzás megszerzésére a legújabb orosz BLK "Peresvet"-ben? A kérdés megválaszolásához megvizsgáljuk a Peresvet BLK különféle verzióit, és felmérjük azok megvalósításának valószínűségét.

Az alábbi információk a szerző feltételezései, amelyek az interneten közzétett nyílt forrásokból származó információkon alapulnak.

BLK "Peresvet". 1. végrehajtási szám. Szálas, szilárdtest- és folyékony lézerek

Mint fentebb említettük, a lézerfegyverek létrehozásának fő tendenciája a száloptikán alapuló komplexek fejlesztése. Miért történik ez? Mert a szálas lézeren alapuló lézerberendezések teljesítménye egyszerűen méretezhető. Egy 5-10 kW-os modulcsomag használatával 50-100 kW teljesítményű sugárzást érhet el a kimeneten.

Megvalósítható-e a Peresvet BLK ezen technológiák alapján? Nagy a valószínűsége annak, hogy nem. Ennek fő oka, hogy a peresztrojka éveiben Oroszországból "menekült" a szálas lézerek vezető fejlesztője, az IRE-Polyus Tudományos és Műszaki Egyesület, amely alapján megalakult az IPG Photonics Corporation transznacionális nagyvállalat, amelyet bejegyeztek. az USA-ban, és ma már világelső az iparágban.nagy teljesítményű szálas lézerek. A nemzetközi üzleti élet és az IPG Photonics Corporation fő bejegyzési helye azt jelenti, hogy szigorúan betartja az Egyesült Államok jogszabályait, ami a jelenlegi politikai helyzetre tekintettel nem jelenti a kritikus technológiák Oroszországba történő átadását, amelyek természetesen magukban foglalják a magas színvonalú technológia létrehozására szolgáló technológiákat is. teljesítménylézerek.

Fejleszthetnek-e szálas lézereket Oroszországban más szervezetek? Talán, de nem valószínű, vagy ha ezek alacsony teljesítményű termékek. A szálas lézerek jövedelmező kereskedelmi termék, ezért a nagy teljesítményű hazai szálas lézerek hiánya a piacon valószínűleg ezek tényleges hiányát jelzi.

Hasonló a helyzet a szilárdtestlézerekkel is. Ezek között feltehetően szakaszos megoldást nehezebb megvalósítani, ennek ellenére lehetséges, és külföldön ez a második legelterjedtebb megoldás a szálas lézerek után. Az Oroszországban gyártott nagy teljesítményű ipari szilárdtestlézerekről nem találtak információt. Az RFNC-VNIIEF (ILFI) Lézerfizikai Kutatóintézetben szilárdtestlézerekkel kapcsolatos munkálatok folynak, így elméletileg a Peresvet BLK-ba szilárdtest lézer is beépíthető, de a gyakorlatban ez nem valószínű, hiszen a kezdetekben. nagy valószínűséggel kompaktabb lézerfegyverminták jelennének meg vagy kísérleti létesítmények.

A folyékony lézerekről még kevesebb az információ, bár van információ arról, hogy folyékony hadviselési lézert fejlesztenek (kifejlesztették, de elutasították?) Az USA-ban a HELLADS program (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Defense) keretében nagy energiájú folyékony lézeren alapuló rendszer"). A folyékony lézereknek feltehetően megvan az az előnyük, hogy képesek hűteni, de a szilárdtestlézerekhez képest kisebb a hatásfok (hatékonyság).

2017-ben információ jelent meg a Polyus Kutatóintézet számára a kutatási munka (K+F) szerves részét képező pályázat kiírásáról, melynek célja egy mobil lézerkomplexum létrehozása a kisméretű pilóta nélküli légijárművek (UAV) elleni küzdelemre nappali, ill. alkonyati körülmények. A komplexumnak egy nyomkövető rendszerből és célrepülési útvonalak kialakításából kell állnia, biztosítva a célmegjelölést a lézersugárzás irányítórendszeréhez, melynek forrása egy folyékony lézer lesz. Érdekes a folyékony lézer létrehozására vonatkozó munkanyilatkozatban meghatározott követelmény, és egyben a szálas teljesítményű lézer jelenlétére vonatkozó követelmény a komplexumban. Vagy nyomtatási hibáról van szó, vagy egy szálban folyékony aktív közeget tartalmazó új típusú szálas lézert fejlesztettek ki (kifejlesztettek), amely egyesíti a folyékony lézer előnyeit a hűtés kényelmét és a szálas lézer előnyeit az emitter kombinálásában. csomagokat.

A szálas, szilárdtest- és folyékony lézerek fő előnyei a kompaktságuk, a teljesítmény tételes növelésének lehetősége és a különféle fegyverosztályokba való könnyű integrálhatóság. Mindez eltér a BLK „Peresvet” lézertől, amelyet egyértelműen nem univerzális modulként, hanem „egy céllal, egyetlen koncepció szerint” készült megoldásként fejlesztettek ki. Ezért a szálas, szilárdtest- és folyékony lézereken alapuló BLK "Peresvet" 1. verzióban való megvalósításának valószínűsége alacsonynak értékelhető.

BLK "Peresvet". 2. végrehajtási szám. Gázdinamikus és kémiai lézerek

A gázdinamikus és kémiai lézerek elavult megoldásnak tekinthetők. Legfőbb hátrányuk, hogy a reakció fenntartásához szükséges nagyszámú fogyó komponensre van szükség, amely biztosítja a lézersugárzás fogadását. Ennek ellenére a kémiai lézerek voltak a leginkább kifejlesztettek a XX. század 70-es és 80-as éveiben.

Nyilvánvalóan a Szovjetunióban és az USA-ban először sikerült 1 megawatt feletti folyamatos sugárzási teljesítményt elérni gázdinamikus lézereken, amelyek működése a szuperszonikus sebességgel mozgó felhevült gáztömegek adiabatikus hűtésén alapul.

A Szovjetunióban a 20. század 70-es éveinek közepe óta az Il-76MD repülőgép alapján egy A-60 légi lézerkomplexumot fejlesztettek ki, feltehetően RD0600 lézerrel vagy annak analógjával. Kezdetben a komplexumot az automatikus sodródó léggömbök elleni küzdelemre szánták. Fegyverként a Khimavtomatika Tervező Iroda (KBKhA) által kifejlesztett, megawatt osztályú folyamatos gázdinamikus CO lézert kellett beszerelni. A tesztek részeként GDT próbapadi mintacsaládot hoztak létre 10-600 kW sugárzási teljesítménnyel. A GDT hátránya a hosszú, 10,6 μm-es sugárzási hullámhossz, amely a lézersugár nagy diffrakciós divergenciáját biztosítja.

Még nagyobb sugárzási teljesítményt értek el a deutérium-fluorid alapú kémiai lézerekkel és az oxigén-jód (jód) lézerekkel (COIL). Konkrétan az Egyesült Államokban a Stratégiai Védelmi Kezdeményezés (SDI) program keretében több megawatt teljesítményű, deutérium-fluorid alapú kémiai lézert hoztak létre, az Egyesült Államok Nemzeti Ballisztikus Rakéta Elleni Védekezésének (NMD) keretében.) program, a Boeing ABL (AirBorne Laser) légiközlekedési komplexum 1 megawatt nagyságrendű oxigén-jód lézerrel.

A VNIIEF megalkotta és tesztelte a világ legerősebb impulzusos kémiai lézerét a fluor hidrogénnel (deutérium) való reakciójára, kifejlesztett egy ismétlődő impulzusú lézert impulzusonként több kJ sugárzási energiával, 1–4 Hz-es impulzusismétlési rátával, és a diffrakciós határhoz közeli sugárzási divergencia és körülbelül 70%-os hatásfok (a lézereknél elért legmagasabb).

Az 1985 és 2005 közötti időszakban. fluor hidrogénnel (deutérium) való nem láncreakciójára fejlesztették ki a lézereket, ahol fluortartalmú anyagként az elektromos kisülésben disszociáló kén-hexafluorid SF6-ot (fotodisszociációs lézer?) alkalmazták. A lézer ismétlődő impulzusos üzemmódban történő hosszú távú és biztonságos működése érdekében a munkakeverék cseréjének zárt ciklusával rendelkező berendezéseket hoztak létre. Megjelenik a diffrakciós határhoz közeli sugárzási divergencia, akár 1200 Hz-es impulzusismétlési sebesség és több száz watt átlagos sugárzási teljesítmény elérésének lehetősége.

A gázdinamikus és kémiai lézerek jelentős hátránnyal rendelkeznek, a legtöbb megoldásnál gondoskodni kell a sokszor drága és mérgező komponensekből álló „lőszer” készlet pótlásáról. A lézer működéséből származó kipufogógázok tisztítása is szükséges. Általánosságban elmondható, hogy a gázdinamikus és kémiai lézereket nehéz hatékony megoldásnak nevezni, ezért a legtöbb ország áttért a szálas, szilárdtest- és folyékony lézerek fejlesztésére.

Ha a fluor és deutérium nem láncreakcióján alapuló lézerről beszélünk, amely elektromos kisülésben disszociál, a munkakeverék cseréjének zárt ciklusával, akkor 2005-ben körülbelül 100 kW teljesítményt kaptunk, nem valószínű, hogy ezúttal megawattos szintre hozhatták őket.

A BLK "Peresvet" tekintetében a gázdinamikus és kémiai lézer rászerelésének kérdése meglehetősen ellentmondásos. Egyrészt Oroszországban jelentős fejlesztések vannak ezekben a lézerekben. Az interneten információ jelent meg az A 60 - A 60M repülési komplexum 1 MW-os lézerrel továbbfejlesztett változatának fejlesztéséről. Azt is mondják, hogy a „Peresvet” komplexumot repülőgép-hordozón helyezték el, ami ugyanannak az éremnek a második oldala lehet. Vagyis eleinte egy gázdinamikus vagy kémiai lézerre épülő, erősebb földi komplexumot készíthettek volna, most pedig a kitaposott pályát követve egy repülőgép-hordozóra szerelik fel.

A "Peresvet" létrehozását a sarov-i nukleáris központ szakemberei végezték, az Orosz Szövetségi Nukleáris Központban - Összoroszország Kísérleti Fizikai Kutatóintézetében (RFNC-VNIIEF), a már említett Lézerfizikai Kutatóintézetben, amely, többek között gázdinamikus és oxigén-jód lézereket fejleszt …

Másrészt, bármit is mondjunk, a gázdinamikus és kémiai lézerek elavult műszaki megoldások. Emellett aktívan keringenek az információk a Peresvet BLK-ban a lézer meghajtására szolgáló nukleáris energiaforrás jelenlétéről, Sarovban pedig inkább a legújabb, áttörést jelentő technológiák létrehozásával foglalkoznak, amelyek gyakran az atomenergiához kapcsolódnak.

A fentiek alapján feltételezhető, hogy a Peresvet BLK megvalósításának valószínűsége a 2. számú kivitelezésben a gázdinamikus és kémiai lézerek alapján közepesre becsülhető

Nukleáris pumpás lézerek

Az 1960-as évek végén a Szovjetunióban megkezdődött a nagy teljesítményű nukleáris pumpás lézerek létrehozása. Eleinte a VNIIEF, I. A. E. Kurchatov és a Moszkvai Állami Egyetem Atommagfizikai Kutatóintézete. Aztán csatlakoztak hozzájuk a MEPhI, a VNIITF, az IPPE és más központok tudósai. 1972-ben a VNIIEF gerjesztette hélium és xenon keverékét uránhasadási töredékekkel egy VIR 2 pulzáló reaktor segítségével.

1974-1976-ban. kísérleteket végeznek a TIBR-1M reaktorban, amelyben a lézersugárzás teljesítménye körülbelül 1-2 kW volt. 1975-ben a VIR-2 impulzusreaktor bázisán egy kétcsatornás LUNA-2 lézeres installációt fejlesztettek ki, amely 2005-ben is üzemelt, és elképzelhető, hogy jelenleg is működik. 1985-ben a LUNA-2M létesítményben a világon először pumpáltak neonlézert.

Az 1980-as évek elején a VNIIEF tudósai egy folyamatos üzemmódban működő nukleáris lézerelem létrehozására kifejlesztettek és legyártottak egy 4 csatornás LM-4 lézermodult. A rendszert a BIGR reaktorból származó neutronáram gerjeszti. A generálás időtartamát a reaktor besugárzási impulzusának időtartama határozza meg. A világon először mutatták be a gyakorlatban a cw lézerezést nukleáris pumpás lézerekben, illetve a keresztirányú gázkeringtetés módszerének hatékonyságát. A lézer sugárzási teljesítménye körülbelül 100 W volt.

2001-ben az LM-4 egységet korszerűsítették, és az LM-4M / BIGR elnevezést kapta. A többelemes nukleáris lézeres berendezés folyamatos üzemmódban történő működését a létesítmény 7 éves konzerválása után, optikai és fűtőelemek cseréje nélkül mutatták be. Az LM-4 létesítmény egy lézerreaktor (RL) prototípusának tekinthető, amely minden tulajdonságával rendelkezik, kivéve az önfenntartó nukleáris láncreakció lehetőségét.

2007-ben az LM-4 modul helyett üzembe helyezték az LM-8 nyolccsatornás lézermodult, amelyben négy és két lézercsatorna egymás utáni kiegészítését biztosították.

A lézerreaktor egy autonóm eszköz, amely egyesíti a lézerrendszer és az atomreaktor funkcióit. A lézerreaktor aktív zónája egy meghatározott számú lézercella halmaza, amelyek meghatározott módon vannak elhelyezve egy neutronmoderátor mátrixban. A lézercellák száma száztól több ezerig terjedhet. Az urán teljes mennyisége 5-7 kg és 40-70 kg között mozog, lineáris mérete 2-5 m.

A VNIIEF-nél előzetes becslések készültek a 100 kW-tól kezdődően, a másodperc töredékétől a folyamatos üzemmódig működő lézerreaktorok különböző változatainak fő energia-, nukleáris-fizikai, műszaki és működési paramétereire. Az indításoknál a reaktormagban hőfelhalmozódó lézerreaktorokat vettük figyelembe, amelyek időtartamát a zóna megengedett felfűtése (hőkapacitás-radar) és a zónán kívüli hőenergia eltávolításával járó folyamatos radarokat korlátozza.

Egy 1 MW nagyságrendű lézerteljesítményű lézerreaktornak feltehetően körülbelül 3000 lézercellát kell tartalmaznia.

Oroszországban a nukleáris pumpás lézerekkel kapcsolatos intenzív munkát nemcsak a VNIIEF-nél, hanem az Orosz Föderáció Állami Tudományos Központjának Szövetségi Állami Egységes Vállalatánál is - A. I. nevével fémjelzett Fizikai és Energiamérnöki Intézetben is végezték. Leipunsky”, amint azt az RU 2502140 számú szabadalom is bizonyítja a „hasadási töredékek általi közvetlen szivattyúzással rendelkező reaktor-lézeres berendezés” létrehozására.

Az Orosz Föderáció Állami Kutatóközpontjának szakemberei, az IPPE kifejlesztették egy impulzusos reaktor-lézerrendszer energiamodelljét - egy nukleáris pumpás optikai kvantumerősítőt (OKUYAN).

Emlékeztetve Jurij Boriszov orosz védelmi miniszter-helyettesnek a Krasznaja Zvezda újságnak adott tavalyi interjújában tett kijelentésére („Szolgálatba léptek a lézerrendszerek, amelyek lehetővé teszik a potenciális ellenség lefegyverzését és minden olyan tárgy eltalálását, amelyek célpontként szolgálnak Ennek a rendszernek a lézersugara. Atomtudósaink megtanulták az ellenség megfelelő fegyvereinek leküzdéséhez szükséges energiát gyakorlatilag pillanatok alatt, a másodperc töredékei alatt koncentrálni ), elmondhatjuk, hogy a Peresvet BLK nem kis -méretű atomreaktor, amely a lézert árammal táplálja, de lézerreaktorral, amelyben a hasadási energia közvetlenül lézersugárzássá alakul.

Kétséget csak felvet az a már említett javaslat, hogy a Peresvet BLK-t helyezzék el a gépen. Bárhogyan is biztosítja a hordozó repülőgép megbízhatóságát, mindig fennáll a baleset és a repülőgép-baleset veszélye, amely radioaktív anyagok szétszóródásával jár. Lehetséges azonban, hogy vannak módok a radioaktív anyagok terjedésének megakadályozására, amikor a hordozó leesik. Igen, és már van egy repülő reaktorunk egy cirkálórakétában, a petrelben.

A fentiek alapján feltételezhető, hogy a Peresvet BLK 3-as verziójának nukleáris pumpás lézeren alapuló megvalósításának valószínűsége magasra becsülhető

Nem ismert, hogy a telepített lézer impulzusos vagy folyamatos. A második esetben megkérdőjelezhető a lézer folyamatos működési ideje és az üzemmódok közötti szünetek. Remélhetőleg a Peresvet BLK folyamatos lézerreaktorral rendelkezik, melynek működési idejét csak a hűtőközeg betáplálása korlátozza, illetve nem korlátozza, ha a hűtést más módon biztosítják.

Ebben az esetben a Peresvet BLK kimenő optikai teljesítménye 1-3 MW tartományba becsülhető, 5-10 MW-ra való növekedéssel. Egy ilyen lézerrel is aligha lehet nukleáris robbanófejet eltalálni, de egy repülőgépet, beleértve a pilóta nélküli légijárművet, vagy egy cirkálórakétát, az igen. Szinte minden védtelen űreszköz legyőzése alacsony pályán biztosítható, magasabb pályán pedig esetleg károsodnak az űrhajók érzékeny elemei.

Így a Peresvet BLK első célpontja az amerikai rakétatámadásra figyelmeztető műholdak érzékeny optikai elemei lehetnek, amelyek rakétavédelmi elemként működhetnek egy amerikai meglepetésszerű hatástalanító csapás esetén.

következtetéseket

Amint azt a cikk elején mondtuk, meglehetősen sok módja van a lézersugárzás megszerzésének. A fent tárgyaltakon kívül léteznek más típusú lézerek is, amelyek hatékonyan használhatók katonai ügyekben, ilyen például a szabadelektron lézer, amelynél a hullámhossz széles tartományban változtatható egészen a lágy röntgensugárzásig. és aminek csak sok elektromos energiára van szüksége.egy kis méretű atomreaktor adta ki. Egy ilyen lézert aktívan fejlesztenek az amerikai haditengerészet érdekében. A szabad elektronlézer alkalmazása azonban a Peresvet BLK-ban nem valószínű, mivel jelenleg gyakorlatilag nincs információ az ilyen típusú lézerek oroszországi fejlesztéséről, eltekintve az oroszországi részvételtől az európai röntgenmentes programban. elektronlézer.

Meg kell érteni, hogy a Peresvet BLK-ban ennek vagy annak a megoldásnak a valószínűségének értékelése meglehetősen feltételesen történik: csak a nyílt forrásokból nyert közvetett információk jelenléte nem teszi lehetővé a nagyfokú megbízhatóságú következtetések megfogalmazását.