Лазердик куралды колдонуу үчүн эң жакшы чөйрө - бул космос. Бир жагынан бул логикалуу: космосто лазердик нурлануу иш жүзүндө атмосфера, аба ырайы шарттары, табигый жана жасалма тоскоолдуктар себеп болгон кийлигишүүсүз жайыла алат. Башка жагынан алганда, космосто лазердик куралды колдонууну кыйла татаалдаштырган факторлор бар.
Космостогу лазерлердин иштөө өзгөчөлүктөрү
Космос мейкиндигинде жогорку кубаттуулуктагы лазерлерди колдонууга биринчи тоскоолдук алардын эффективдүүлүгү болуп саналат, бул эң мыкты продукциялар үчүн 50% га чейин, калган 50% лазерди жана анын тегерегиндеги жабдууларды жылытууга кетет.
Ал тургай планетанын атмосферасында - кургактыкта, сууда, суунун астында жана абада күчтүү лазерлерди муздатууда көйгөйлөр бар. Ошого карабастан, планетада жабдууларды муздатуу мүмкүнчүлүктөрү космоско караганда алда канча жогору, анткени вакуумда ашыкча жылуулукту массасын жоготпостон өткөрүп берүү электромагниттик нурлануунун жардамы менен гана мүмкүн болот.
Сууда жана суунун астында ЛОнун муздатуусун уюштуруу эң оңой - бул деңиз суусу менен жүргүзүлүшү мүмкүн. Жерде сиз атмосферага жылуулук тараган массалык радиаторлорду колдоно аласыз. Авиация учакты муздатуу үчүн келе жаткан аба агымын колдоно алат.
Космосто жылуулукту кетирүү үчүн радиатор-муздатуучу цилиндрдик же конустук панелдерге туташкан, ичинде муздатуучу суюктуктары бар туташ түрүндө колдонулат. Лазердик куралдын кубаттуулугу жогорулаганда, аны муздатуу үчүн керектүү болгон радиатор-муздаткычтардын өлчөмү жана салмагы көбөйөт; анын үстүнө, радиатор-муздаткычтардын массасы жана өзгөчө өлчөмдөрү массадан жана өлчөмдөрдөн кыйла ашып кетиши мүмкүн. лазердик куралдын өзү.
"Энергия" супер оор ташуучу ракетасы менен орбитага чыгарылышы пландаштырылган советтик орбиталык согуштук лазер "Скифте" газ динамикалык лазер колдонулушу керек болчу, аны муздатуу эң чоң ыкма менен ишке ашат. жумушчу суюктуктун чыгышы. Мындан тышкары, борттогу жумушчу суюктуктун чектелүү камсыздалышы лазердин узак мөөнөттүү иштешин камсыздай албайт.
Энергия булактары
Экинчи тоскоолдук - лазердик куралдарды кубаттуу энергия булагы менен камсыздоо зарылдыгы. Космосто газ турбинасы же дизель кыймылдаткычын жайгаштыруу мүмкүн эмес; алар көп күйүүчү майга жана андан да көбүрөөк кычкылдандыргычка муктаж, жумушчу суюктугунун чектелген запасы бар химиялык лазерлер космосто жайгаштыруу үчүн эң жакшы тандоо эмес. Эки вариант калды-катуу абалдагы / була / суюк лазерге энергия берүү, бул үчүн буфердик аккумуляторлору же атомдук электр станциялары (АЭС) бар күн батареялары колдонулушу мүмкүн, же ядролук бөлүнүү фрагменттери (ядролук насостук лазерлер) менен түз насостогу лазерлер) колдонсо болот.
Реактор-лазердик схема
Америка Кошмо Штаттарында Boing YAL-1 программасынын алкагында жүргүзүлгөн иштердин алкагында континенттер аралык баллистикалык ракеталарды (ICBM) 600 километр аралыкта жок кылуу үчүн 14 мегаватт лазер колдонулушу керек болчу. Чынында, болжол менен 1 мегаватт кубаттуулукка жетишилди, ал эми машыгуу буталары болжол менен 250 чакырым аралыкта атылды. Ошентип, 1 мегаватт күчү космостук лазердик куралдар үчүн базалык база катары колдонулушу мүмкүн, мисалы, Жердин бетиндеги же космос мейкиндигиндеги салыштырмалуу алыскы буталарда орбитадан төмөн иштөө (биз жарыктандыруу үчүн арналган учакты кароо »Сенсорлор).
Лазердин эффективдүүлүгү 50%болгондо, 1 МВт лазердик нурланууну алуу үчүн, лазерге 2 МВт электр энергиясын берүү керек (чынында, дагы, анткени дагы эле көмөкчү жабдуулардын иштешин жана муздатууну камсыз кылуу керек. системасы). Күн батареяларын колдонуу менен мындай энергияны алууга болобу? Мисалы, Эл аралык космос станциясына (ЭКС) орнотулган күн батареялары 84-120 кВт электр энергиясын өндүрөт. Көрсөтүлгөн кубаттуулукту алуу үчүн керектүү болгон күн батареяларынын өлчөмдөрүн ЭКСтин фотографиялык сүрөттөрүнөн оңой эле бааласа болот. 1 МВт кубаттуулуктагы лазерди иштете турган дизайн абдан чоң болмок жана минималдуу портативдүүлүктү талап кылат.
Сиз мобилдик байланыш операторлорунда кубаттуу лазердин кубат булагы катары батареяны чогултууну карасаңыз болот (кандай болгон күндө да ал күн батареялары үчүн буфер катары талап кылынат). Литий батареяларынын энергетикалык тыгыздыгы 300 Вт * с / кг жетиши мүмкүн, башкача айтканда 1 МВт лазер менен камсыз кылуу үчүн эффективдүүлүгү 50%, салмагы 7 тоннага жакын батареялар электр энергиясы менен 1 саат үзгүлтүксүз иштөө үчүн керек. Бул анча эмес окшойт? Бирок колдоочу конструкцияларды, коштоочу электрониканы, батареялардын температуралык режимин сактоочу түзүлүштөрдү коюу зарылдыгын эске алуу менен, буфердик батареянын массасы болжол менен 14-15 тоннаны түзөт. Мындан тышкары, температуранын жана космостук вакуумдун шартында батарейкалардын иштешинде көйгөйлөр пайда болот - энергиянын олуттуу бөлүгү батарейкалардын өз өмүрүн камсыз кылуу үчүн "сарпталат". Баарынан жаманы, бир батарея клеткасынын иштен чыгышы лазер жана ташуучу космостук аппарат менен бирге батареялардын бүт батареясынын иштебей калышына, ал тургай жарылуусуна алып келиши мүмкүн.
Эң ишенимдүү энергия сактоочу түзүлүштөрдү колдонуу, алардын космосто иштеши көз карашынан алганда, W * h жагынан энергия тыгыздыгынын төмөндүгүнөн структуранын массасынын жана өлчөмдөрүнүн ого бетер чоңоюшуна алып келет. / кг.
Ошентсе да, эгерде биз лазердик куралдарга көп сааттык жумуштарды талап кылбасак, бирок бир нече күндө бир жолу келип чыгуучу жана беш мүнөттөн ашпаган лазердик операцияны талап кылган өзгөчө көйгөйлөрдү чечүү үчүн LRди колдонсок, анда бул тиешелүү жөнөкөйлөштүрүүнү талап кылат. батареядан …. Батареяларды күн батареяларынан кайра толтурууга болот, анын өлчөмү лазердик куралды колдонуунун жыштыгын чектеген факторлордун бири болуп калат
Дагы бир радикалдуу чечим - атомдук электр станциясын колдонуу. Учурда космостук кемелерде радиоизотоптук термоэлектр генераторлору (РТГ) колдонулат. Алардын артыкчылыгы - конструкциянын салыштырмалуу жөнөкөйлүгү, кемчилиги - эң аз дегенде бир нече жүз ватт болгон электр энергиясынын аздыгы.
АКШда келечектүү RTG Kilopower прототипи сыналып жатат, анда уран-235 отун катары колдонулат, натрий жылуулук түтүктөрү жылуулукту кетирүү үчүн колдонулат жана жылуулукту электр энергиясына айландыруу Стирлинг кыймылдаткычынын жардамы менен ишке ашырылат. 1 киловатт кубаттуулуктагы Kilopower реакторунун прототипинде болжол менен 30% га жакын жогорку эффективдүүлүккө жетишилди. Kilopower ядролук реакторунун акыркы үлгүсү 10 жыл бою үзгүлтүксүз 10 киловатт электр энергиясын өндүрүшү керек.
Бир же эки Kilopower реакторлору жана буфердик энергияны сактоочу түзүлүштөрү бар LRдин электр менен камсыздоо схемасы буга чейин иштей алат, 1 МВт лазердин согуштук режимде болжол менен беш мүнөттө, бир нече күндө бир жолу, буфердик батарея аркылуу
Россияда транспорттук жана энергетикалык модуль (TEM) үчүн электр кубаттуулугу болжол менен 1 МВт болгон АЭС, ошондой эле Геракл долбоорунун негизинде 5-10 МВт электр кубаты менен жылуулук чыгаруучу атомдук электр станциялары түзүлүүдө.. Бул типтеги АЭСтер буфердик батарея түрүндө лазердик куралдарга ортомчуларсыз эле кубат бере алат, бирок алардын жаратылышы чоң көйгөйлөргө дуушар болот, бул техникалык чечимдердин жаңылыгын, өзгөчөлүктөрүн эске алганда таң калыштуу эмес. иштөө чөйрөсү жана интенсивдүү тесттерди өткөрүүнүн мүмкүн эместиги. Космостук атомдук электр станциялары - бул өзүнчө материалдын темасы, биз ага сөзсүз түрдө кайтып келебиз.
Күчтүү лазердик куралды муздатуудагыдай эле, тигил же бул типтеги АЭСти колдонуу дагы муздатуунун талаптарын жогорулатат. Муздаткычтар-радиаторлор массасы жана өлчөмдөрү боюнча эң маанилүүлөрүнүн бири, электр станциясынын элементтери, алардын массасынын үлүшү атомдук электр станциясынын түрүнө жана кубаттуулугуна жараша 30% дан 70% га чейин болушу мүмкүн.
Муздатуу талаптары лазердик куралдын иштөө жыштыгын жана узактыгын кыскартуу менен жана салыштырмалуу аз кубаттуу RTG тибиндеги АЭСтерди колдонуу менен, буфердик энергия сактагычын кайра толтуруу аркылуу азайтылышы мүмкүн
Өзгөчө белгилеп кетүүчү нерсе, орбитага тышкы электр булактарын талап кылбаган, өзөктүк насостук лазерлерди жайгаштыруу, анткени лазер түздөн-түз өзөктүк реакциянын продуктулары аркылуу сорулат. Бир жагынан алганда, өзөктүк насостук лазерлерге массалык муздатуу системалары да керек болот, экинчи жагынан, ядролук энергияны лазердик нурланууга түз айландыруу схемасы, ядролук реактор чыгарган жылуулукту электр энергиясына айлантууга караганда жөнөкөй болушу мүмкүн. продуктунун көлөмүн жана салмагын тиешелүү түрдө кыскартууга алып келет.
Ошентип, Жерде лазердик нурлануунун таралышына тоскоол болгон атмосферанын жоктугу, биринчи кезекте муздатуу системасы боюнча, космостук лазердик куралдардын дизайнын бир топ татаалдаштырат. Космостук лазердик куралдарды электр энергиясы менен камсыздоо анча деле көйгөй эмес.
Биринчи этапта, болжол менен XXI кылымдын отузунчу жылдарында, космосто чектелген убакытка чейин иштөөгө жөндөмдүү лазердик курал пайда болот деп болжолдоого болот - энергияны кайра заряддоо зарылдыгы менен. сактоо бирдиктери бир нече күндүн ичинде жетишерлик узак мөөнөткө сакталат
Ошентип, жакынкы келечекте "жүздөгөн баллистикалык ракеталарга каршы" лазердик куралдардын массалык түрдө колдонулушу жөнүндө сөз кылуунун кажети жок. Өркүндөтүлгөн мүмкүнчүлүктөрү бар лазердик куралдар мегаватттык класстагы атомдук электростанциялар түзүлүп, сыноодон эртерээк пайда болот. Ал эми бул класстагы космостук аппараттардын баасын алдын ала айтуу кыйын. Мындан тышкары, эгерде космостогу аскердик операциялар жөнүндө айта турган болсок, анда космостогу лазердик куралдардын эффективдүүлүгүн негизинен төмөндөтө турган техникалык жана тактикалык чечимдер бар.
Ошентсе да, лазердик куралдар, ал тургай, үзгүлтүксүз иштөө жана колдонуу жыштыгы жагынан чектелгендер, космостогу жана космостогу согуштун маанилүү куралы болуп калышы мүмкүн.
