لیزرها از بدو تأسیس به عنوان سلاح هایی با قابلیت تحول انقلابی در نبرد شناخته شده اند. از اواسط قرن بیستم ، لیزرها به بخشی جدایی ناپذیر از فیلم های علمی تخیلی ، سلاح های سربازان فوق العاده و کشتی های بین ستاره ای تبدیل شده اند.
با این حال ، همانطور که اغلب در عمل اتفاق می افتد ، توسعه لیزرهای پرقدرت با مشکلات فنی بزرگی روبرو شد ، که منجر به این واقعیت شد که تا کنون طاقچه اصلی لیزرهای نظامی استفاده از آنها در سیستم های شناسایی ، هدف گیری و تعیین هدف شده است. با این وجود ، کار بر روی ایجاد لیزرهای رزمی در کشورهای پیشرو در جهان عملاً متوقف نشد ، برنامه های ایجاد نسل جدید سلاح های لیزری جایگزین یکدیگر شد.
پیش از این ، برخی از مراحل توسعه لیزرها و ایجاد سلاح های لیزری و همچنین مراحل توسعه و وضعیت فعلی ایجاد سلاح های لیزری برای نیروی هوایی ، سلاح های لیزری برای نیروهای زمینی و پدافند هوایی را مورد بررسی قرار دادیم. ، سلاح های لیزری برای نیروی دریایی. در حال حاضر ، شدت برنامه های ایجاد سلاح های لیزری در کشورهای مختلف به حدی زیاد است که دیگر شکی نیست که آنها به زودی در میدان جنگ ظاهر می شوند. و محافظت از خود در برابر سلاح های لیزری به آسانی آنطور که برخی تصور می کنند آسان نخواهد بود ، حداقل انجام نقره به طور قطع امکان پذیر نخواهد بود.
اگر به توسعه سلاح های لیزری در کشورهای خارجی دقت کنید ، متوجه خواهید شد که اکثر سیستم های لیزری مدرن پیشنهادی بر اساس لیزرهای فیبر و حالت جامد پیاده سازی شده اند. علاوه بر این ، در بیشتر موارد ، این سیستم های لیزری برای حل مشکلات تاکتیکی طراحی شده اند. قدرت خروجی آنها در حال حاضر از 10 کیلووات تا 100 کیلووات متغیر است ، اما در آینده می توان آن را به 300-500 کیلو وات افزایش داد. در روسیه ، عملاً هیچ اطلاعاتی در مورد کار ایجاد لیزرهای رزمی کلاس تاکتیکی وجود ندارد ، در مورد دلایل این امر در زیر صحبت خواهیم کرد.
در 1 مارس 2018 ، ولادیمیر پوتین ، رئیس جمهور روسیه ، در جریان پیام خود به مجمع فدرال ، همراه با تعدادی دیگر از سیستم های تسلیحاتی پیشرفته ، مجتمع رزمی لیزری Peresvet (BLK) را اعلام کرد که اندازه و هدف موردنظر آن استفاده از آن برای حل وظایف استراتژیک
محوطه Peresvet با پرده ای از رازداری احاطه شده است. ویژگی های جدیدترین انواع دیگر سلاح ها (مجتمع های خنجر ، آوانگارد ، زیرکن ، پوزیدون) تا حدی بیان شده است ، که تا حدی قضاوت درباره هدف و اثربخشی آنها را ممکن می سازد. در عین حال ، اطلاعات خاصی در مورد مجموعه لیزری Peresvet ارائه نشد: نه نوع لیزر نصب شده و نه منبع انرژی برای آن. بر این اساس ، هیچ اطلاعاتی در مورد ظرفیت مجتمع وجود ندارد ، که به نوبه خود به ما اجازه نمی دهد قابلیت های واقعی آن و اهداف و اهداف تعیین شده برای آن را درک کنیم.
تابش لیزر را می توان به ده ها و شاید صدها روش بدست آورد. بنابراین چه روشی برای به دست آوردن تابش لیزر در جدیدترین BLK روسی "Peresvet" پیاده سازی شده است؟ برای پاسخ به این س weال ، ما نسخه های مختلف Peresvet BLK را در نظر گرفته و میزان احتمال اجرای آنها را برآورد می کنیم.
اطلاعات زیر مفروضات نویسنده بر اساس اطلاعات منابع باز ارسال شده در اینترنت است
BLK "Peresvet". اجرای شماره 1 لیزرهای فیبر ، حالت جامد و مایع
همانطور که در بالا ذکر شد ، روند اصلی در ایجاد سلاح های لیزری توسعه مجتمع های مبتنی بر فیبر نوری است. چرا این اتفاق می افتد؟ زیرا مقیاس پذیری قدرت تاسیسات لیزری بر اساس لیزرهای فیبر آسان است. با استفاده از بسته ای از ماژول های 5-10 کیلووات ، تابش 50-100 کیلووات را در خروجی بدست آورید.
آیا می توان Peresvet BLK را بر اساس این فناوری ها پیاده سازی کرد؟ به احتمال زیاد اینطور نیست. دلیل اصلی این امر این است که در طول سالهای پرسترویکا ، توسعه دهنده پیشرو لیزرهای فیبر ، انجمن علمی و فنی IRE-Polyus ، از روسیه "فرار" کرد ، بر اساس آن شرکت فراملی IPG Photonics Corporation تشکیل شد ، ثبت شد در ایالات متحده و در حال حاضر رهبر جهان در صنعت است لیزرهای فیبر قدرت بالا. تجارت بین المللی و محل اصلی ثبت IPG Photonics Corporation متضمن اطاعت شدید آن از قوانین ایالات متحده است ، که با توجه به شرایط سیاسی فعلی ، به معنای انتقال فناوری های مهم به روسیه نیست ، که البته شامل فناوری هایی برای ایجاد کیفیت بالا می شود. لیزرهای قدرتمند
آیا لیزرهای فیبر دار می توانند توسط سازمانهای دیگر در روسیه توسعه داده شوند؟ شاید ، اما بعید است ، یا در حالی که اینها محصولات کم قدرت هستند. لیزرهای فایبر یک محصول تجاری سودآور هستند ؛ بنابراین ، عدم وجود لیزرهای داخلی با قدرت بالا در بازار به احتمال زیاد عدم وجود واقعی آنها را نشان می دهد.
لیزرهای حالت جامد نیز وضعیت مشابهی دارند. احتمالاً ، از بین این موارد ، اجرای راه حل دسته ای دشوارتر است ؛ با این وجود ، این امکان وجود دارد و در کشورهای خارجی این دومین راه حل گسترده پس از لیزرهای فیبر است. اطلاعاتی در مورد لیزرهای صنعتی جامد صنعتی با قدرت بالا ساخته شده در روسیه یافت نشد. کار بر روی لیزرهای حالت جامد در موسسه تحقیقات فیزیک لیزر RFNC-VNIIEF (ILFI) انجام می شود ، بنابراین از لحاظ تئوری می توان یک لیزر حالت جامد در Peresvet BLK نصب کرد ، اما در عمل بعید است ، زیرا در ابتدا به احتمال زیاد نمونه های فشرده تری از سلاح های لیزری یا تاسیسات آزمایشی ظاهر می شوند.
حتی اطلاعات کمتری در مورد لیزرهای مایع وجود دارد ، اگرچه اطلاعاتی وجود دارد که لیزر جنگ مایع در حال توسعه است (آیا تولید شده است ، اما رد شده است؟) در ایالات متحده به عنوان بخشی از برنامه HELLADS (سیستم دفاعی لیزری مایع با انرژی بالا ، "سیستم دفاعی مبتنی بر لیزر مایع با انرژی بالا"). لیزرهای مایع احتمالاً می توانند خنک شوند ، اما در مقایسه با لیزرهای حالت جامد کارایی (کارایی) کمتری دارند.
در سال 2017 ، اطلاعاتی در مورد قرار دادن مناقصه موسسه تحقیقاتی Polyus برای بخش جدایی ناپذیر کار تحقیقاتی (تحقیق و توسعه) ظاهر شد ، که هدف آن ایجاد یک مجموعه لیزری متحرک برای مبارزه با وسایل نقلیه بدون سرنشین کوچک (UAV) در شرایط روز و گرگ و میش این مجموعه باید شامل یک سیستم ردیابی و ساخت مسیرهای پرواز هدف باشد که تعیین کننده هدف برای سیستم هدایت تابش لیزر است که منبع آن لیزر مایع خواهد بود. مورد نیاز در بیانیه کار در مورد ایجاد لیزر مایع و در عین حال نیاز به وجود لیزر فیبر قدرت در مجتمع مورد توجه است. یا یک چاپ اشتباه است ، یا نوع جدیدی از لیزر فیبر با یک محیط مایع فعال در یک فیبر توسعه یافته است (توسعه یافته است) ، که مزایای یک لیزر مایع را از نظر راحتی خنک کننده و یک لیزر فیبر در ترکیب emitter ترکیب می کند. بسته ها
مزایای اصلی لیزرهای فیبر ، حالت جامد و مایع جمع و جور بودن آنها ، امکان افزایش دسته ای قدرت و سهولت ادغام در کلاس های مختلف سلاح است. همه اینها برخلاف لیزر BLK "Peresvet" است ، که به وضوح نه به عنوان یک ماژول جهانی ، بلکه به عنوان یک راه حل ساخته شده "با یک هدف واحد ، بر اساس یک مفهوم واحد" ساخته شده است.بنابراین ، احتمال پیاده سازی BLK "Peresvet" در نسخه شماره 1 بر اساس لیزرهای فیبر ، حالت جامد و مایع را می توان کم ارزیابی کرد
BLK "Peresvet". اعدام شماره 2 لیزرهای گاز پویا و شیمیایی
لیزرهای پویا و شیمیایی گاز را می توان یک راه حل قدیمی در نظر گرفت. عیب اصلی آنها نیاز به تعداد زیادی از اجزای مصرفی مورد نیاز برای حفظ واکنش است که دریافت تابش لیزر را تضمین می کند. با این وجود ، این لیزرهای شیمیایی بودند که بیشتر در توسعه دهه 70-80 قرن بیستم توسعه یافتند.
ظاهراً برای اولین بار ، قدرت تابش مداوم بیش از 1 مگاوات در اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده بر روی لیزرهای گاز پویا بدست آمد ، که عملکرد آنها بر اساس خنک کننده آدیاباتیک توده های گاز گرم شده با سرعت مافوق صوت حرکت می کند.
در اتحاد جماهیر شوروی ، از اواسط دهه 70 قرن بیستم ، یک مجتمع لیزری هوابرد A-60 بر اساس هواپیمای Il-76MD ساخته شد ، احتمالاً مجهز به لیزر RD0600 یا آنالوگ آن. در ابتدا ، این مجتمع برای مقابله با بالن های رانش اتوماتیک در نظر گرفته شده بود. به عنوان سلاح ، یک لیزر CO مداوم گاز پویا از کلاس مگاواتی که توسط دفتر طراحی Khimavtomatika (KBKhA) توسعه یافته بود ، نصب می شد. به عنوان بخشی از آزمایشات ، خانواده ای از نمونه های نیمکت GDT با قدرت تابش 10 تا 600 کیلو وات ایجاد شد. معایب GDT طول موج تابشی طولانی 10.6 میکرومتر است که واگرایی پراش زیاد پرتو لیزر را فراهم می کند.
حتی قدرت تابش بالاتری با لیزرهای شیمیایی بر اساس دوتریوم فلوراید و با لیزرهای اکسیژن-ید (ید) (COILs) به دست آمد. به ویژه ، در چارچوب برنامه دفاع استراتژیک (SDI) در ایالات متحده ، لیزر شیمیایی بر اساس دوتریوم فلوراید با قدرت چند مگاوات ایجاد شد ؛ در چارچوب دفاع ملی موشکی ضد بالستیک ایالات متحده (NMD)) ، برنامه هوانوردی بوئینگ ABL (AirBorne Laser) با لیزر اکسیژن-ید با قدرت 1 مگاوات.
VNIIEF قدرتمندترین لیزر شیمیایی پالسی جهان را در واکنش فلورین با هیدروژن (دوتریوم) ایجاد و آزمایش کرده است ، یک لیزر پالسی مکرر با انرژی تابشی چند کیلوژول در هر پالس ، نرخ تکرار پالس 1 تا 4 هرتز و واگرایی تابشی نزدیک به مرز پراش و بازدهی حدود 70 درصد (بیشترین میزان برای لیزرها).
در بازه زمانی 1985 تا 2005. لیزرها در واکنش غیر زنجیره ای فلورین با هیدروژن (دوتریوم) توسعه داده شدند ، جایی که هگزا فلوراید گوگرد SF6 به عنوان ماده حاوی فلورین مورد استفاده قرار گرفت و در یک تخلیه الکتریکی تجزیه شد (لیزر جداسازی نوری؟). برای اطمینان از عملکرد طولانی مدت و ایمن لیزر در حالت پالس مکرر ، تاسیساتی با چرخه بسته تغییر مخلوط کار ایجاد شده است. امکان بدست آوردن واگرایی تابشی نزدیک به حد پراش ، نرخ تکرار پالس تا 1200 هرتز و متوسط توان تابشی چند صد وات نشان داده شده است.
لیزرهای گاز پویا و شیمیایی دارای اشکال قابل توجهی هستند ، در اکثر راه حل ها لازم است از دوباره پر کردن ذخیره "مهمات" ، که اغلب شامل اجزای گران قیمت و سمی است ، اطمینان حاصل شود. همچنین لازم است گازهای خروجی ناشی از عملکرد لیزر را تمیز کنید. به طور کلی نمی توان لیزرهای گاز پویا و شیمیایی را یک راه حل م callثر نامید ، به همین دلیل است که اکثر کشورها به توسعه لیزرهای فیبر ، حالت جامد و مایع روی آورده اند.
اگر ما در مورد لیزری بر اساس واکنش غیر زنجیره ای فلورین با دوتریوم صحبت کنیم ، در یک تخلیه الکتریکی تجزیه می شود ، با یک چرخه بسته تغییر مخلوط کار ، در سال 2005 قدرت 100 کیلو وات بدست می آید ، بعید است که در این مدت می توان آنها را به سطح مگاوات رساند.
با توجه به Peresvet BLK ، موضوع نصب لیزر گاز پویا و شیمیایی بر روی آن کاملاً بحث برانگیز است.از یک سو ، پیشرفتهای قابل توجهی در روسیه در مورد این لیزرها وجود دارد. اطلاعاتی در مورد توسعه نسخه بهبود یافته مجموعه هواپیمایی A 60 - A 60M با لیزر 1 مگاواتی در اینترنت ظاهر شد. همچنین در مورد قرار دادن مجموعه "Peresvet" بر روی ناو هواپیمابر گفته می شود "، که ممکن است دومین طرف همان مدال باشد. یعنی در ابتدا آنها می توانستند یک مجتمع زمینی قوی تر بر اساس لیزر گاز پویا یا شیمیایی بسازند ، و اکنون ، با دنبال کردن مسیر ضربدری ، آن را بر روی ناو هواپیمابر نصب کنند.
ایجاد "Peresvet" توسط متخصصان مرکز هسته ای در ساروف ، در مرکز هسته ای فدرال روسیه-م Instituteسسه تحقیقاتی فیزیک تجربی کل روسیه (RFNC-VNIIEF) ، در موسسه تحقیقات فیزیک لیزری که قبلاً ذکر شد ، انجام شد. از جمله ، لیزرهای گاز پویا و اکسیژن-ید را توسعه می دهد …
از سوی دیگر ، هر چه که می توان گفت ، لیزرهای گاز پویا و شیمیایی راه حل های فنی قدیمی هستند. علاوه بر این ، اطلاعات در مورد وجود منبع انرژی هسته ای در Peresvet BLK برای تأمین انرژی لیزر به طور فعال در حال گردش است و در ساروف آنها بیشتر در ایجاد جدیدترین فناوری های پیشرفت ، اغلب با انرژی هسته ای مرتبط هستند.
با توجه به موارد فوق ، می توان فرض کرد که احتمال پیاده سازی Peresvet BLK در اجرای شماره 2 بر اساس لیزرهای گاز پویا و شیمیایی متوسط است
لیزرهای پمپاژ هسته ای
در اواخر دهه 1960 ، کار در اتحاد جماهیر شوروی برای ایجاد لیزرهای پمپاژ هسته ای با قدرت بالا آغاز شد. در ابتدا ، متخصصان VNIIEF ، I. A. E. کورچاتوف و موسسه تحقیقات فیزیک هسته ای ، دانشگاه دولتی مسکو. سپس دانشمندان MEPhI ، VNIITF ، IPPE و مراکز دیگر به آنها ملحق شدند. در سال 1972 ، VNIIEF مخلوطی از هلیوم و زنون را با قطعات شکافت اورانیوم با استفاده از راکتور پالسی VIR2 برانگیخت.
در سالهای 1974-1976. آزمایشات در راکتور TIBR-1M انجام می شود ، که در آن قدرت تابش لیزر حدود 1-2 کیلو وات بود. در سال 1975 ، بر اساس رآکتور پالسی VIR-2 ، یک دستگاه لیزری دو کاناله LUNA-2 توسعه یافت که هنوز در سال 2005 در حال کار بود ، و این احتمال وجود دارد که هنوز کار کند. در سال 1985 ، لیزر نئون برای اولین بار در جهان در تأسیسات LUNA-2M پمپ شد.
در اوایل دهه 1980 ، دانشمندان VNIIEF ، برای ایجاد یک عنصر لیزری هسته ای که در حالت مداوم کار می کرد ، یک ماژول لیزری 4 کاناله LM-4 را توسعه داده و تولید کردند. سیستم توسط شار نوترونی از راکتور BIGR برانگیخته می شود. مدت زمان تولید با طول پالس تابش راکتور تعیین می شود. برای اولین بار در جهان ، لیزرهای cw در لیزرهای پمپاژ هسته ای در عمل نشان داده شد و کارایی روش گردش گاز عرضی نشان داده شد. توان تابش لیزر حدود 100 وات بود.
در سال 2001 ، واحد LM-4 ارتقا یافت و نام LM-4M / BIGR را دریافت کرد. عملکرد دستگاه لیزر هسته ای چند عنصری در حالت پیوسته پس از 7 سال حفاظت از تاسیسات بدون جایگزینی عناصر نوری و سوخت نشان داده شد. نصب LM-4 را می توان به عنوان نمونه اولیه یک راکتور لیزر (RL) در نظر گرفت که دارای تمام ویژگی های آن است ، به جز احتمال یک واکنش زنجیره ای هسته ای خود پایدار.
در سال 2007 ، به جای ماژول LM-4 ، یک ماژول لیزری هشت کاناله LM-8 به بهره برداری رسید ، که در آن افزودن متوالی چهار و دو کانال لیزری ارائه شد.
راکتور لیزری یک دستگاه مستقل است که عملکرد سیستم لیزری و راکتور هسته ای را ترکیب می کند. ناحیه فعال راکتور لیزری مجموعه ای از تعداد مشخصی از سلول های لیزر است که به روش خاصی در ماتریس تعدیل کننده نوترون قرار گرفته اند. تعداد سلول های لیزری می تواند از صدها تا چند هزار متغیر باشد. مقدار کل اورانیوم بین 5-7 کیلوگرم تا 40-70 کیلوگرم ، ابعاد خطی 2-5 متر است.
در VNIIEF ، برآورد اولیه پارامترهای اصلی انرژی ، فیزیکی ، فیزیکی ، فنی و عملیاتی نسخه های مختلف راکتورهای لیزری با قدرت لیزر از 100 کیلووات به بالا انجام شد که از کسرهای ثانیه به حالت پیوسته کار می کردند. ما راکتورهای لیزری با تجمع گرما در هسته راکتور را در پرتاب ها در نظر گرفتیم که مدت زمان آنها با گرمایش مجاز هسته (رادار ظرفیت حرارتی) و رادار پیوسته با حذف انرژی حرارتی خارج از هسته محدود می شود.
احتمالاً یک راکتور لیزری با قدرت لیزر در حد 1 مگاوات باید حدود 3000 سلول لیزر داشته باشد.
در روسیه ، کار فشرده بر روی لیزرهای پمپاژ هسته ای نه تنها در VNIIEF بلکه در واحد دولتی فدرال "مرکز علمی دولتی فدراسیون روسیه - موسسه فیزیک و مهندسی نیرو به نام A. I." انجام شد. Leipunsky "، همانطور که توسط ثبت اختراع RU 2502140 برای ایجاد" نصب و راه اندازی راکتور-لیزر با پمپاژ مستقیم توسط قطعات شکافت "مشهود است.
متخصصان مرکز تحقیقات دولتی فدراسیون روسیه IPPE یک مدل انرژی از سیستم راکتور-لیزر پالس-تقویت کننده نوری پمپاژ هسته ای (OKUYAN) ایجاد کرده اند.
یادآوری بیانیه یوری بوریسوف ، معاون وزیر دفاع روسیه در مصاحبه سال گذشته با روزنامه کراسنایا زوزدا, ما می توانیم بگوییم که Peresvet BLK نه به یک راکتور هسته ای کوچک که لیزر را با برق تامین می کند ، بلکه به یک راکتور لیزر مجهز است ، که در آن انرژی شکافت مستقیماً به تابش لیزر تبدیل می شود.
تنها با پیشنهاد فوق برای قرار دادن Peresvet BLK در هواپیما تردید ایجاد می شود. صرف نظر از نحوه اطمینان از قابلیت اطمینان هواپیمای حامل ، همیشه خطر تصادف و سقوط هواپیما با پراکندگی بعدی مواد رادیواکتیو وجود دارد. با این حال ، ممکن است راه هایی برای جلوگیری از انتشار مواد رادیواکتیو هنگام سقوط حامل وجود داشته باشد. بله ، و ما در حال حاضر یک راکتور پرنده در موشک کروز ، petrel داریم.
با توجه به موارد فوق ، می توان فرض کرد که احتمال پیاده سازی Peresvet BLK در نسخه 3 بر اساس لیزر پمپاژ هسته ای می تواند زیاد تخمین زده شود
مشخص نیست که لیزر نصب شده پالسی است یا پیوسته. در حالت دوم ، زمان عملکرد مداوم لیزر و وقفه هایی که باید بین حالت های عملکرد انجام شود ، زیر سال است. امیدوارم Peresvet BLK دارای یک راکتور پیوسته لیزری باشد که زمان کارکرد آن فقط با تامین مبرد محدود می شود ، یا در صورت تامین سرمایش به روش دیگر محدود نمی شود.
در این حالت ، قدرت نوری خروجی Peresvet BLK را می توان در محدوده 1-3 مگاوات با چشم انداز افزایش به 5-10 مگاوات برآورد کرد. به سختی می توان کلاهک هسته ای را حتی با چنین لیزری مورد اصابت قرار داد ، اما یک هواپیما ، از جمله یک هواپیمای بدون سرنشین ، یا یک موشک کروز کاملاً امکان پذیر است. همچنین می توان از شکست تقریباً هر فضاپیمای محافظت نشده در مدارهای پایین اطمینان حاصل کرد و احتمالاً به عناصر حساس سفینه در مدارهای بالاتر آسیب رساند.
بنابراین ، اولین هدف برای Peresvet BLK ممکن است عناصر نوری حساس ماهواره های هشداردهنده حمله موشکی ایالات متحده باشد ، که می توانند در صورت حمله غیرمنتظره خلع سلاح آمریکا به عنوان عنصری از دفاع موشکی عمل کنند.
نتیجه گیری
همانطور که در ابتدای مقاله گفتیم ، روشهای نسبتاً زیادی برای بدست آوردن تابش لیزر وجود دارد. علاوه بر مواردی که در بالا مورد بحث قرار گرفت ، انواع دیگری از لیزرها وجود دارند که می توانند به طور م inثر در امور نظامی استفاده شوند ، به عنوان مثال ، لیزر الکترونی رایگان ، که در آن می توان طول موج را در طیف وسیعی تا اشعه ایکس نرم تغییر داد. تابش و فقط به مقدار زیادی انرژی الکتریکی تولید شده توسط یک راکتور هسته ای کوچک نیاز دارد. چنین لیزری به طور فعال در جهت منافع نیروی دریایی ایالات متحده در حال توسعه است.با این حال ، استفاده از لیزر الکترونی رایگان در Peresvet BLK بعید است ، زیرا در حال حاضر هیچ اطلاعاتی در مورد توسعه لیزرهای این نوع در روسیه وجود ندارد ، به جز مشارکت در روسیه در برنامه اشعه ایکس اروپا لیزر الکترونی رایگان
لازم به درک است که ارزیابی احتمال استفاده از این یا آن محلول در Peresvet BLK به طور مشروط داده می شود: وجود تنها اطلاعات غیر مستقیم که از منابع باز به دست آمده اجازه نمی دهد نتیجه گیری با درجه قابلیت اطمینان بالا انجام شود.
