BLK "Peresvet": jak funguje ruský laserový meč?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Od svého vzniku se lasery začaly považovat za zbraně s potenciálem způsobit revoluci v boji. Od poloviny 20. století se lasery staly nedílnou součástí sci-fi filmů, zbraní supervojáků a mezihvězdných lodí.

Jak už to ale v praxi bývá, vývoj výkonných laserů narážel na velké technické potíže, které vedly k tomu, že až dosud se hlavním výklenkem vojenských laserů stalo jejich použití v průzkumných, zaměřovacích a systémech označování cílů. Práce na vytvoření bojových laserů v předních zemích světa se však prakticky nezastavily, programy na vytvoření nových generací laserových zbraní se nahradily.

Již dříve jsme prozkoumali některé fáze vývoje laserů a vytváření laserových zbraní, stejně jako fáze vývoje a současnou situaci ve vytváření laserových zbraní pro letectvo, laserových zbraní pro pozemní síly a protivzdušnou obranu, laserové zbraně pro námořnictvo. V současné době je intenzita programů na tvorbu laserových zbraní v různých zemích tak vysoká, že již není pochyb o tom, že se brzy objeví na bojišti. A ochránit se před laserovými zbraněmi nebude tak jednoduché, jak si někteří myslí, minimálně se stříbrem to rozhodně nepůjde.

Pokud se podíváte pozorně na vývoj laserových zbraní v zahraničí, všimnete si, že většina navrhovaných moderních laserových systémů je implementována na bázi vláknových a pevnolátkových laserů. Navíc jsou tyto laserové systémy z velké části určeny k řešení taktických problémů. Jejich výstupní výkon se v současnosti pohybuje od 10 kW do 100 kW, ale v budoucnu může být zvýšen na 300-500 kW. V Rusku prakticky neexistují žádné informace o práci na vytvoření bojových laserů taktické třídy, o důvodech, proč se tak děje, budeme hovořit níže.

Dne 1. března 2018 ruský prezident Vladimir Putin v rámci svého poselství Federálnímu shromáždění spolu s řadou dalších průlomových zbraňových systémů oznámil laserový bojový komplex Peresvet (BLK), z jehož velikosti a zamýšleného účelu vyplývá jeho využití pro řešení strategických problémů.

Komplex Peresvet je obehnán rouškou tajemství. Charakteristiky dalších nejnovějších typů zbraní (komplexy "Dýka", "Avangard", "Zircon", "Poseidon") byly do té či oné míry vyjádřeny, což nám částečně umožňuje posoudit jejich účel a účinnost. Zároveň nebyly poskytnuty žádné konkrétní informace o laserovém komplexu Peresvet: ani typ instalovaného laseru, ani jeho zdroj energie. V souladu s tím neexistují žádné informace o kapacitě komplexu, což nám zase neumožňuje porozumět jeho skutečným schopnostem a cílům a záměrům, které jsou pro něj stanoveny.

Laserové záření lze získat desítkami, možná i stovkami způsobů. Jaký způsob získávání laserového záření je tedy implementován v nejnovějším ruském BLK „Peresvet“? Abychom odpověděli na otázku, zvážíme různé verze Peresvet BLK a posoudíme míru pravděpodobnosti jejich implementace.

Níže uvedené informace jsou předpoklady autora založené na informacích z otevřených zdrojů zveřejněných na internetu.

BLK "Peresvet". Číslo provedení 1. Vláknové, pevné a kapalinové lasery

Jak bylo uvedeno výše, hlavním trendem ve vytváření laserových zbraní je vývoj komplexů založených na optických vláknech. Proč se tohle děje? Protože je snadné škálovat výkon laserových instalací založených na vláknových laserech. Pomocí balíčku modulů 5-10 kW získejte záření na výstupu o výkonu 50-100 kW.

Může být Peresvet BLK implementován na základě těchto technologií? Je vysoce pravděpodobné, že tomu tak není. Hlavním důvodem je to, že v letech perestrojky „utekl“z Ruska přední vývojář vláknových laserů Vědeckotechnická asociace IRE-Polyus, na jejímž základě vznikla nadnárodní korporace IPG Photonics Corporation registrovaná v USA a nyní je světovým lídrem v oboru vysokovýkonných vláknových laserů. Mezinárodní obchod a hlavní místo registrace IPG Photonics Corporation znamená její přísnou poslušnost americké legislativě, což vzhledem k současné politické situaci neznamená transfer kritických technologií do Ruska, mezi které samozřejmě patří technologie pro vytváření vysoce- výkonové lasery.

Mohou vláknové lasery vyvíjet v Rusku jiné organizace? Možná, ale nepravděpodobné, nebo když se jedná o produkty s nízkou spotřebou. Vláknové lasery jsou ziskovým komerčním produktem, a proto absence vysoce výkonných domácích vláknových laserů na trhu s největší pravděpodobností svědčí o jejich skutečné absenci.

Podobná situace je u pevnolátkových laserů. Zřejmě je mezi nimi složitější implementovat dávkové řešení, nicméně možné to je a v zahraničí jde o druhé nejrozšířenější řešení po vláknových laserech. Nebyly nalezeny informace o vysoce výkonných průmyslových pevnolátkových laserech vyrobených v Rusku. Práce na pevnolátkových laserech se provádějí v Ústavu pro výzkum laserové fyziky RFNC-VNIIEF (ILFI), takže teoreticky lze pevnolátkový laser nainstalovat v Peresvet BLK, ale v praxi je to nepravděpodobné, protože na počátku s největší pravděpodobností by se objevily kompaktnější vzorky laserových zbraní nebo experimentální instalace.

O kapalných laserech je ještě méně informací, i když jsou informace, že se vyvíjí tekutý bojový laser (vyvinul se, ale byl zamítnut?) V USA v rámci programu HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, „Defense systém založený na vysokoenergetickém kapalinovém laseru“). Pravděpodobně kapalinové lasery mají výhodu v tom, že mohou chladit, ale mají nižší účinnost (účinnost) ve srovnání s pevnolátkovými lasery.

V roce 2017 se objevila informace o vypsání výběrového řízení Výzkumným ústavem Polyus na nedílnou součást výzkumných prací (VaV), jejímž účelem je vytvoření mobilního laserového komplexu pro boj s malými bezpilotními vzdušnými prostředky (UAV) ve dne a soumrakové podmínky. Komplex by se měl skládat ze sledovacího systému a výstavby cílových letových drah, zajišťujících označení cíle pro naváděcí systém laserového záření, jehož zdrojem bude kapalný laser. Zajímavostí je požadavek uvedený ve výkazu práce na vytvoření kapalinového laseru a zároveň požadavek na přítomnost vláknového výkonového laseru v komplexu. Buď se jedná o tiskovou chybu, nebo byl vyvinut (vyvinut) nový typ vláknového laseru s kapalným aktivním prostředím ve vláknu, který kombinuje výhody kapalinového laseru z hlediska pohodlí chlazení a vláknového laseru v kombinaci zářiče. balíčky.

Hlavní předností vláknových, pevnolátkových a kapalinových laserů je jejich kompaktnost, možnost dávkového zvýšení výkonu a snadná integrace do různých tříd zbraní. To vše je na rozdíl od laseru BLK "Peresvet", který byl zjevně vyvinut nikoli jako univerzální modul, ale jako řešení vyrobené "s jediným účelem, podle jediného konceptu." Pravděpodobnost implementace BLK "Peresvet" ve verzi č. 1 na bázi vláknových, pevnolátkových a kapalinových laserů lze proto hodnotit jako nízkou.

BLK "Peresvet". Číslo provedení 2. Plynově dynamické a chemické lasery

Plynové dynamické a chemické lasery lze považovat za zastaralé řešení. Jejich hlavní nevýhodou je potřeba velkého množství spotřebních komponent nutných k udržení reakce, která zajišťuje příjem laserového záření. Nicméně byly to chemické lasery, které byly nejvíce vyvinuty ve vývoji v 70. - 80. letech XX.

Zřejmě poprvé byly v SSSR a USA získány kontinuální radiační výkony přes 1 megawatt na plynových dynamických laserech, jejichž provoz je založen na adiabatickém chlazení zahřátých plynných hmot pohybujících se nadzvukovou rychlostí.

V SSSR byl od poloviny 70. let 20. století vyvíjen vzdušný laserový komplex A-60 na bázi letounu Il-76MD, pravděpodobně vyzbrojený laserem RD0600 nebo jeho analogem. Zpočátku byl komplex určen k boji s automatickými unášenými balóny. Jako zbraň měl být instalován kontinuální plynový dynamický CO laser třídy megawattů vyvinutý Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). V rámci testů byla vytvořena rodina vzorků GDT stolice s radiačním výkonem od 10 do 600 kW. Nevýhodou GDT je dlouhá vlnová délka záření 10,6 μm, která poskytuje vysokou difrakční divergenci laserového paprsku.

Ještě vyšší radiační výkony byly získány chemickými lasery na bázi fluoridu deuteria a kyslíko-jódovými (jódovými) lasery (COIL). Zejména v rámci programu Strategic Defence Initiative (SDI) ve Spojených státech amerických byl vytvořen chemický laser na bázi fluoridu deuteria o výkonu několika megawattů, v rámci americké národní protiraketové obrany (NMD).) program, letecký komplex Boeing ABL (AirBorne Laser) s kyslíko-jodovým laserem o výkonu řádově 1 megawatt.

VNIIEF vytvořil a otestoval nejvýkonnější pulzní chemický laser na světě pro reakci fluoru s vodíkem (deuterium), vyvinul opakovaně pulzní laser s energií záření několik kJ na pulz, frekvencí opakování pulzu 1–4 Hz a divergence záření blízko difrakční meze a účinnost cca 70 % (nejvyšší dosažená u laserů).

V období od roku 1985 do roku 2005. lasery byly vyvinuty na bezřetězové reakci fluoru s vodíkem (deuterium), kde byl jako látka obsahující fluor použit fluorid sírový SF6 disociující v elektrickém výboji (fotodisociační laser?). Pro zajištění dlouhodobého a bezpečného provozu laseru v opakovaně pulzním režimu byly vytvořeny instalace s uzavřeným cyklem výměny pracovní směsi. Je ukázána možnost dosažení radiační divergence blízko difrakčního limitu, frekvence opakování pulsů až 1200 Hz a průměrný výkon záření několik stovek wattů.

Plynově dynamické a chemické lasery mají značnou nevýhodu, u většiny řešení je nutné zajistit doplňování zásob „munice“, která se často skládá z drahých a toxických složek. Dále je nutné čistit výfukové plyny vznikající při provozu laseru. Obecně je těžké označit plynové dynamické a chemické lasery za efektivní řešení, a proto většina zemí přešla na vývoj vláknových, pevnolátkových a kapalinových laserů.

Pokud mluvíme o laseru založeném na neřetězové reakci fluoru s deuteriem, disociujícím se v elektrickém výboji, s uzavřeným cyklem výměny pracovní směsi, pak byly v roce 2005 získány výkony kolem 100 kW, je nepravděpodobné, že by během tentokrát by mohly být přivedeny na úroveň megawattů.

S ohledem na BLK "Peresvet" je otázka instalace plynového dynamického a chemického laseru na něm poměrně kontroverzní. Na jedné straně došlo v Rusku k významnému vývoji těchto laserů. Na internetu se objevily informace o vývoji vylepšené verze leteckého komplexu A 60 - A 60M s 1 MW laserem. Mluví se také o umístění komplexu „Peresvet“na letadlové lodi “, což může být druhá strana téže medaile. To znamená, že nejprve mohli vyrobit výkonnější pozemní komplex založený na plynodynamickém nebo chemickém laseru a nyní jej po vyjetých kolejích nainstalovat na letadlovou loď.

Vytvoření "Peresvet" bylo provedeno specialisty jaderného centra v Sarově, v Ruském federálním jaderném centru - Všeruském výzkumném ústavu experimentální fyziky (RFNC-VNIIEF), v již zmíněném Ústavu výzkumu laserové fyziky, který mj. vyvíjí plynové dynamické a kyslíko-jódové lasery …

Na druhou stranu, ať už se říká cokoliv, plynové dynamické a chemické lasery jsou zastaralá technická řešení. Kromě toho aktivně kolují informace o přítomnosti zdroje jaderné energie v Peresvet BLK pro napájení laseru a v Sarově se více zabývají vytvářením nejnovějších průlomových technologií, často spojených s jadernou energetikou.

Na základě výše uvedeného lze předpokládat, že pravděpodobnost implementace Peresvet BLK v provedení č. 2 na bázi plynodynamických a chemických laserů lze odhadnout jako střední

Jaderně čerpané lasery

Koncem 60. let začaly v SSSR práce na vytvoření vysoce výkonných laserů s jaderným čerpadlem. Nejprve specialisté z VNIIEF, I. A. E. Kurchatov a Výzkumný ústav jaderné fyziky Moskevské státní univerzity. Poté se k nim připojili vědci z MEPhI, VNIITF, IPPE a dalších center. V roce 1972 VNIIEF excitoval směs helia a xenonu s fragmenty štěpení uranu pomocí pulzního reaktoru VIR 2.

V letech 1974-1976. experimenty probíhají na reaktoru TIBR-1M, ve kterém byl výkon laserového záření asi 1–2 kW. V roce 1975 byla na základě pulzního reaktoru VIR-2 vyvinuta dvoukanálová laserová instalace LUNA-2, která byla v provozu ještě v roce 2005 a je možné, že stále funguje. V roce 1985 byl v zařízení LUNA-2M poprvé na světě napumpován neonový laser.

Na počátku 80. let vědci z VNIIEF, aby vytvořili jaderný laserový prvek pracující v nepřetržitém režimu, vyvinuli a vyrobili 4kanálový laserový modul LM-4. Systém je buzen tokem neutronů z reaktoru BIGR. Doba trvání generace je dána dobou trvání ozařovacího impulsu reaktoru. Poprvé na světě byl v praxi demonstrován cw lasing v jaderně čerpaných laserech a byla prokázána účinnost metody příčné cirkulace plynu. Výkon laserového záření byl asi 100 W.

V roce 2001 byla jednotka LM-4 modernizována a získala označení LM-4M / BIGR. Provoz víceprvkového jaderného laserového zařízení v kontinuálním režimu byl předveden po 7 letech konzervace zařízení bez výměny optických a palivových prvků. Instalaci LM-4 lze považovat za prototyp laserového reaktoru (RL), který má všechny jeho kvality, kromě možnosti samoudržující jaderné řetězové reakce.

V roce 2007 byl místo modulu LM-4 uveden do provozu osmikanálový laserový modul LM-8, ve kterém bylo zajištěno sekvenční přidávání čtyř a dvou laserových kanálů.

Laserový reaktor je autonomní zařízení, které kombinuje funkce laserového systému a jaderného reaktoru. Aktivní zóna laserového reaktoru je soubor určitého počtu laserových buněk umístěných určitým způsobem v matrici moderátoru neutronů. Počet laserových buněk se může pohybovat od stovek až po několik tisíc. Celkové množství uranu se pohybuje od 5-7 kg do 40-70 kg, lineární rozměry 2-5 m.

Na VNIIEF byly provedeny předběžné odhady hlavních energetických, jaderně-fyzikálních, technických a provozních parametrů různých verzí laserových reaktorů s výkonem laseru od 100 kW a výše, pracujících od zlomků sekund až po kontinuální režim. Uvažovali jsme o laserových reaktorech s akumulací tepla v AZ při startech, jejichž doba trvání je omezena přípustným ohřevem AZ (radar tepelné kapacity) a kontinuálním radarem s odvodem tepelné energie mimo AZ.

Předpokládá se, že laserový reaktor s výkonem laseru řádově 1 MW by měl obsahovat asi 3000 laserových buněk.

V Rusku se intenzivně pracovalo na laserech s jaderným čerpadlem nejen ve VNIIEF, ale také ve Federálním státním jednotném podniku „Státní vědecké centrum Ruské federace - Ústav fyziky a energetiky pojmenovaný po A. I. Leipunsky “, jak dokládá patent RU 2502140 na vytvoření „Reaktor-laserové instalace s přímým čerpáním štěpnými fragmenty “.

Specialisté Státního výzkumného centra Ruské federace IPPE vyvinuli energetický model pulzního systému reaktor-laser - jaderně čerpaný optický kvantový zesilovač (OKUYAN).

S připomenutím prohlášení náměstka ministra obrany Ruska Jurije Borisova v loňském rozhovoru pro noviny Krasnaya Zvezda („Do služby vstoupily laserové systémy, které umožňují odzbrojit potenciálního nepřítele a zasáhnout všechny objekty, které slouží jako cíl pro laserový paprsek tohoto systému. Naši jaderní vědci se naučili koncentrovat energii potřebnou k poražení odpovídajících zbraní nepřítele prakticky v okamžicích, v řádu zlomků sekundy ), můžeme říci, že Peresvet BLK není vybaven malým -velký jaderný reaktor, který napájí laser elektřinou, ale s laserovým reaktorem, ve kterém se energie štěpení přímo přeměňuje na laserové záření.

Pochybnosti vzbuzuje pouze zmíněný návrh umístit Peresvet BLK do letadla. Bez ohledu na to, jak zajistíte spolehlivost nosného letadla, vždy existuje riziko nehody a pádu letadla s následným rozptylem radioaktivních materiálů. Je však možné, že existují způsoby, jak zabránit šíření radioaktivních materiálů při pádu nosiče. Ano, a už máme létající reaktor v řízené střele, petrel.

Na základě výše uvedeného lze předpokládat, že pravděpodobnost implementace Peresvet BLK ve verzi 3 na bázi jaderně čerpaného laseru lze odhadnout jako vysokou

Není známo, zda je instalovaný laser pulzní nebo kontinuální. V druhém případě je sporná doba nepřetržitého provozu laseru a přestávky, které je nutné provádět mezi provozními režimy. Doufejme, že Peresvet BLK má kontinuální laserový reaktor, jehož provozní doba je omezena pouze přívodem chladiva, nebo není omezena, pokud je chlazení zajištěno jiným způsobem.

V tomto případě lze výstupní optický výkon Peresvet BLK odhadnout v rozmezí 1-3 MW s výhledem navýšení na 5-10 MW. Sotva je možné zasáhnout jadernou hlavici i takovým laserem, ale letadlo včetně bezpilotního letounu nebo řízená střela je docela dost. Je také možné zajistit porážku téměř jakékoli nechráněné kosmické lodi na nízkých drahách a případně poškodit citlivé prvky kosmických lodí na vyšších drahách.

Prvním cílem pro Peresvet BLK tak mohou být citlivé optické prvky amerických družic pro varování před raketovým útokem, které mohou fungovat jako prvek protiraketové obrany v případě překvapivého odzbrojovacího úderu USA.

závěry

Jak jsme si řekli na začátku článku, existuje poměrně velké množství způsobů, jak laserové záření získat. Kromě těch, které byly diskutovány výše, existují další typy laserů, které lze efektivně použít ve vojenských záležitostech, například laser s volnými elektrony, u kterého je možné měnit vlnovou délku v širokém rozsahu až po měkké rentgenové záření. a který prostě potřebuje hodně elektrické energie.vydávané malým jaderným reaktorem. Takový laser se aktivně vyvíjí v zájmu amerického námořnictva. Použití laseru s volnými elektrony v Peresvet BLK je však nepravděpodobné, protože v současné době neexistují prakticky žádné informace o vývoji laserů tohoto typu v Rusku, kromě účasti v Rusku v programu evropského RTG free elektronový laser.

Je třeba pochopit, že posouzení pravděpodobnosti použití toho či onoho řešení v Peresvet BLK je dáno spíše podmíněně: přítomnost pouze nepřímých informací získaných z otevřených zdrojů neumožňuje formulovat závěry s vysokou mírou spolehlivosti.