Лазердик курал дайыма талаштуу. Кээ бирөөлөр аны келечектин куралы деп эсептесе, кээ бирлери жакын арада мындай куралдардын эффективдүү үлгүлөрүнүн пайда болуу ыктымалдыгын кескин түрдө четке кагышат. Адамдар лазердик курал жөнүндө чыныгы көрүнүшүнө чейин ойлонушкан, келгиле, Алексей Толстойдун "Инженер Гариндин гиперболоиду" аттуу классикалык чыгармасын эстеп көрөлү (албетте, иш так лазерди көрсөтпөйт, бирок аракети жана кесепети боюнча ага жакын курал) аны колдонуу жөнүндө).
Чыныгы лазерди түзүү XX кылымдын 50-60 -жылдарында кайрадан лазердик курал темасын көтөрдү. Ондогон жылдар бою ал илимий фантастикалык фильмдердин ажырагыс өзгөчөлүгүнө айланган. Чыныгы ийгиликтер алда канча жөнөкөй болгон. Ооба, лазерлер чалгындоодо жана бута белгилөө тутумунда маанилүү орунду ээлешкен, алар өнөр жайда кеңири колдонулат, бирок жок кылуу каражаты катары колдонуу үчүн алардын күчү дагы эле жетишсиз болчу жана салмагы менен өлчөмүнүн мүнөздөмөлөрү кабыл алынгыс болгон. Лазердик технологиялар кантип өнүккөн, азыркы учурда алар аскердик колдонууга канчалык даяр?
Биринчи операциялык лазер 1960 -жылы түзүлгөн. Бул жасалма рубинге негизделген импульстуу катуу абалдагы лазер болчу. Жаратуу учурунда булар эң жогорку технологиялар болчу. Бүгүнкү күндө мындай лазерди үйдө чогултса болот, ал эми анын импульс энергиясы 100 Джге жетет.
Азот лазерин ишке ашыруу андан да оңой; аны ишке ашыруу үчүн татаал коммерциялык продукциялар талап кылынбайт; атмосферада камтылган азоттун үстүндө иштей алат. Түз колдор менен үйдө оңой эле чогултса болот.
Биринчи лазер түзүлгөндөн бери лазердик нурлануунун көптөгөн жолдору табылган. Катуу абал лазерлери, газ лазерлери, боектор лазерлери, бекер электрон лазерлери, була лазерлери, жарым өткөргүч лазерлер жана башка лазерлер бар. Ошондой эле, лазерлердин толкунданышы менен айырмаланат. Мисалы, ар кандай конструкциядагы газ лазерлеринде активдүү чөйрөнү оптикалык нурлануу, электр тогунун разряды, химиялык реакция, ядролук насос, жылуулук насосу (газ-динамикалык лазерлер, ГДЛ) козгой алат. Жарым өткөргүч лазерлердин пайда болушу DPSS тибиндеги лазерлерди пайда кылды (диоддук насостуу катуу абалдагы лазер).
Лазерлердин ар кандай конструкциялары жумшак рентген нурларынан инфракызыл нурларга чейин ар кандай толкун узундугундагы нурлануунун чыгышын камсыздайт. Катуу рентген жана гамма лазерлери өнүгүүдө. Бул чечилип жаткан маселенин негизинде лазерди тандоого мүмкүндүк берет. Аскердик колдонмолорго келсек, бул, мисалы, лазерди тандоо мүмкүнчүлүгүн билдирет, мындай толкун узундугунун нурлануусу планетанын атмосферасына минималдуу сиңет.
Биринчи прототип иштелип чыккандан бери, кубаттуулук тынымсыз өсүп, салмагы жана өлчөмүнүн мүнөздөмөсү жана лазерлердин эффективдүүлүгү (эффективдүүлүгү) жакшырды. Бул лазер диоддорунун мисалында абдан ачык көрүнүп турат. Өткөн кылымдын 90-жылдарында 2-5 мВт кубаттуулуктагы лазердик көрсөткүчтөр кеңири сатыкта пайда болгон, 2005-2010-жылдары 200-300 мВт лазердик көрсөткүчтү сатып алуу мүмкүн болчу, азыр, 2019-жылы оптикалык күчү 7 болгон лазердик көрсөткүчтөр сатылатРоссияда оптикалык кубаттуулугу 350 Вт болгон инфракызыл лазер диоддорунун модулдары бар.
Лердик диоддордун кубаттуулугунун өсүү ылдамдыгы Мурдун мыйзамына ылайык процессорлордун эсептөө кубаттуулугунун өсүү темпи менен салыштырылат. Албетте, лазердик диоддор согуштук лазерлерди түзүү үчүн ылайыктуу эмес, бирок алар өз кезегинде эффективдүү катуу абалдагы жана була лазерлерин сордуруу үчүн колдонулат. Лазердик диоддор үчүн электр энергиясын оптикалык энергияга айлантуунун эффективдүүлүгү 50%дан жогору болушу мүмкүн, теориялык жактан алганда 80%дан жогору натыйжалуулукту алууга болот. Жогорку эффективдүүлүк электр менен камсыздоо талаптарын төмөндөтпөстөн, лазер жабдууларын муздатууну да жөнөкөйлөтөт.
Лазердин маанилүү элементи - бул нурдун фокустоо системасы - бутадагы тактын аймагы канчалык кичине болсо, ошончолук күчтүн тыгыздыгы зыянга жол ачат. Татаал оптикалык системаларды өнүктүрүүдөгү прогресс жана жаңы жогорку температурадагы оптикалык материалдардын пайда болушу жогорку эффективдүү фокустоо системаларын түзүүгө мүмкүндүк берет. Американын эксперименттик лазердик HELдин фокустоо жана багыттоо системасы 127 күзгү, линза жана жарык чыпкаларын камтыйт.
Лазердик куралды түзүү мүмкүнчүлүгүн камсыз кылган дагы бир маанилүү компонент - нурду бутага багыттоо жана кармоо системаларын иштеп чыгуу. Максатка "заматта" атуу үчүн секундада гигаватт кубаттуулуктар керек, бирок мобилдик шассиде алар үчүн мындай лазерлерди жана электр энергиясын берүү алыскы келечектин иши. Демек, жүздөгөн киловатт - ондогон мегаватт болгон лазерлер менен буталарды жок кылуу үчүн лазердик нурлануу жерин бир канча убакытка чейин кармоо зарыл (бир нече секунддан бир нече ондогон секунддарга чейин). Жетектөө тутумуна ылайык, бул лазер нуру менен бутага көз салууга жөндөмдүү жогорку тактыкта жана жогорку ылдамдыктагы дисктерди талап кылат.
Узак аралыкка ок атууда, багыттоочу система атмосфера тарабынан киргизилген бурмалоолордун ордун толтурушу керек, бул үчүн багыттоо системасында ар кандай максаттар үчүн бир нече лазер колдонулушу мүмкүн, бул негизги "согуштук" лазерди бутага так жетектөөнү камсыз кылат.
Кандай лазерлер курал жаатында артыкчылыктуу өнүгүүгө ээ болушту? Оптикалык насостун кубаттуу булактарынын жоктугунан газ-динамикалык жана химиялык лазерлер ушундай болуп калды.
20 -кылымдын аягында коомдук пикир Американын стратегиялык коргонуу демилгеси (SDI) программасы тарабынан козголгон. Бул программанын алкагында советтик континенттер аралык баллистикалык ракеталарды (МБР) талкалоо үчүн жерде жана космосто лазердик куралдарды жайгаштыруу пландаштырылган. Орбитага жайгаштыруу үчүн рентген диапазонунда чыгаруучу ядролук насостук лазерлерди же 20 мегаваттка чейинки кубаттуулуктагы химиялык лазерлерди колдонуу керек болчу.
SDI программасы көптөгөн техникалык кыйынчылыктарга туш болгон жана жабылган. Ошол эле учурда программанын алкагында жүргүзүлгөн кээ бир изилдөөлөр жетишерлик күчтүү лазерлерди алууга мүмкүндүк берди. 1985-жылы 2.2 мегаватт кубаттуулуктагы дейтерий фторлуу лазер лазерден 1 чакырым алыстыкта жайгашкан суюк от алуучу баллистикалык ракетаны жок кылган. 12 секунддук нурлануунун натыйжасында ракетанын корпусунун дубалдары күчүн жоготуп, ички басымдын таасири астында талкаланган.
СССРде согуштук лазерлерди иштеп чыгуу да жүргүзүлгөн. XX кылымдын сексенинчи жылдарында 100 кВт кубаттуулуктагы газ-динамикалык лазер менен Skif орбиталык платформасын түзүү боюнча иштер жүрүп жаткан. Skif-DM чоң өлчөмдөгү макети (Polyus космостук кемеси) 1987-жылы Жердин орбитасына чыгарылган, бирок бир катар каталардын айынан эсептелген орбитага кирген эмес жана Тынч океанда баллистикалык траектория боюнча суу астында калган. СССРдин кулашы бул жана ушул сыяктуу долбоорлорго чекит койду.
СССРде Terra программасынын алкагында лазердик куралдарды масштабдуу изилдөө жүргүзүлгөн. Зоналык ракета жана космоско каршы коргонуу системасынын программасы "Терра" жогорку кубаттуу лазердик куралга негизделген нурдуу сокку уруучу элементи менен 1965-жылдан 1992-жылга чейин ишке ашырылган. Ачык маалыматтар боюнча, бул программанын алкагында газ-динамикалык лазерлер, катуу дене лазерлери, жарылуучу йоддун фотодиссоциациясы жана башка түрлөрү иштелип чыккан. лазерлер.
Ошондой эле СССРде 20-кылымдын 70-жылдарынын ортосунан баштап Ил-76МД учагынын негизинде А-60 аба лазердик комплекси иштелип чыккан. Башында комплекс автоматтык сүзүүчү шарлар менен күрөшүүгө арналган. Курал катары, Химавтоматика конструктордук бюросу (KBKhA) тарабынан иштелип чыккан мегаватт класстагы үзгүлтүксүз газ-динамикалык CO-лазер орнотулушу керек болчу.
Сыноолордун алкагында, 10дон 600 кВтка чейинки нурлануу кубаттуулугу менен GDT стенд үлгүлөрүнүн үй -бүлөсү түзүлгөн. А-60 комплексин сыноо учурунда ага 100 кВт лазер орнотулган деп божомолдоого болот.
30-40 км бийиктикте жайгашкан стратосфералык шарда жана Ла-17 бутага лазердик орнотууну сыноо менен бир нече ондогон учуулар жүргүзүлдү. Кээ бир булактар А-60 учагы бар комплекс Terra-3 программасынын алкагында ракетадан коргонуунун авиациялык лазердик компоненти катары түзүлгөнүн көрсөтүүдө.
Лазерлердин кайсы түрлөрү азыркы учурда аскердик колдонуу үчүн эң келечектүү? Газ-динамикалык жана химиялык лазерлердин бардык артыкчылыктары менен, алардын олуттуу кемчиликтери бар: керектелүүчү компоненттерге муктаждык, ишке киргизүү инерциясы (кээ бир булактар боюнча бир мүнөткө чейин), жылуулуктун олуттуу бөлүнүшү, чоң өлчөмдөрү жана сарпталган тетиктердин түшүмдүүлүгү активдүү чөйрөнүн. Мындай лазерлерди чоң медиага гана коюуга болот.
Учурда катуу абалдагы жана була лазерлеринин перспективалары эң чоң, анын иштеши үчүн аларга жетиштүү кубат берүү гана керек. АКШнын деңиз флоту бекер электрон лазер технологиясын активдүү өнүктүрүүдө. Була лазерлеринин маанилүү артыкчылыгы алардын масштабдуулугу, б.а. көбүрөөк кубат алуу үчүн бир нече модулдарды бириктирүү мүмкүнчүлүгү. Тескери масштабдуулук дагы маанилүү, эгерде 300 кВт кубаттуулуктагы катуу абалдагы лазер түзүлсө, анда анын негизинде, мисалы, 30 кВт кубаттуулугу бар кичирээк лазер түзүлүшү мүмкүн.
Россияда була жана катуу абалдагы лазерлердин абалы кандай? Лазерлерди иштеп чыгуу жана түзүү жагынан СССР илими дүйнөдөгү эң алдыңкы болуп саналат. Тилекке каршы, СССРдин кулашы баарын өзгөрттү. Була лазерлерин өндүрүү жана өндүрүү боюнча дүйнөдөгү эң ири компаниялардын бири IPG Photonicsти Россиянын тургуну В. П. Гапонцев орусиялык NTO IRE-Polyus компаниясынын негизинде негиздеген. Башкы компания IPG Photonics учурда Кошмо Штаттарда катталган. IPG Photonicsтин ири өндүрүш сайттарынын бири Россияда (Фрязино, Москва облусу) жайгашканына карабастан, компания АКШнын мыйзамдарына ылайык иштейт жана анын лазерлери Россиянын куралдуу күчтөрүндө колдонулбайт, анын ичинде компания санкцияларды аткарышы керек. Россияга таңууланды.
Бирок, IPG Photonicsтин була лазерлеринин мүмкүнчүлүктөрү өтө жогору. IPG жогорку кубаттуу үзгүлтүксүз толкун була лазерлеринин кубаттуулугу 1 кВттан 500 кВтка чейин, ошондой эле толкун узундуктарынын кеңири диапазонуна ээ жана электр энергиясын оптикалык энергияга айлантуунун эффективдүүлүгү 50%га жетет. IPG була лазерлеринин айырмачылыктары башка жогорку кубаттуу лазерлерден алда канча жогору.
Россияда заманбап жогорку кубаттагы була жана катуу абалдагы лазерлердин башка иштеп чыгуучулары жана өндүрүүчүлөрү барбы? Коммерциялык үлгүлөргө караганда, жок.
Өнөр жай сегментиндеги ата мекендик өндүрүүчү максималдуу кубаттуулугу ондогон кВт болгон газ лазерлерин сунуштайт. Мисалы, "Лазер системалары" компаниясы 2001-жылы химиялык эффективдүүлүгү 32%ашкан 10 кВт кычкылтек-йод лазерин сунуштаган, бул кубаттуу лазердик нурлануунун эң келечектүү компакт автономдуу булагы. Теория боюнча, кычкылтек-йод лазерлери бир мегаваттка чейин кубаттуулукка жетет.
Ошол эле учурда, орус илимпоздору лазердик процесстердин физикасын терең түшүнүүгө негизделген, кубаттуу лазерлерди түзүүнүн башка бир багыты боюнча ийгиликтерге жетишкенин толугу менен жокко чыгарууга болбойт.
2018-жылы Орусиянын президенти Владимир Путин ракетадан коргонуу боюнча миссияларды чечүүгө жана душмандын орбиталарын жок кылууга арналган Peresvet лазердик комплексин жарыялаган. Peresvet комплекси жөнүндө маалымат классификацияланган, анын ичинде лазердин түрү (лазерлер?) Жана оптикалык күч.
Бул комплексте орнотууга эң ыктымалдуу талапкер A-60 программасы үчүн иштелип жаткан лазердин тукуму болгон газ-динамикалык лазер деп болжолдоого болот. Бул учурда, "Пересвет" комплексинин лазеринин оптикалык күчү 200-400 киловатт, оптимисттик сценарийде 1 мегаваттка чейин болушу мүмкүн. Мурда айтылган кычкылтек-йод лазерин башка талапкер катары кароого болот.
Эгерде биз ушуга токтоло турган болсок, анда Пересвет комплексинин негизги машинасынын салонунун капталында электр тогунун дизелдик же бензиндик генератору, компрессор, химиялык компоненттерди сактоочу бөлүм, муздатуу системасы бар лазер жана лазер нурунун жетектөөчү системасы болжол менен катар жайгашкан. Радар же бута аныктоо OLS эч жерде көрүнбөйт, бул тышкы максаттуу белгилөөнү билдирет.
Кандай болбосун, бул божомолдор жалган болуп чыгышы мүмкүн, ата мекендик иштеп чыгуучулар тарабынан принципиалдуу жаңы лазерлерди түзүү мүмкүнчүлүгүнө байланыштуу, ошондой эле Peresvet комплексинин оптикалык күчү жөнүндө ишенимдүү маалыматтын жоктугуна байланыштуу. Тактап айтканда, "Пересвет" комплексинде энергия булагы катары чакан көлөмдөгү ядролук реактордун бар экендиги тууралуу басма сөздө маалымат болгон. Эгерде бул чын болсо, анда комплекстин конфигурациясы жана мүмкүн болгон мүнөздөмөлөр такыр башкача болушу мүмкүн.
Лазер жок кылуу каражаты катары аскердик максаттарда эффективдүү колдонулушу үчүн кандай күч керек? Бул көбүнчө максаттуу колдонуунун диапазонуна жана тийген буталардын мүнөзүнө, ошондой эле аларды жок кылуу ыкмасына жараша болот.
Витебск аба десанттык өзүн-өзү коргоо комплексине L-370-3S активдүү тыгылыш станциясы кирет. Бул инфракызыл лазердик нурланууну сокур кылып, душмандын келген ракеталарына термикалык башы менен каршы турат. L-370-3S активдүү тыгыздоочу станциясынын өлчөмдөрүн эске алуу менен, лазердик эмитенттин күчү максималдуу түрдө бир нече ондогон ваттка барабар. Бул ракетанын термикалык башын жок кылуу үчүн жетишсиз, бирок убактылуу сокурдук үчүн бул жетиштүү.
100 кВт лазер менен А-60 комплексинин сыноолорунда реактивдүү учактын аналогун чагылдырган L-17 бутага алынган. Кыйроонун диапазону белгисиз, болжол менен 5-10 км болгон деп божомолдоого болот.
Чет элдик лазердик системалардын тесттеринин мисалдары:
[
Жогоруда айтылгандардын негизинде, биз болжолдой алабыз:
-1-5 километр аралыкта чакан учкучсуз учуучу аппараттарды жок кылуу үчүн кубаттуулугу 2-5 кВт болгон лазер керек;
-5-10 километр аралыкта башкарылбаган миналарды, снаряддарды жана жогорку тактыктагы ок-дарыларды жок кылуу үчүн 20-100 кВт кубаттуулуктагы лазер керек;
-100-500 км аралыкта учак же ракета сыяктуу бутага тийүү үчүн 1-10 МВт кубаттуулуктагы лазер керек.
Көрсөтүлгөн кубаттуулуктун лазерлери мурунтан эле бар же жакынкы келечекте түзүлөт. Жакынкы келечекте лазердик куралдардын кандай түрлөрү аба күчтөрү, кургактагы күчтөр жана флот тарабынан колдонулушу мүмкүн, биз бул макаланын уландысында карайбыз.
