BLK "Peresvet": miten venäläinen lasermiekka toimii?

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Lasereja on alusta asti pidetty aseina, jotka voivat mullistaa taistelun. 1900-luvun puolivälistä lähtien lasereista on tullut olennainen osa science fiction -elokuvia, supersotilaiden aseita ja tähtienvälisiä aluksia.

Kuitenkin, kuten käytännössä usein tapahtuu, suuritehoisten lasereiden kehittäminen kohtasi suuria teknisiä vaikeuksia, jotka ovat johtaneet siihen, että tähän asti sotilaallisten lasereiden päärakoiksi on muodostunut niiden käyttö tiedustelu-, tähtäys- ja kohdemerkintäjärjestelmissä. Siitä huolimatta työ taistelulaserien luomiseksi maailman johtavissa maissa ei käytännössä pysähtynyt, uusien laseraseiden sukupolvien luomisohjelmat korvasivat toisensa.

Aiemmin olemme tarkastelleet joitain laserien kehittämisen ja laseraseiden luomisen vaiheita sekä ilmavoimien laseraseiden, maavoimien laseraseiden ja ilmapuolustuksen kehitysvaiheita ja nykytilannetta., laseraseita laivastolle. Tällä hetkellä laseraseiden luomiseen liittyvien ohjelmien intensiteetti eri maissa on niin korkea, että ei ole enää epäilystäkään niiden pian ilmestymisestä taistelukentälle. Ja se ei ole niin helppoa suojautua laseraseista kuin jotkut luulevat, ainakaan hopealla se ei varmasti ole mahdollista.

Jos tarkastellaan tarkkaan laseraseiden kehitystä ulkomailla, huomaat, että suurin osa ehdotetuista nykyaikaisista laserjärjestelmistä on toteutettu kuitu- ja solid-state lasereiden pohjalta. Lisäksi suurimmaksi osaksi nämä laserjärjestelmät on suunniteltu ratkaisemaan taktisia ongelmia. Niiden lähtöteho vaihtelee tällä hetkellä 10 kW:sta 100 kW:iin, mutta tulevaisuudessa se voidaan nostaa 300-500 kW:iin. Venäjällä ei käytännössä ole tietoa taktisen luokan taistelulaserien luomisesta, puhumme syistä, miksi tämä tapahtuu alla.

Venäjän presidentti Vladimir Putin ilmoitti 1. maaliskuuta 2018 liittokokoukselle lähettämässään viestissä useiden muiden läpimurtoasejärjestelmien ohella Peresvet-lasertaistelukompleksista (BLK), jonka koko ja käyttötarkoitus viittaavat. sen käyttö strategisten ongelmien ratkaisemiseen.

Peresvet-kompleksia ympäröi salaisuuden verho. Muiden uusimpien aseiden ominaisuudet (kompleksit "Dagger", "Avangard", "Zircon", "Poseidon") esitettiin tavalla tai toisella, mikä osittain antaa meille mahdollisuuden arvioida niiden tarkoitusta ja tehokkuutta. Samaan aikaan Peresvet-laserkompleksista ei annettu erityisiä tietoja: ei asennetun laserin tyyppiä eikä sen energialähdettä. Näin ollen kompleksin kapasiteetista ei ole tietoa, mikä puolestaan ei anna meidän ymmärtää sen todellisia kykyjä ja sille asetettuja tavoitteita ja tavoitteita.

Lasersäteilyä voidaan saada kymmenillä, ehkä jopa sadoilla tavoilla. Joten mikä menetelmä lasersäteilyn saamiseksi on toteutettu uusimmassa venäläisessä BLK:ssa "Peresvet"? Kysymykseen vastaamiseksi harkitsemme Peresvet BLK:n eri versioita ja arvioimme niiden toteuttamisen todennäköisyyden.

Alla olevat tiedot ovat kirjoittajan oletuksia, jotka perustuvat Internetiin lähetetyistä avoimista lähteistä saatuihin tietoihin.

BLK "Peresvet". Toteutus numero 1. Kuitu-, kiinteä- ja nestelaserit

Kuten edellä mainittiin, päätrendi laseraseiden luomisessa on kuituoptiikkaan perustuvien kompleksien kehittäminen. Miksi tämä tapahtuu? Koska kuitulasereihin perustuvien laserasennuksien tehoa on helppo skaalata. Käytä 5-10 kW:n moduulipakettia lähdössä, jonka teho on 50-100 kW.

Voidaanko Peresvet BLK toteuttaa näiden teknologioiden pohjalta? On erittäin todennäköistä, että se ei ole. Pääsyynä tähän on se, että perestroikan vuosina johtava kuitulaserien kehittäjä, tieteellinen ja tekninen yhdistys IRE-Polyus "pakoi" Venäjältä, jonka pohjalta syntyi ylikansallinen korporaatio IPG Photonics Corporation, rekisteröity. USA:ssa ja on nyt alan maailman johtava suuritehoiset kuitulaserit. Kansainvälinen liiketoiminta ja IPG Photonics Corporationin päärekisteröintipaikka edellyttävät sen tiukkaa tottelemista Yhdysvaltain lainsäädännölle, mikä nykyisessä poliittisessa tilanteessa ei tarkoita kriittisten teknologioiden siirtoa Venäjälle, mikä tietysti sisältää teknologioita korkean tason luomiseen. teholaserit.

Voivatko muut organisaatiot kehittää kuitulasereita Venäjällä? Ehkä, mutta epätodennäköistä, tai vaikka nämä ovat alhaisen tehon tuotteita. Kuitulaserit ovat kannattava kaupallinen tuote, joten suurtehoisten kotimaisten kuitulaserien puuttuminen markkinoilla on todennäköisesti merkki niiden todellisesta puuttumisesta.

Tilanne on samanlainen solid-state lasereiden kanssa. Oletettavasti eräratkaisun toteuttaminen niiden joukossa on vaikeampaa, mutta se on mahdollista, ja ulkomailla tämä on kuitulaserien jälkeen toiseksi yleisin ratkaisu. Tietoa Venäjällä valmistetuista suuritehoisista teollisista solid-state lasereista ei löytynyt. Laserfysiikan tutkimusinstituutissa RFNC-VNIIEF (ILFI) tehdään töitä solid-state lasereiden parissa, joten teoriassa solid-state laser voidaan asentaa Peresvet BLK:hen, mutta käytännössä tämä on epätodennäköistä, koska alussa. kompaktimpia näytteitä laseraseista todennäköisesti ilmestyisi tai kokeellisia asennuksia.

Nestemäisistä lasereista on vielä vähemmän tietoa, vaikka on tietoa, että nestemäistä sodankäyntilaseria kehitetään (kehitettiinkö se, mutta hylättiinkö?) Yhdysvalloissa HELLADS-ohjelman (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Defense" järjestelmä, joka perustuu korkean energian nestemäiseen laseriin"). Oletettavasti nestemäisillä lasereilla on se etu, että ne pystyvät jäähdyttämään, mutta alhaisempi hyötysuhde (tehokkuus) verrattuna solid-state lasereihin.

Vuonna 2017 ilmestyi tietoa Polyuksen tutkimuslaitoksen jättämisestä tutkimustyön (T&K) olennaiseksi osaksi tarjouskilpailusta, jonka tarkoituksena on luoda liikkuva laserkompleksi pienten miehittämättömien ilma-alusten (UAV) torjuntaan päiväsaikaan ja hämäräolosuhteet. Kompleksin tulisi koostua seurantajärjestelmästä ja kohdelentopolkujen rakentamisesta, mikä tarjoaa kohdemerkinnän lasersäteilyn ohjausjärjestelmälle, jonka lähde on nestemäinen laser. Mielenkiintoinen on nestemäisen laserin luomista koskevassa työselosteessa määritelty vaatimus ja samalla vaatimus kuituteholaserin läsnäolosta kompleksissa. Joko kyseessä on painovirhe tai on kehitetty (kehitetty) uudenlainen kuitulaser, jossa on nestemäistä aktiivista väliainetta kuidussa, jossa yhdistyvät nestemäisen laserin edut jäähdytyksen mukavuuden suhteen ja kuitulaserin edut emitterin yhdistämisessä. paketteja.

Kuitu-, solid-state- ja nestelasereiden tärkeimmät edut ovat niiden kompaktisuus, mahdollisuus lisätä tehoa erässä ja helppo integroida eri aseluokkiin. Kaikki tämä on toisin kuin BLK "Peresvet" -laser, jota ei selvästikään kehitetty universaaliksi moduuliksi, vaan ratkaisuksi, joka on tehty "yhdellä tarkoituksella, yhden konseptin mukaan". Tästä syystä kuitu-, solid-state- ja nestelasereihin perustuvan BLK:n "Peresvet":n toteuttamisen todennäköisyys versiossa nro 1 voidaan arvioida alhaiseksi.

BLK "Peresvet". Toteutus numero 2. Kaasudynaamiset ja kemialliset laserit

Kaasudynaamisia ja kemiallisia lasereita voidaan pitää vanhentuneena ratkaisuna. Niiden suurin haittapuoli on tarve suurelle määrälle kuluvia komponentteja, jotka ovat välttämättömiä reaktion ylläpitämiseksi, mikä varmistaa lasersäteilyn vastaanottamisen. Siitä huolimatta kemialliset laserit kehitettiin eniten XX vuosisadan 70-80-luvun kehityksessä.

Ilmeisesti ensimmäistä kertaa yli 1 megawatin jatkuvat säteilytehot saatiin Neuvostoliitossa ja USA:ssa kaasudynaamisilla lasereilla, joiden toiminta perustuu yliääninopeudella liikkuvien kuumennettujen kaasumassojen adiabaattiseen jäähdytykseen.

Neuvostoliitossa 1970-luvun puolivälistä lähtien Il-76MD-lentokoneen pohjalta kehitettiin ilmassa oleva laserkompleksi A-60, joka oli oletettavasti aseistettu RD0600-laseerilla tai sen analogilla. Aluksi kompleksi oli tarkoitettu taistelemaan automaattisesti ajautuvia ilmapalloja vastaan. Aseena oli tarkoitus asentaa Khimavtomatika Design Bureaun (KBKhA) kehittämä megawattiluokan jatkuva kaasudynaaminen CO-laser. Osana testejä luotiin GDT-penkkinäytteiden perhe, jonka säteilyteho on 10 - 600 kW. GDT:n haittoja ovat pitkä 10,6 μm:n säteilyaallonpituus, mikä saa aikaan lasersäteen suuren diffraktiohajonnan.

Vielä suurempia säteilytehoja saatiin deuteriumfluoridiin perustuvilla kemiallisilla lasereilla ja happi-jodilasereilla (COIL). Erityisesti Yhdysvalloissa Strategic Defense Initiative (SDI) -ohjelman puitteissa luotiin deuteriumfluoridiin perustuva kemiallinen laser, jonka teho on useita megawatteja; Yhdysvaltain kansallisen ballistisen ohjuspuolustusjärjestelmän (NMD) puitteissa.) -ohjelma, Boeing ABL (AirBorne Laser) -ilmailukompleksi happi-jodilaserilla, jonka teho on noin 1 megawatti.

VNIIEF on luonut ja testannut maailman tehokkaimman pulssikemiallisen laserin fluorin ja vedyn (deuteriumin) reaktioon, kehittänyt toistuvasti pulssillisen laserin, jonka säteilyenergia on useita kJ pulssia kohden, pulssin toistotaajuus 1–4 Hz ja säteilydivergentti lähellä diffraktiorajaa ja hyötysuhde noin 70 % (korkein laserilla saavutettu).

Vuosina 1985-2005. laserit kehitettiin fluorin ei-ketjureaktioon vedyn kanssa (deuterium), jossa fluoria sisältävänä aineena käytettiin sähköpurkauksessa dissosioituvaa rikkiheksafluoridia SF6 (fotodissosiaatiolaser?). Laserin pitkäaikaisen ja turvallisen toiminnan varmistamiseksi toistuvassa pulssitilassa on luotu asennuksia, joissa on suljettu työseoksen vaihtosykli. Kuvassa on mahdollisuus saada diffraktiorajaa lähellä oleva säteilydivergenssi, pulssin toistotaajuus jopa 1200 Hz ja useiden satojen wattien keskimääräinen säteilyteho.

Kaasudynaamisilla ja kemiallisilla lasereilla on merkittävä haittapuoli, useimmissa ratkaisuissa on tarpeen varmistaa "ammusten" varaston täydentäminen, joka usein koostuu kalliista ja myrkyllisistä komponenteista. Myös laserin toiminnasta aiheutuvat pakokaasut on puhdistettava. Yleisesti ottaen kaasudynaamisia ja kemiallisia lasereita on vaikea kutsua tehokkaaksi ratkaisuksi, minkä vuoksi useimmat maat ovat siirtyneet kehittämään kuitu-, solid-state- ja nestemäisiä lasereita.

Jos puhumme laserista, joka perustuu fluorin ei-ketjureaktioon deuteriumin kanssa, joka dissosioituu sähköpurkauksessa, suljetulla työseoksen vaihtosyklillä, niin vuonna 2005 saatiin noin 100 kW tehoja, on epätodennäköistä, että aikana tällä kertaa ne voitaisiin nostaa megawattitasolle.

Mitä tulee BLK "Peresvet", kaasudynaamisen ja kemiallisen laserin asentaminen siihen on melko kiistanalainen. Toisaalta näissä lasereissa on tapahtunut merkittävää kehitystä Venäjällä. Internetissä ilmestyi tietoa A 60 - A 60M -ilmailukompleksin parannetun version kehittämisestä 1 MW laserilla. Sanotaan myös "Peresvet" -kompleksin sijoittamisesta lentotukialukselle ", joka voi olla saman mitalin toinen puoli. Toisin sanoen aluksi he olisivat voineet tehdä tehokkaamman maakompleksin, joka perustuu kaasudynaamiseen tai kemialliseen laseriin, ja nyt umpikujaa seuraten asentaa se lentotukialukseen.

"Peresvetin" luomisen suorittivat Sarovin ydinkeskuksen asiantuntijat Venäjän liittovaltion ydinkeskuksessa - All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), jo mainitussa laserfysiikan tutkimuslaitoksessa, joka, kehittää muun muassa kaasudynaamisia ja happijodilasereita …

Toisaalta, sanotaanpa mitä tahansa, kaasudynaamiset ja kemialliset laserit ovat vanhentuneita teknisiä ratkaisuja. Lisäksi tietoa liikkuu aktiivisesti ydinenergialähteen läsnäolosta Peresvet BLK:ssa laserin tehostamiseksi, ja Sarovissa he ovat enemmän sitoutuneet uusimpien läpimurtotekniikoiden luomiseen, jotka liittyvät usein ydinenergiaan.

Edellä esitetyn perusteella voidaan olettaa, että Peresvet BLK:n toteuttamisen todennäköisyys toteutuksessa nro 2 kaasudynaamisten ja kemiallisten laserien perusteella voidaan arvioida kohtalaiseksi

Ydinpumpatut laserit

1960-luvun lopulla Neuvostoliitossa aloitettiin työ suuritehoisten ydinpumppaavien lasereiden luomiseksi. Aluksi VNIIEF, I. A. E. Kurchatov ja Moskovan valtionyliopiston ydinfysiikan tutkimuslaitos. Sitten heihin liittyivät tutkijat MEPhI:stä, VNIITF:stä, IPPE:stä ja muista keskuksista. Vuonna 1972 VNIIEF viritti heliumin ja ksenonin seoksen uraanin fissiofragmenttien kanssa käyttämällä VIR 2 -pulssireaktoria.

Vuosina 1974-1976. kokeita tehdään TIBR-1M-reaktorilla, jossa lasersäteilyteho oli noin 1-2 kW. Vuonna 1975 VIR-2-pulssireaktorin pohjalta kehitettiin kaksikanavainen laserlaitteisto LUNA-2, joka oli toiminnassa vielä vuonna 2005 ja on mahdollista, että se toimii edelleen. Vuonna 1985 LUNA-2M-laitoksessa pumpattiin ensimmäistä kertaa maailmassa neonlaseria.

1980-luvun alussa VNIIEF:n tutkijat kehittivät ja valmistivat 4-kanavaisen lasermoduulin LM-4 luodakseen jatkuvassa tilassa toimivan ydinlaserelementin. Järjestelmä virittyy BIGR-reaktorista tulevalla neutronivuolla. Tuotannon kesto määräytyy reaktorin säteilypulssin keston mukaan. Ensimmäistä kertaa maailmassa Cw-lasointi ydinpumppaavissa lasereissa esiteltiin käytännössä ja poikittaisen kaasunkierron menetelmän tehokkuus demonstroitiin. Lasersäteilyteho oli noin 100 W.

Vuonna 2001 LM-4-yksikköä päivitettiin ja se sai nimityksen LM-4M / BIGR. Monielementtisen ydinlaserlaitteen toiminta jatkuvassa tilassa osoitettiin 7 vuoden laitoksen konservoinnin jälkeen ilman optisia ja polttoaine-elementtejä vaihtamatta. LM-4-laitteistoa voidaan pitää laserreaktorin (RL) prototyyppinä, jolla on kaikki sen ominaisuudet, paitsi mahdollisuus itseään ylläpitävään ydinketjureaktioon.

Vuonna 2007 otettiin käyttöön LM-4-moduulin tilalle kahdeksankanavainen lasermoduuli LM-8, jossa toteutettiin neljän ja kahden laserkanavan peräkkäinen lisäys.

Laserreaktori on itsenäinen laite, joka yhdistää laserjärjestelmän ja ydinreaktorin toiminnot. Laserreaktorin aktiivinen vyöhyke on joukko tietyn määrän laserkennoja, jotka on asetettu tietyllä tavalla neutronimoderaattorimatriisiin. Laserkennojen lukumäärä voi vaihdella sadoista useisiin tuhansiin. Uraanin kokonaismäärä vaihtelee välillä 5-7 kg - 40-70 kg, lineaariset mitat 2-5 m.

VNIIEF:ssä tehtiin alustavia arvioita tärkeimmistä energia-, ydinfysikaalisista, teknisistä ja toimintaparametreista eri versioissa laserreaktoreista, joiden laserteho on vähintään 100 kW ja jotka toimivat sekunnin murto-osista jatkuvaan tilaan. Käsittelimme laukaisuissa laserreaktoreita, joissa on lämpöä kertyvä reaktorisydämeen, joiden kestoa rajoittaa sydämen sallittu kuumennus (lämpökapasiteettitutka) ja jatkuvaa tutkaa, jossa lämpöenergia poistetaan sydämen ulkopuolelta.

Oletettavasti laserreaktorissa, jonka laserteho on luokkaa 1 MW, tulisi sisältää noin 3000 laserkennoa.

Venäjällä ydinpumpattujen lasereiden intensiivistä työtä ei suoritettu vain VNIIEF:ssä, vaan myös liittovaltion yhtenäisyrityksessä "Venäjän federaation valtion tiedekeskus - Fysiikan ja energiatekniikan instituutti, joka on nimetty A. I. Leipunsky”, kuten patentti RU 2502140 todistaa "Reaktori-laser-asennuksen luomiseksi suoraan fissiofragmenttien avulla".

Venäjän federaation valtion tutkimuskeskuksen IPPE:n asiantuntijat ovat kehittäneet pulssireaktori-laserjärjestelmän energiamallin - ydinpumpatun optisen kvanttivahvistimen (OKUYAN).

Muistuttaen Venäjän apulaispuolustusministerin Juri Borisovin lausuntoa viime vuoden Krasnaja Zvezda -sanomalehden haastattelussa ("Laserjärjestelmät ovat tulleet palvelukseen, jotka mahdollistavat mahdollisen vihollisen riisumisen aseista ja osuvat kaikkiin esineisiin, jotka toimivat kohteena. Tämän järjestelmän lasersäde. Ydintutkijamme ovat oppineet keskittämään energiaa, joka tarvitaan vihollisen vastaavien aseiden päihittämiseen käytännössä hetkessä, sekunnin murto-osissa "), voimme sanoa, että Peresvet BLK ei ole varustettu pienellä -kokoinen ydinreaktori, joka syöttää laseria sähköllä, mutta jossa on laserreaktori, jossa fissioenergia muunnetaan suoraan lasersäteilyksi.

Epäilyjä herättää vain edellä mainittu ehdotus Peresvet BLK:n sijoittamisesta koneeseen. Huolimatta siitä, kuinka varmistat kantajalentokoneen luotettavuuden, on aina olemassa onnettomuuden ja lento-onnettomuuden vaara, jonka seurauksena radioaktiivisia aineita leviää. On kuitenkin mahdollista, että on olemassa keinoja estää radioaktiivisten aineiden leviäminen kantajan putoamisen yhteydessä. Kyllä, ja meillä on jo lentävä reaktori risteilyohjuksessa, petrelissä.

Edellä olevan perusteella voidaan olettaa, että Peresvet BLK:n versiossa 3 ydinpumpattavaan laseriin perustuvan toteutustodennäköisyys voidaan arvioida suureksi

Ei tiedetä, onko asennettu laser pulssi- vai jatkuvatoiminen. Toisessa tapauksessa laserin jatkuvan toiminnan aika ja toimintatilojen välillä suoritettavat tauot ovat kyseenalaisia. Toivottavasti Peresvet BLK:ssa on jatkuvatoiminen laserreaktori, jonka toiminta-aikaa rajoittaa vain kylmäaineen syöttö, tai ei rajoita, jos jäähdytys järjestetään jollain muulla tavalla.

Tässä tapauksessa Peresvet BLK:n optinen lähtöteho voidaan arvioida alueelle 1-3 MW, ja sen odotetaan nousevan 5-10 MW:iin. Ydinkärkeen tuskin on mahdollista iskeä edes sellaisella laserilla, mutta lentokone, mukaan lukien miehittämätön lentokone tai risteilyohjus, on melkoista. On myös mahdollista varmistaa lähes kaikkien suojaamattomien avaruusalusten tappio matalilla kiertoradoilla ja mahdollisesti vahingoittaa avaruusalusten herkkiä elementtejä korkeammilla kiertoradoilla.

Siten Peresvet BLK:n ensimmäinen kohde voi olla Yhdysvaltain ohjushyökkäysvaroitussatelliittien herkät optiset elementit, jotka voivat toimia ohjuspuolustuselementtinä Yhdysvaltojen yllättävän aseistariisuntaiskun sattuessa.

johtopäätöksiä

Kuten artikkelin alussa totesimme, lasersäteilyn saamiseksi on olemassa melko suuri määrä tapoja. Edellä käsiteltyjen lisäksi on olemassa muun tyyppisiä lasereita, joita voidaan tehokkaasti käyttää sotilasasioissa, esimerkiksi vapaiden elektronien laser, jossa on mahdollista vaihdella aallonpituutta laajalla alueella pehmeään röntgensäteilyyn asti. ja joka tarvitsee vain paljon sähköenergiaa.pienikokoinen ydinreaktori. Tällaista laseria kehitetään aktiivisesti Yhdysvaltain laivaston etujen mukaisesti. Vapaan elektronisen laserin käyttö Peresvet BLK:ssa on kuitenkin epätodennäköistä, koska tällä hetkellä ei käytännössä ole tietoa tämän tyyppisten lasereiden kehittämisestä Venäjällä, lukuun ottamatta Venäjän osallistumista Euroopan röntgenvapaan ohjelmaan. elektroni laser.

On ymmärrettävä, että arvio tämän tai toisen ratkaisun käytön todennäköisyydestä Peresvet BLK:ssa annetaan melko ehdollisesti: vain avoimista lähteistä saadun epäsuoran tiedon läsnäolo ei salli johtopäätösten laatimista korkealla luotettavuudella.