Laseraseet ovat aina kiistanalaisia. Jotkut pitävät sitä tulevaisuuden aseena, kun taas toiset kieltävät kategorisesti todennäköisyyden, että tällaisten aseiden tehokkaat näytteet syntyvät lähitulevaisuudessa. Ihmiset ajattelivat laseraseita jo ennen niiden todellista esiintymistä, muistetaanpa Alexei Tolstoi klassinen teos "The Hyperboloid of Engineer Garin" (tietysti teos ei osoita täsmälleen laseria, vaan sen lähellä oleva ase toiminnassa ja seurauksissa sen käytöstä).
Todellisen laserin luominen XX -luvun 50-60 -luvulla nosti jälleen esiin laseraseiden aiheen. Siitä on tullut vuosikymmenten aikana välttämätön piirre scifi -elokuvissa. Todelliset menestykset olivat paljon vaatimattomampia. Kyllä, laserilla oli tärkeä markkinarako tiedustelu- ja kohteiden nimitysjärjestelmissä, niitä käytetään laajalti teollisuudessa, mutta tuhoamisvälineinä niiden teho oli edelleen riittämätön, eikä niiden paino- ja kokoominaisuuksia voida hyväksyä. Miten laserteknologiat kehittyivät, missä määrin ne ovat valmiita sotilaskäyttöön tällä hetkellä?
Ensimmäinen operatiivinen laser luotiin vuonna 1960. Se oli pulssimainen solid-state-laser, joka perustui keinotekoiseen rubiiniin. Luomishetkellä nämä olivat korkeimpia tekniikoita. Nykyään tällainen laser voidaan koota kotona, kun taas sen pulssienergia voi saavuttaa 100 J.
Typpilaser on vielä yksinkertaisempi toteuttaa; sen toteuttamiseen ei tarvita monimutkaisia kaupallisia tuotteita; se voi toimia jopa ilmakehän typellä. Suorilla käsivarsilla se voidaan koota helposti kotona.
Ensimmäisen laserin luomisen jälkeen on löydetty valtava määrä tapoja saada lasersäteilyä. On olemassa puolijohdelasereita, kaasulasereita, värilasereita, vapaita elektronilasereita, kuitulasereita, puolijohdelasereita ja muita lasereita. Lisäksi laserit eroavat toisistaan kiihottumisessa. Esimerkiksi erilaisissa kaasulasereissa aktiivista väliainetta voidaan virittää optisella säteilyllä, sähkövirran purkauksella, kemiallisella reaktiolla, ydinpumppauksella, lämpöpumppauksella (kaasudynamiikkalaserit, GDL). Puolijohdelaserien tulo synnytti DPSS-tyyppisiä lasereita (diodipumpattu puolijohdelaseri).
Erilaiset lasersuunnittelut tuottavat eri aallonpituuksilla säteilyä pehmeistä röntgensäteistä infrapunasäteilyyn. Kovat röntgen- ja gammalaserit ovat kehitteillä. Tämän avulla voit valita laserin ratkaistavan ongelman perusteella. Sotilaallisten sovellusten osalta tämä tarkoittaa esimerkiksi mahdollisuutta valita laser, jonka aallonpituus on sellainen, että planeetan ilmakehä absorboi sen mahdollisimman vähän.
Ensimmäisen prototyypin kehittämisen jälkeen teho on kasvanut jatkuvasti, paino- ja kokoominaisuudet ja laserien tehokkuus (tehokkuus) ovat parantuneet. Tämä näkyy hyvin selvästi laserdiodien esimerkissä. Viime vuosisadan 90-luvulla laajaan myyntiin ilmestyi laserosoittimia, joiden teho oli 2–5 mW, vuosina 2005–2010 oli jo mahdollista ostaa 200–300 mW: n laserosoitin, nyt, vuonna 2019, Myynnissä laserosoittimia, joiden optinen teho on 7. TiVenäjällä on infrapunalaserdiodimoduuleja, joissa on kuituoptinen ulostulo, optinen teho 350 W.
Laserdiodien tehon kasvunopeus on verrattavissa prosessorin laskentatehon kasvunopeuteen Mooren lain mukaisesti. Laserdiodit eivät tietenkään sovellu taistelulaserien luomiseen, mutta niitä puolestaan käytetään tehokkaiden puolijohde- ja kuitulaserien pumppaamiseen. Laserdiodien sähköenergian muuntamisen optiseksi energiaksi tehokkuus voi olla yli 50%, teoriassa voit saada yli 80%: n hyötysuhteen. Korkea hyötysuhde paitsi alentaa virtalähteen vaatimuksia, myös yksinkertaistaa laserlaitteiden jäähdytystä.
Tärkeä osa laserista on säteen tarkennusjärjestelmä - mitä pienempi kohteen pistealue on, sitä suurempi tehotiheys mahdollistaa vaurioitumisen. Monimutkaisten optisten järjestelmien kehityksen edistyminen ja uusien korkean lämpötilan optisten materiaalien ilmaantuminen mahdollistavat erittäin tehokkaiden tarkennusjärjestelmien luomisen. Amerikkalaisen kokeellisen taistelulaserin HEL tarkennus- ja tähtäysjärjestelmä sisältää 127 peiliä, linssit ja valosuodattimet.
Toinen tärkeä komponentti, joka tarjoaa mahdollisuuden laseraseiden luomiseen, on järjestelmien kehittäminen säteen ohjaamiseksi ja pitämiseksi maalissa. Jos haluat osua kohteisiin "hetkellisellä" laukauksella, tarvitaan sekunnin murto -osassa gigawattitehoja, mutta tällaisten lasereiden ja virtalähteiden luominen heille liikkuvalla alustalla on kaukana tulevaisuudessa. Näin ollen kohteiden tuhoamiseksi laserilla, joiden teho on satoja kilowatteja - kymmeniä megawatteja, on tarpeen pitää lasersäteilypiste kohteessa jonkin aikaa (useista sekunneista useisiin kymmeniin sekunteihin). Tämä vaatii erittäin tarkkoja ja nopeita käyttölaitteita, jotka kykenevät seuraamaan kohdetta lasersäteellä ohjausjärjestelmän mukaan.
Kun ammutaan pitkillä etäisyyksillä, ohjausjärjestelmän on kompensoitava ilmakehän aiheuttamat vääristymät, joita varten ohjausjärjestelmässä voidaan käyttää useita eri tarkoituksiin tarkoitettuja lasereita, jotka tarjoavat tarkan "taistelu" -laserin tarkan ohjauksen kohteeseen.
Mitä lasereita on kehitetty ensisijaisesti aseiden alalla? Koska suuritehoisia optisen pumppauksen lähteitä ei ole, kaasu-dynaamisista ja kemiallisista lasereista on tullut sellaisia.
1900 -luvun lopulla amerikkalainen strateginen puolustusaloiteohjelma (SDI) herätti yleisön mielipiteen. Osana tätä ohjelmaa oli tarkoitus käyttää laser -aseita maahan ja avaruuteen Neuvostoliiton mannertenvälisten ballististen ohjusten (ICBM) voittamiseksi. Kiertoradalle sijoittamiseen sen oli tarkoitus käyttää röntgenalueella säteileviä ydinpumppulasereita tai jopa 20 megawatin tehoisia kemiallisia lasereita.
SDI -ohjelma kohtasi lukuisia teknisiä vaikeuksia, ja se suljettiin. Samaan aikaan osa ohjelman puitteissa tehdystä tutkimuksesta mahdollisti riittävän tehokkaiden laserien hankkimisen. Vuonna 1985 deuteriumfluoridilaser, jonka lähtöteho oli 2,2 megawattia, tuhosi nestemäistä ponneainetta sisältävän ballistisen ohjuksen, joka oli kiinnitetty kilometrin päähän laserista. 12 sekunnin säteilytyksen seurauksena raketin rungon seinät menettivät lujuutensa ja tuhoutuivat sisäisen paineen vaikutuksesta.
Neuvostoliitossa kehitettiin myös taistelulasereita. XX vuosisadan kahdeksankymmentäluvulla oli meneillään Skif-kehäalustan luominen kaasun dynaamisella laserilla, jonka teho on 100 kW. Suurikokoinen Skif-DM-malli (Polyus-avaruusalus) laukaistiin Maan kiertoradalle vuonna 1987, mutta useiden virheiden vuoksi se ei tullut lasketulle kiertoradalle ja tulvii Tyynellämerellä ballistista liikeradaa pitkin. Neuvostoliiton romahtaminen lopetti tämän ja vastaavat hankkeet.
Neuvostoliitossa tehtiin laajamittaisia laseraseita koskevia tutkimuksia osana Terra-ohjelmaa. Suuritehoisiin laser-aseisiin "Terra" perustuvan vyöhykkeisen ohjuksen ja avaruudenpuolustusjärjestelmän ohjelma, jossa on säteen iskuelementti, toteutettiin vuosina 1965-1992. Avoimen datan mukaan tämän ohjelman puitteissa kaasu-dynaamiset laserit, kehitettiin puolijohdelasereita, räjähtävää jodin fotodissoraatiota ja muita tyyppejä.
Myös Neuvostoliitossa 1900-luvun puolivälistä lähtien Il-76MD-lentokoneen pohjalta kehitettiin ilmassa oleva laserkompleksi A-60. Alunperin kompleksin oli tarkoitus torjua automaattisia ajautuvia ilmapalloja. Aseena oli asennettava Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA): n kehittämä jatkuva kaasudynamiikka-luokan megawattiluokka.
Osana testejä luotiin GDT -penkkinäytteiden perhe, jonka säteilyteho oli 10–600 kW. Voidaan olettaa, että A-60-kompleksin testaushetkellä siihen asennettiin 100 kW: n laser.
Useita kymmeniä lentoja suoritettiin laserlaitteiston testauksella stratosfääripallolla, joka sijaitsee 30-40 km: n korkeudessa ja La-17-kohteella. Joidenkin lähteiden mukaan A-60-lentokoneen kanssa tehty kompleksi luotiin ohjuspuolustuksen ilmalaser-komponentiksi Terra-3-ohjelman puitteissa.
Millaiset laserit ovat lupaavimpia sotilaskäyttöön tällä hetkellä? Kaasudynaamisten ja kemiallisten laserien kaikkien etujen vuoksi niillä on merkittäviä haittoja: kulutusosien tarve, laukaisuhitaus (joidenkin lähteiden mukaan jopa minuutti), merkittävä lämmön vapautuminen, suuret mitat ja käytettyjen komponenttien saanto aktiivisesta väliaineesta. Tällaisia lasereita voidaan sijoittaa vain suurille materiaaleille.
Tällä hetkellä suurimmat näkymät ovat puolijohde- ja kuitulasereilla, joiden toimintaan tarvitaan vain riittävästi tehoa. Yhdysvaltain laivasto kehittää aktiivisesti ilmaista elektronilasertekniikkaa. Kuitulaserien tärkeä etu on niiden skaalautuvuus, ts. kyky yhdistää useita moduuleja saadaksesi lisää tehoa. Käänteinen skaalautuvuus on myös tärkeä, jos luodaan 300 kW: n puolijohdelaser, sen perusteella voidaan varmasti luoda pienempi, esimerkiksi 30 kW: n tehoinen laser.
Mikä on tilanne kuitu- ja puolijohdelasereiden kanssa Venäjällä? Neuvostoliiton tiede laserien kehittämisen ja luomisen kannalta oli maailman edistynein. Valitettavasti Neuvostoliiton romahtaminen muutti kaiken. Yksi maailman suurimmista yrityksistä, jotka kehittävät ja valmistavat kuitulasereita IPG Photonics, perusti venäläinen kotoisin oleva V. P. Gapontsev venäläisen NTO IRE-Polyus -yhtiön perusteella. Emoyhtiö IPG Photonics on tällä hetkellä rekisteröity Yhdysvalloissa. Huolimatta siitä, että yksi suurimmista IPG Photonics -tuotantolaitoksista sijaitsee Venäjällä (Fryazino, Moskovan alue), yhtiö toimii Yhdysvaltain lain mukaisesti eikä sen lasereita voida käyttää Venäjän asevoimissa, mukaan lukien yrityksen on noudatettava pakotteita asetettu Venäjälle.
IPG Photonicsin kuitulaserien ominaisuudet ovat kuitenkin erittäin korkeat. IPG -suuritehoisten jatkuvaaaltokuitulaserien tehoalue on 1 kW - 500 kW, ja niiden aallonpituusalue on laaja, ja sähköenergian muuntamisen optiseksi energiaksi tehokkuus on 50%. IPG -kuitulasereiden ero -ominaisuudet ovat paljon parempia kuin muut suuritehoiset laserit.
Onko Venäjällä muita nykyaikaisten suuritehoisten kuitu- ja puolijohdelaserien kehittäjiä ja valmistajia? Kaupallisten näytteiden perusteella ei.
Kotimainen valmistaja teollisuudessa tarjoaa kaasulasereita, joiden enimmäisteho on kymmeniä kW. Esimerkiksi yritys "Laser Systems" esitteli vuonna 2001 happi-jodilaserin, jonka teho oli 10 kW ja jonka kemiallinen hyötysuhde ylitti 32%, mikä on lupaavin kompakti tämän tyyppisen voimakkaan lasersäteilyn itsenäinen lähde. Teoriassa happi-jodi-laserit voivat saavuttaa jopa yhden megawatin tehon.
Samaan aikaan ei voida täysin sulkea pois sitä mahdollisuutta, että venäläiset tiedemiehet ovat onnistuneet tekemään läpimurron johonkin toiseen suuntaan luodakseen suuritehoisia lasereita, jotka perustuvat laserprosessien fysiikan syvään ymmärtämiseen.
Vuonna 2018 Venäjän presidentti Vladimir Putin julkisti Peresvet-laserkompleksin, joka on suunniteltu ratkaisemaan ohjustentorjuntatehtävät ja tuhoamaan vihollisen kiertoradat. Tiedot Peresvet -kompleksista on luokiteltu, mukaan lukien käytetyn laserin tyyppi (laserit?) Ja optinen teho.
Voidaan olettaa, että todennäköisin ehdokas asennettavaksi tähän kompleksiin on kaasudynamiikkalaser, joka on A-60-ohjelmaa varten kehitetyn laserin jälkeläinen. Tässä tapauksessa "Peresvet" -kompleksin laserin optinen teho voi olla 200-400 kilowattia, optimistisessa skenaariossa jopa 1 megawattia. Aiemmin mainittua happi-jodilaseria voidaan pitää toisena ehdokkaana.
Jos jatkamme tästä, Peresvet -kompleksin pääajoneuvon ohjaamon puolella diesel- tai bensiinigeneraattori, kompressori, kemiallisten komponenttien säilytystila, laser jäähdytysjärjestelmällä ja Lasersäteen ohjausjärjestelmä on oletettavasti sijoitettu sarjaan. Tutkan tai kohteen havaitsemisen OLS ei näy missään, mikä tarkoittaa ulkoista kohteen nimeämistä.
Nämä oletukset voivat joka tapauksessa osoittautua vääräksi sekä kotimaisten kehittäjien mahdollisuuden luoda pohjimmiltaan uusia lasereita että Peresvet -kompleksin optisesta tehosta saatavien luotettavien tietojen puuttumisen vuoksi. Lehdistössä oli erityisesti tietoa pienikokoisen ydinreaktorin läsnäolosta energialähteenä "Peresvet" -kompleksissa. Jos tämä on totta, kompleksin kokoonpano ja mahdolliset ominaisuudet voivat olla täysin erilaisia.
Mitä tehoa tarvitaan, jotta laser voidaan käyttää tehokkaasti sotilaallisiin tarkoituksiin tuhoamiskeinona? Tämä riippuu suurelta osin aiotusta käyttöalueesta ja kohteiden luonteesta sekä niiden tuhoamistavasta.
Vitebskin ilmassa oleva itsepuolustuskompleksi sisältää aktiivisen häirintäaseman L-370-3S. Se torjuu saapuvat vihollisohjukset lämpökytkentäpään avulla sokeuttamalla infrapunalasersäteilyä. L-370-3S-aktiivisen häirintäaseman mitat huomioon ottaen lasersäteilijän teho on enintään useita kymmeniä watteja. Tämä tuskin riittää tuhoamaan ohjuslämpöpään, mutta se riittää väliaikaiseen sokaistumiseen.
A-60-kompleksin testeissä 100 kW: n laserilla osui L-17-kohteisiin, jotka edustivat suihkukoneen analogia. Tuhoalue ei ole tiedossa, voidaan olettaa, että se oli noin 5-10 km.
Esimerkkejä ulkomaisten laserjärjestelmien testeistä:
[
Edellä esitetyn perusteella voimme olettaa:
-pienten UAV-laitteiden tuhoamiseksi 1–5 kilometrin etäisyydellä tarvitaan 2–5 kW: n tehoinen laser;
-ohjaamattomien miinojen, kuorien ja korkean tarkkuuden ammusten tuhoamiseen 5–10 kilometrin etäisyydeltä tarvitaan laser, jonka teho on 20–100 kW;
-kohteisiin, kuten lentokoneeseen tai ohjukseen, 100–500 km: n etäisyydellä tarvitaan 1–10 MW: n laser.
Ilmoitetun tehon laserit ovat jo olemassa tai niitä luodaan lähitulevaisuudessa. Millaisia laseraseita lähitulevaisuudessa ilmavoimat, maavoimat ja merivoimat voivat käyttää, harkitsemme tämän artikkelin jatkossa.
