Lazer silahlar: teknoloji, tarihçe, durum, beklentiler. 1 bölümü
XX yüzyılın 50-x - 60-s'lerinde gerçek bir lazerin yaratılması yine lazer silahları konusunu gündeme getirdi. Onlarca yıldır bilim kurgu filmlerinin vazgeçilmez bir özelliği haline geldi. Gerçek başarı çok daha mütevazıydı. Evet, lazerler keşif ve hedef belirleme sistemlerinde önemli bir yer tuttu, sanayide yaygın olarak kullanılıyor, ancak güçleri hala bir imha aracı olarak kullanmak için yetersizdi ve ağırlık ve boyut özellikleri kabul edilemez. Lazer teknolojisi nasıl gelişti, şimdi askeri kullanım için ne kadar hazırlar?
İlk aktif lazer 1960 yılında üretildi. Darbeli bir katı hal yakut lazerdi. Yaratılış sırasında, en yüksek teknolojiydi. Günümüzde, böyle bir lazer evde monte edilebilir ve darbe enerjisi 100 j'ye ulaşabilir.
Azot lazerin uygulanması daha basittir, karmaşık satın alınan ürünler gerektirmez, atmosferde bulunan azot üzerinde çalışabilir. Düz kollarla evde kolayca monte edilebilir.
Kendi kendine montaj işlemi ve azot lazerin gösterilmesi
İlk lazerin yaratılmasından bu yana lazer radyasyonu üretmek için çok sayıda yol buldu. Katı hal lazerleri, gaz lazerleri, boya lazerleri, serbest elektron lazerleri, fiber lazerler, yarı iletken ve diğer lazerler vardır. Ayrıca, lazerler uyarılma tarzlarında farklılık gösterir. Örneğin, çeşitli tasarımlardaki gaz lazerlerinde, aktif ortamın uyarılması, optik radyasyon, elektrik akımının boşaltılması, kimyasal reaksiyon, nükleer pompalama, termal pompalama (gaz dinamik lazerleri, GDL) ile gerçekleştirilebilir. Yarı iletken lazerlerin ortaya çıkışı, DPSS (Diyot pompalı katı hal lazer) diyot pompalı lazerlere yol açtı.
Çeşitli lazer tasarımları, yumuşak X ışınlarından kızılötesi radyasyona kadar farklı dalga boylarında radyasyon elde etmeyi mümkün kılar. Sert X ışını yayan gama lazerleri ve gama lazerleri geliştirilme aşamasındadır. Bu, lazeri çözülmekte olan problem temelinde seçmenize izin verir. Askeri kullanım ile ilgili olarak, bu, örneğin, gezegenin atmosferi tarafından minimal olarak absorbe edilen bir dalga boyu radyasyonuyla bir lazer seçme olasılığı anlamına gelir.
İlk prototipin geliştirilmesinden bu yana, güç sürekli büyüdü, ağırlık ve boyut özellikleri ve lazerlerin verimliliği arttı. Bu, lazer diyotları örneğinde açıkça görülmektedir. Geçen yüzyılın 90-lerinde, 2-5 mW gücünde lazer işaretçiler ortaya çıktı, 2005-2010'te zaten bir lazer pointer 200-300 mW satın alabilirdiniz; Sal Rusya'da, açık pazarda, fiber optik çıktılı, optik gücü 2019 W olan kızılötesi lazer diyot modülleri var.
Lazer diyotlarının gücünün büyüme hızı, Moore yasalarına uygun olarak işlemcilerin hesaplama gücünün büyüme hızıyla karşılaştırılabilir. Kesinlikle lazer diyotlar savaş lazerleri oluşturmak için uygun değildir, ancak sırayla verimli katı hal ve fiber lazerleri pompalamak için kullanılırlar. Lazer diyotlar için, elektrik enerjisinin optik enerjiye dönüştürülmesinin etkinliği% 50'in üzerinde olabilir, teorik olarak verimlilik ve% 80'in üzerinde olması mümkündür. Yüksek verimlilik sadece güç kaynağı gereksinimlerini azaltmakla kalmaz aynı zamanda lazer ekipmanının soğutulmasını da kolaylaştırır.
Lazerin önemli bir unsuru ışın odaklama sistemidir - hedef üzerindeki spot alanı ne kadar küçükse, hasara izin veren güç yoğunluğu o kadar yüksek olur. Karmaşık optik sistemlerin yaratılmasındaki ilerleme ve yeni yüksek sıcaklık optik malzemelerinin ortaya çıkması, yüksek verimli odaklama sistemleri oluşturmamızı sağlar. Amerikan deneysel savaş lazeri HEL'in odaklanması ve hedeflenmesi sistemi 127 aynaları, lensleri ve ışık filtrelerini içerir.
Bir lazer silahı oluşturma imkanı sağlayan bir diğer önemli bileşen, ışının hedefte tutulması ve tutulması için sistemlerin geliştirilmesidir. “Anında” bir atışla hedefleri vurmak için, iki saniyede bir, gigawatt güçlerine ihtiyaç duyulur, ancak mobil şasi üzerinde bu tür lazerler ve güç kaynakları oluşturmak uzak bir gelecek meselesidir. Buna göre, yüzlerce kilowatt lazer ile hedefleri yok etmek - onlarca megawatt, hedef üzerinde bir süre (birkaç saniye ile birkaç saniye arasında) bir lazer ışınımı noktası tutmak gerekir. Bu, kılavuz sistemine göre, bir hedef üzerindeki bir lazer ışını izleyebilen yüksek hassasiyetli ve yüksek hızlı sürücüler gerektirir.
Uzun mesafelerde ateşleme yapılırken, rehberlik sistemi, ana “savaş” lazerinin hedefe doğru hedeflenmesini sağlayarak, rehberlik sisteminde çeşitli amaçlar için çeşitli lazerlerin kullanılabileceği atmosfer tarafından ortaya çıkan bozulmaları telafi etmelidir.
Silahlanma alanında hangi lazerler öncelikli olarak gelişme kaydetti? Güçlü optik pompalama kaynaklarının bulunmamasından dolayı, bunlar öncelikle gaz dinamiği ve kimyasal lazerlerdir.
20. yüzyılın sonunda, kamuoyu Amerikan Stratejik Savunma Girişimi (PIO) programını karıştırdı. Bu program kapsamında, lazer silahlarının yere ve uzaya yerleştirilmesinin Sovyet kıtalararası balistik füzeleri (ICBM) imha etmesi gerekiyordu. Yörüngeye yerleştirmek için, X-ışını aralığında yayılan nükleer pompalı lazerleri veya 20 megawatt'a kadar kimyasal lazerleri kullanması gerekiyordu.
PIO programı birçok teknik zorlukla karşılaştı ve kapatıldı. Aynı zamanda, program çerçevesinde yapılan araştırmaların bir kısmı yeterince güçlü lazer elde etmeyi mümkün kılmıştır. 1985'te, 2,2 megawatt çıkış gücüne sahip bir döteryum florür lazeri, 1 kilometrede bulunan sıvı balistik füzeyi lazerden tahrip etti. 12 saniye roketin gövde duvarına maruz kalmasının bir sonucu olarak, mukavemetlerini kaybetti ve iç basınç nedeniyle tahrip edildi.
SSCB'de savaş lazerleri de geliştirildi. 20. yüzyılın seksenlerinde, Skif yörüngesel platformunun 100 kW gücünde bir gaz-dinamik lazerle oluşturulması üzerine çalışmalar yapıldı. Skif-DM kitle boyutlu modeli (Polyus uzay aracı), 1987 yılında Dünya yörüngesine kondu, ancak bir takım hatalar nedeniyle hesaplanan yörüngeye ulaşamadı ve Pasifik Okyanusu'ndaki balistik yörünge boyunca su bastı. SSCB'nin çöküşü buna ve benzeri projelere son verdi.
Terra programı kapsamında SSCB'de lazer silahlarının geniş çaplı incelemeleri yapıldı. Yüksek güçlü Terra lazer silahlarına dayanan radyasyona zarar veren bir element içeren bölgesel anti-füze ve anti-uzay savunma sisteminin programı, 1965'ten 1992'e kadar açık verilere göre açık verilere göre, gaz dinamiği lazerleri, katı hal lazerleri, patlayıcı iyot fotodoksasyonu ve diğer tipler bu program kapsamında geliştirilmiştir. lazerler.
Ayrıca, SSCB'de, 20. yüzyılın 70'in ortasından, Il-60MD uçağı temelinde A-76 havadan lazer tabanlı bir kompleks geliştirilmiştir. Başlangıçta, kompleks otomatik sürüklenen balonlarla savaşmak için tasarlanmıştı. Khimavtomatika tasarım bürosu (KBKHA) tarafından geliştirilen sürekli bir gaz-dinamik megawatt sınıfı CO lazer silah olarak kurulmuştu.
Testin bir parçası olarak, 10'ten 600 kW'a kadar radyasyon gücü ile bir GDL tezgah örnekleri ailesi oluşturuldu. A-60 kompleksini test ederken, üzerine 100 kW gücünde bir lazer takıldığı varsayılabilir.
30-40 km yüksekliğinde ve hedef La-17 üzerinde bulunan stratosferik bir balon üzerinde bir lazer sisteminin test edilmesiyle birkaç düzine uçuş gerçekleştirildi. Kaynaklar açısından, A-60 uçak kompleksinin Terra-3 programı kapsamında bir havacılık lazer füze savunma bileşeni olarak oluşturulduğu belirtiliyor.
Şubat ayında, 2010'in medyada, IL-76MD-90А platformunda PS-90А-76 motorlarıyla yapılan havadan lazer silahlarıyla ilgili çalışmalarının yeniden başlatıldığına dair haberler yayınlandı. Endişe VKO "Almaz-Antey", GM adını taşıyan TANTK. Voronej'deki Beriev ve Khimpromavtomatika işletmesine “uçakları, uydukları ve balistik füzeleri yakabilecek bir lazer” içeren bir havacılık kompleksi oluşturma görevi verildi. Bu amaçla yeniden donatılan Il-76MD-90А uçağı ilk uçuşunu Ekim 2014'te yaptı ve Kasım'da 24 2014 Taganrog'da bir lazer kompleksi kurmak için geldi. Aracın sonlandırılması ve zemin testi iki yıl devam etti ve Ekim 4'in 2016'inde, medya halefinin A-60'e uçuş testlerinin başlamasına ilişkin bir mesaj iletti. Rusya Federasyonu Savunma Bakan Yardımcısı Yuri Borisov'un sözlerinden şöyle açıklanıyor: “sonuçları alınan kararların doğruluğunu onaylayan uçuş deneyleri devam ediyor”.
Günümüzde askeri uygulamalar için en çok hangi tür lazerler vaat ediyor? Gaz dinamiği ve kimyasal lazerlerin tüm avantajlarıyla, önemli dezavantajları vardır: tüketilebilir bileşenlere ihtiyaç, başlangıç ataleti (bir dakikaya kadar bazı verilere göre), önemli ısı üretimi, büyük boyutlar, aktif ortamın kullanılmış bileşenlerinin çıktısı. Bu tür lazerler yalnızca büyük taşıyıcılara yerleştirilebilir.
Şu anda, katı hal ve fiber lazerler, sadece onlara yeterli güçte elektrik gücü sağlamak için gerekli olan işletme için en büyük fırsatlara sahiptir. ABD Donanması aktif olarak serbest elektronlu lazer teknolojisi üzerinde çalışıyor. Fiber lazerlerin önemli avantajları ölçeklenebilirliklerini, yani. Daha fazla güç için çoklu modülleri birleştirme yeteneği. Ters ölçeklenebilirlik de önemlidir: 300 kW gücünde bir katı hal lazeri oluşturulmuşsa, örneğin 30 kW gücünde daha az boyutlu bir lazer oluşturulabilir.
Rusya'da fiber ve katı hal lazerlerle durum nedir? SSCB'nin lazerlerin geliştirilmesi ve yaratılmasındaki bilimi, dünyada en gelişmiş olanıydı. Ne yazık ki, SSCB'nin çöküşü her şeyi değiştirdi. IPG Photonics fiber lazerlerinin geliştirilmesi ve üretimi için dünyanın en büyük şirketlerinden biri, Rus firması NTO IRE-Polyus'un temelinde, Rusya merkezli V. P. Gapontsev tarafından kurulmuştur. Şu anda, ana şirket IPG Photonics ABD'de kayıtlıdır. IPG Fotonik'in en büyük üretim tesislerinden birinin Rusya'da (Fryazino, Moskova Bölgesi) yer almasına rağmen, şirket ABD yasalarına göre faaliyet gösteriyor ve lazerler, Rusya'ya uygulanan yaptırımlara uymak zorunda olmak üzere Rus silahlı kuvvetlerinde kullanılamaz.
Bununla birlikte, IPG Fotonik tarafından üretilen fiber lazerlerin yetenekleri oldukça yüksektir. IPG sürekli yüksek güçlü fiber lazerler, 1 kW ile 500 kW arasında geniş bir güç aralığına sahip olup, geniş bir dalga boyu aralığında elektrik enerjisini optik enerjiye dönüştürme verimliliği,% 50'e ulaşmaktadır. IPG fiber lazerlerinin ayrışma parametreleri, diğer yüksek güçlü lazerlerin parametrelerini çok aşmaktadır.
Rusya'da modern yüksek güçlü fiber ve katı hal lazerleri geliştiricileri ve üreticileri var mı? Ticari modellere bakılırsa hayır.
Endüstriyel segmentteki yerli üretici, maksimum onlarca kW gücünde gaz lazerleri sunmaktadır. Örneğin, 2001’taki Laser Systems şirketi, 10 kW oksijen-iyot lazerini, bu türdeki yüksek güçlü lazer radyasyonunun en umut verici kompakt otonom kaynağı olan% 32’i aşan kimyasal verimle sundu. Teorik olarak, oksijen-iyot lazerleri bir megawatt'a kadar güce ulaşabilir.
Aynı zamanda, yerli bilim adamlarının, lazer işlemlerinin fiziğini derinlemesine anlayabilen, yüksek güçlü lazerler üretme yönünde başka bir atılım yapmayı başardıkları gerçeğini tamamen dışlamak imkansızdır.
2018'te, Rusya Devlet Başkanı Vladimir Putin, füze karşıtı savunma sorunlarını çözmek ve düşmanın yörüngelerini yenmek için tasarlanan Peresvet lazer kompleksini duyurdu. Peresvet kompleksindeki veriler, kullanılan lazer tipi (lazerler) ve optik güç dahil olmak üzere sınıflandırılır.
Bu komplekste kurulum için en muhtemel adayın A-60 programı için geliştirilen bir lazerin soyundan gelen bir gaz-dinamik lazer olduğu varsayılabilir. Bu durumda, Peresvet lazerinin optik gücü, 200 megawatt'a kadar olan iyimser bir senaryoda, 400-1 kilovat olabilir. Başka bir aday olarak, daha önce belirtilen oksijen-iyot lazeri düşünülebilir.
Bundan devam edersek, o zaman Peresvet kompleksinin ana makinesinin kabininden büyük olasılıkla yerleştirilir - dizel veya benzinli elektrik akımı jeneratörü, kompresör, kimyasal bileşenler saklama bölmesi, soğutma sistemli lazer, lazer ışını yönlendirme sistemi. Hiçbir yerde dış hedeflemeyi belirten görünür radar veya OLS algılama hedefleri yoktur.
Her durumda, bu varsayımlar hem yerli geliştiricilerin temelde yeni lazerler yaratma olasılığı hem de Peresvet kompleksinin optik gücü hakkında güvenilir bilgi bulunmadığı durumlarda yanlış olabilir. Özellikle, basında, Peresvet kompleksinde küçük bir nükleer reaktörün varlığı hakkında bir enerji kaynağı olarak atlanan bilgiler. Bu doğruysa, o zaman kompleksin konfigürasyonu ve olası özellikleri tamamen farklı olabilir.
Bir lazer hangi güce ihtiyaç duyar ki askeri amaçlar için bir imha aracı olarak kullanılabilir. Bu, büyük ölçüde amaçlanan kullanım alanına ve vurulacak hedeflerin niteliğine ve onların yenilgi yöntemine bağlıdır.
Yerleşik savunma kompleksi "Vitebsk" 'in bir parçası olarak, L-370-3С. Uçan düşman füzeleri ile kızılötesi lazer ışınımını körelten ısıl hedefleme kafasına karşı koyar. L-370-3С aktif sıkışma istasyonunun boyutları dikkate alındığında, bir lazer vericinin gücü en fazla onlarca watt'tır. Bu, roketin termal hedefleme kafasını yok etmek için yeterli değildir, ancak geçici körlük için yeterlidir.
60 kW lazer gücüne sahip A-100 kompleksinin testleri sırasında, bir jet uçağının bir analogunu temsil eden L-17 hedefleri vuruldu. Hasar aralığı bilinmemektedir, yaklaşık olarak 5-10 km olduğu varsayılabilir.
Yabancı lazer komplekslerinin test örnekleri:
Amerikan havadan lazer kompleksi Boeing YAL-1'in testleri sırasında, balistik hedef füzeleri imha edildi. Sıvı yakıtlı roket motorlu bir hedef füze, ikinci katı yakıtlı, testlerdeki atış menzili yaklaşık 100 km idi.
Schrobenhausen'deki test sahasında Rheinmetall, 20 saniye içinde 500 metre mesafedeki bir insansız hava aracını (UAV) tahrip eden bir 3,39 kW lazer tesisini test etti.
ABD Ordusu Stryker, 5 kW ile mobil yüksek enerjili bir lazerle (Mobil Yüksek Enerji Lazeri, MEHEL) donatılmış zırhlı savaş aracı, Almanya'daki Grafenwehr eğitim sahasında küçük bir İHA'ya çarptı (Bavyera)
100 den daha fazla test sırasında, nisan 2014’ta İsrail’in lazerli Keren Barzel füze savunma sistemi 90’a giren sistem hedeflerin% 100’ine ulaştı (mayın, mermi, İHA), XNUMX’in testlerinden daha fazla performans gösterdi (Proof Of Concept). Kullanılan lazerin gücü, onlarca kilovattır.
ABD Ordusu ile birlikte "Boeing" şirketi gelişmiş savaş lazeri HEL MD'yi test etti. Kötü hava koşullarına rağmen - kuvvetli rüzgar, yağmur ve sis - 10-kilowatt kurulumu, Florida'daki Eglin hava üssünde birkaç hava hedefine başarıyla ulaştı. ”
Kompleksin önceki testi New Mexico Eyaletindeki White Sands eyaletindeki 2013'te yapıldı. Ardından lazer, 90 harç mermilerinden ve birçok İHA'dan daha fazla çarptı. Toplamda iki test için HEL MD, 150 mm harç mermileri ve İHA'lar dahil olmak üzere 60 hava hedeflerini vurdu. Şirket, kompleksin gücünü 50-60 kW'a çıkarmayı ve lazer sisteminin güç tedarik sistemini geliştirmeyi planlıyor.
[
Yukarıdakilere dayanarak, aşağıdakileri varsayabiliriz:
- küçük İHA'ları 1-5 kilometre mesafesinden vurmak için, 2-5 kW gücünde bir lazer gereklidir;
- 5-10 kilometre mesafesindeki güdümsüz mayınları, mermileri ve yüksek hassasiyetli mühimmatı imha etmek için, 20-100 kW gücünde bir lazer gereklidir;
- 100-500 km mesafesindeki bir uçak veya roket gibi hedefleri vurmak için, 1-10 MW gücüne sahip bir lazer gereklidir.
Belirtilen güçlerin Lazerleri ya zaten var ya da öngörülebilir gelecekte yaratılacak. Yakın gelecekte hava kuvvetleri, kara kuvvetleri ve filo, bu makalenin devamında değerlendiriyoruz.
bilgi