سلاح های لیزری همیشه بحث برانگیز هستند. برخی آن را سلاح آینده می دانند ، در حالی که برخی دیگر احتمال ظهور نمونه های موثری از چنین سلاح هایی را در آینده نزدیک قاطعانه رد می کنند. مردم حتی قبل از ظاهر واقعی خود به سلاح های لیزری فکر می کردند ، بگذارید کار کلاسیک "Hyperboloid of Engineer Garin" الکسی تولستوی را به خاطر بیاوریم (البته ، این کار دقیقاً لیزر را نشان نمی دهد ، بلکه سلاح نزدیک به آن در عمل و عواقب آن است. استفاده از آن)
ایجاد یک لیزر واقعی در دهه 50 - 60 قرن بیستم دوباره موضوع سلاح های لیزری را مطرح کرد. طی چند دهه ، این فیلم به یکی از ویژگی های ضروری فیلم های علمی تخیلی تبدیل شده است. موفقیت های واقعی بسیار متوسط بود. بله ، لیزرها دارای طاقچه مهمی در سیستم های شناسایی و تعیین هدف هستند ، آنها به طور گسترده در صنعت استفاده می شوند ، اما برای استفاده به عنوان وسیله تخریب ، قدرت آنها هنوز کافی نیست و وزن و اندازه آنها غیرقابل قبول است. فناوری های لیزری چگونه تکامل یافت ، در حال حاضر تا چه اندازه برای کاربردهای نظامی آماده است؟
اولین لیزر عملیاتی در سال 1960 ایجاد شد. این یک لیزر حالت جامد پالس بر اساس یاقوت مصنوعی بود. در زمان ایجاد ، این بالاترین فناوری ها بودند. امروزه ، چنین لیزری را می توان در خانه مونتاژ کرد ، در حالی که انرژی پالس آن می تواند به 100 J برسد.
پیاده سازی لیزر نیتروژن حتی ساده تر است ؛ برای پیاده سازی آن نیازی به محصولات تجاری پیچیده نیست ؛ حتی می تواند بر روی نیتروژن موجود در جو نیز کار کند. با بازوهای صاف ، می توان آن را به راحتی در خانه مونتاژ کرد.
از زمان ایجاد اولین لیزر ، روشهای زیادی برای بدست آوردن تابش لیزر پیدا شده است. لیزرهای حالت جامد ، لیزرهای گازی ، لیزرهای رنگی ، لیزرهای الکترون آزاد ، لیزرهای فیبر دار ، لیزرهای نیمه هادی و سایر لیزرها وجود دارد. همچنین لیزرها از نظر هیجان متفاوت هستند. به عنوان مثال ، در لیزرهای گازی با طرح های مختلف ، محیط فعال را می توان با تابش نوری ، تخلیه جریان الکتریکی ، واکنش شیمیایی ، پمپاژ هسته ای ، پمپاژ حرارتی (لیزرهای گاز پویا ، GDL) تحریک کرد. ظهور لیزرهای نیمه هادی باعث ایجاد لیزرهایی از نوع DPSS (لیزر حالت جامد پمپ شده با دیود) شد.
طرح های مختلف لیزر خروجی تابش با طول موج های مختلف ، از اشعه ایکس نرم تا تابش مادون قرمز را ارائه می دهد. لیزرهای سخت اشعه ایکس و گاما در حال توسعه هستند. این به شما امکان می دهد لیزری را بر اساس مشکل حل شده انتخاب کنید. با توجه به کاربردهای نظامی ، این به عنوان مثال ، امکان انتخاب لیزر ، با تابش چنین طول موجی است که به حداقل در جو سیاره جذب می شود.
از زمان توسعه اولین نمونه اولیه ، قدرت به طور مداوم در حال افزایش است ، ویژگی های وزن و اندازه و کارایی (کارایی) لیزرها بهبود یافته است. این به وضوح در مثال دیودهای لیزری مشاهده می شود. در دهه 90 قرن گذشته ، نشانگرهای لیزری با قدرت 2-5 مگاوات در فروش گسترده ظاهر شدند ، در سالهای 2005-2010 قبلاً امکان خرید اشاره گر لیزری 200-300 میلی وات وجود داشت ، در حال حاضر ، در سال 2019 ، نشانگرهای لیزری با قدرت نوری 7 در فروش. سه شنبهدر روسیه ، ماژول های دیودهای لیزری مادون قرمز با خروجی فیبر نوری ، قدرت نوری 350 وات وجود دارد.
میزان افزایش قدرت دیودهای لیزری مطابق قانون مور با نرخ افزایش قدرت محاسباتی پردازنده ها قابل مقایسه است. البته ، دیودهای لیزری برای ایجاد لیزرهای رزمی مناسب نیستند ، اما به نوبه خود از آنها برای پمپاژ لیزرهای حالت جامد و فیبر کارآمد استفاده می شود. برای دیودهای لیزری ، راندمان تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی نوری می تواند بیش از 50 باشد ، از لحاظ تئوری ، شما می توانید بیش از 80 efficiency کارایی داشته باشید. راندمان بالا نه تنها نیازهای منبع تغذیه را کاهش می دهد ، بلکه خنک کننده تجهیزات لیزر را نیز ساده می کند.
یکی از عناصر مهم لیزر ، سیستم فوکوس پرتو است - هرچه ناحیه نقطه ای روی هدف کوچکتر باشد ، چگالی توان بالاتری وجود دارد که باعث آسیب می شود. پیشرفت در توسعه سیستم های نوری پیچیده و ظهور مواد نوری جدید با دمای بالا ، ایجاد سیستم های فوکوس بسیار کارآمد را ممکن می سازد. سیستم تمرکز و هدف گیری لیزر رزمی آزمایشی آمریکایی HEL شامل 127 آینه ، لنز و فیلترهای نوری است.
یکی دیگر از م componentلفه های مهم که امکان ایجاد سلاح های لیزری را فراهم می کند ، توسعه سیستم هایی برای هدایت و نگه داشتن پرتو بر روی هدف است. برای ضربه زدن به اهداف با شلیک "فوری" ، در ثانیه ای چند ثانیه ، به قدرت گیگاوات نیاز است ، اما ایجاد چنین لیزرها و منابع تغذیه برای آنها در یک شاسی متحرک ، به آینده ای دور بستگی دارد. بر این اساس ، برای از بین بردن اهداف با لیزرهای با قدرت صدها کیلووات - دهها مگاوات ، لازم است نقطه تابش لیزر را برای مدتی (از چند ثانیه تا چند ده ثانیه) روی هدف نگه داریم. بر اساس سیستم هدایت ، این امر به درایوهای دقیق و با سرعت بالا نیاز دارد که بتوانند هدف را با پرتو لیزر ردیابی کنند.
هنگام شلیک در مسافت های طولانی ، سیستم هدایت باید اعوجاج ایجاد شده توسط جوامع را جبران کند ، که برای این منظور می توان از چندین لیزر برای اهداف مختلف در سیستم هدایت استفاده کرد و هدایت دقیق لیزر اصلی "رزمی" را به هدف ارائه می دهد.
کدام لیزرها در زمینه تسلیحات از اولویت برخوردار بوده اند؟ به دلیل عدم وجود منابع پمپاژ نوری با قدرت بالا ، لیزرهای گاز پویا و شیمیایی چنین شده اند.
در پایان قرن بیستم ، افکار عمومی با برنامه ابتکار دفاع استراتژیک آمریکا (SDI) تحریک شد. به عنوان بخشی از این برنامه ، برنامه ریزی شده بود که سلاح های لیزری در زمین و فضا برای شکست موشک های قاره پیمای شوروی (ICBM) مستقر شود. برای قرار دادن در مدار ، قرار بود از لیزرهای پمپاژ هسته ای که در محدوده اشعه ایکس ساطع می شوند یا لیزرهای شیمیایی با قدرت حداکثر 20 مگاوات استفاده شود.
برنامه SDI با مشکلات فنی متعددی روبرو شد و بسته شد. در عین حال ، برخی از تحقیقات انجام شده در چارچوب برنامه ، امکان دستیابی به لیزرهای به اندازه کافی قدرتمند را فراهم کرد. در سال 1985 ، یک لیزر دوتریوم فلوراید با قدرت خروجی 2.2 مگاوات یک موشک بالستیک پیشران مایع را که در 1 کیلومتری لیزر ثابت شده بود منهدم کرد. در نتیجه تابش 12 ثانیه ای ، دیواره بدنه موشک قدرت خود را از دست داده و در اثر فشار داخلی از بین رفت.
در اتحاد جماهیر شوروی ، توسعه لیزرهای رزمی نیز انجام شد. در دهه هشتاد قرن بیستم ، کار برای ایجاد بستر مداری Skif با لیزر گاز پویا با قدرت 100 کیلو وات در حال انجام بود. ماکت بزرگ Skif-DM (فضاپیمای Polyus) در سال 1987 به مدار زمین پرتاب شد ، اما به دلیل تعدادی خطا وارد مدار محاسبه شده نشد و در اقیانوس آرام در امتداد یک مسیر بالستیک غرق شد. فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی به این و پروژه های مشابه پایان داد.
مطالعات گسترده ای در مورد سلاح های لیزری در اتحاد جماهیر شوروی به عنوان بخشی از برنامه Terra انجام شد.برنامه سیستم موشکی منطقه ای و پدافند ضد فضایی با عنصر ضربه ای پرتو بر اساس سلاح های لیزری پرقدرت "Terra" از سال 1965 تا 1992 اجرا شد. طبق داده های باز ، در چارچوب این برنامه ، لیزرهای گاز پویا ، لیزرهای حالت جامد ، جداسازی نوری انفجاری ید و انواع دیگر ایجاد شد.
همچنین در اتحاد جماهیر شوروی ، از اواسط دهه 70 قرن بیستم ، یک مجتمع لیزری هوابرد A-60 بر اساس هواپیمای Il-76MD ساخته شد. 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. می توان فرض کرد که در زمان آزمایش مجتمع A-60 ، یک لیزر 100 کیلوواتی روی آن نصب شده است.
چندین ده پرواز با آزمایش نصب لیزر بر روی بالن استراتوسفر واقع در ارتفاع 30-40 کیلومتری و روی هدف La-17 انجام شد. برخی منابع نشان می دهند که مجتمع با هواپیمای A-60 به عنوان یک جزء لیزری هوانوردی در دفاع موشکی تحت برنامه Terra-3 ایجاد شده است.
چه نوع لیزری در حال حاضر بیشترین امید را برای کاربردهای نظامی دارد؟ با وجود همه مزایای لیزرهای گاز پویا و شیمیایی ، آنها دارای معایب قابل توجهی هستند: نیاز به اجزای مصرفی ، اینرسی پرتاب (بر اساس برخی منابع ، تا یک دقیقه) ، آزاد شدن حرارت قابل توجه ، ابعاد بزرگ و بازده اجزای مصرف شده از محیط فعال چنین لیزری را فقط می توان روی رسانه های بزرگ قرار داد.
در حال حاضر ، لیزرهای حالت جامد و فیبر دارای بیشترین چشم انداز هستند ، که برای عملکرد آنها فقط باید قدرت کافی را برای آنها فراهم کرد. نیروی دریایی ایالات متحده به طور فعال در حال توسعه فناوری لیزر الکترونی رایگان است. مزیت مهم لیزرهای فیبر مقیاس پذیری آنها است ، به عنوان مثال توانایی ترکیب چندین ماژول برای به دست آوردن قدرت بیشتر. مقیاس پذیری معکوس نیز مهم است ، اگر یک لیزر حالت جامد با قدرت 300 کیلو وات ایجاد شود ، مطمئناً می توان بر اساس آن یک لیزر با اندازه کوچکتر با قدرت ، به عنوان مثال ، 30 کیلو وات ایجاد کرد.
وضعیت لیزرهای فیبر و حالت جامد در روسیه چگونه است؟ علم اتحاد جماهیر شوروی از نظر توسعه و ایجاد لیزر پیشرفته ترین در جهان بود. متأسفانه فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی همه چیز را تغییر داد. یکی از بزرگترین شرکت های جهان برای توسعه و تولید لیزرهای فیبر IPG Photonics توسط یک بومی روسیه V. P. Gapontsev بر اساس شرکت روسی NTO IRE-Polyus تاسیس شد. شرکت مادر ، IPG Photonics ، در حال حاضر در ایالات متحده ثبت شده است. علیرغم این واقعیت که یکی از بزرگترین سایتهای تولید IPG Photonics در روسیه واقع شده است (Fryazino ، منطقه مسکو) ، این شرکت طبق قوانین ایالات متحده فعالیت می کند و لیزرهای آن نمی تواند در نیروهای مسلح روسیه استفاده شود ، از جمله این شرکت باید تحریم ها را رعایت کند. به روسیه تحمیل شده است.
با این حال ، قابلیت های لیزرهای فیبر IPG Photonics بسیار زیاد است. لیزرهای فیبر موج پیوسته قدرت بالا IPG دارای محدوده توان از 1 کیلو وات تا 500 کیلو وات و همچنین طیف وسیعی از طول موج ها هستند و بازده تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی نوری به 50 درصد می رسد. ویژگیهای واگرایی لیزرهای فیبر IPG بسیار برتر از سایر لیزرهای با قدرت بالا است.
آیا توسعه دهندگان و تولیدکنندگان جدید لیزرهای با فیبر قوی و حالت جامد در روسیه وجود دارد؟ قضاوت بر اساس نمونه های تجاری ، خیر.
یک تولید کننده داخلی در بخش صنعتی لیزرهای گازی با حداکثر توان دهها کیلو وات را ارائه می دهد. به عنوان مثال ، شرکت "Laser Systems" در سال 2001 یک لیزر اکسیژن-ید با قدرت 10 کیلو وات با راندمان شیمیایی بیش از 32 presented ارائه کرد ، که امیدوار کننده ترین منبع مستقل جمع و جور پرتوهای لیزری قوی از این نوع است. از نظر تئوری ، لیزرهای اکسیژن-ید می توانند به حداکثر توان یک مگاوات برسند.
در عین حال ، نمی توان به طور کامل منتفی دانست که دانشمندان روسی بر اساس درک عمیق از فیزیک فرآیندهای لیزری در جهتی دیگر از ایجاد لیزرهای قدرتمند موفق شده اند.
در سال 2018 ، ولادیمیر پوتین رئیس جمهور روسیه مجتمع لیزری Peresvet را که برای حل ماموریت های دفاع ضد موشکی و نابودی مدارهای دشمن طراحی شده بود ، اعلام کرد. اطلاعات مربوط به مجموعه Peresvet طبقه بندی شده است ، از جمله نوع لیزر استفاده شده (لیزر؟) و قدرت نوری.
می توان فرض کرد که محتمل ترین نامزد برای نصب در این مجموعه یک لیزر گاز پویا است که از فرزندان لیزری است که برای برنامه A-60 در حال توسعه است. در این حالت ، قدرت نوری لیزر مجتمع "Peresvet" می تواند 200-400 کیلووات ، در سناریوی خوش بینانه تا 1 مگاوات باشد. لیزر اکسیژن-ید که قبلاً ذکر شد می تواند به عنوان نامزد دیگری در نظر گرفته شود.
اگر از این طریق پیش برویم ، در کنار کابین وسیله نقلیه اصلی مجتمع Peresvet ، دیزل یا بنزین تولید کننده جریان الکتریکی ، کمپرسور ، محفظه ذخیره سازی اجزای شیمیایی ، لیزر با سیستم خنک کننده و سیستم هدایت پرتو لیزر احتمالاً به صورت سری قرار دارد. OLS رادار یا تشخیص هدف در هیچ کجا دیده نمی شود ، که دلالت بر تعیین هدف خارجی دارد.
در هر صورت ، این مفروضات ممکن است نادرست باشند ، هم در ارتباط با امکان ایجاد لیزرهای جدید توسط توسعه دهندگان داخلی و هم در ارتباط با عدم وجود اطلاعات معتبر در مورد قدرت نوری مجموعه Peresvet. به طور خاص ، اطلاعاتی در مورد حضور یک راکتور هسته ای کوچک به عنوان منبع انرژی در مجموعه "Peresvet" در مطبوعات وجود داشت. اگر این درست باشد ، پیکربندی مجموعه و ویژگی های احتمالی ممکن است کاملاً متفاوت باشد.
چه قدرتی لازم است تا لیزر به طور م forثر برای اهداف نظامی به عنوان وسیله ای برای تخریب استفاده شود؟ این امر تا حد زیادی به محدوده مورد استفاده و ماهیت اهداف مورد اصابت و همچنین روش نابودی آنها بستگی دارد.
مجموعه دفاع شخصی هوابرد ویتبسک شامل یک ایستگاه راه اندازی فعال L-370-3S است. این موشک با کور کردن تابش لیزری مادون قرمز با موشک های ورودی دشمن با سر گرمکن مقابله می کند. با در نظر گرفتن ابعاد ایستگاه فعال Jammer L-370-3S ، قدرت تابشگر لیزری حداکثر چند ده وات است. این به سختی می تواند سرپوش حرارتی موشک را از بین ببرد ، اما برای کور موقت کاملاً کافی است.
در حین آزمایش مجتمع A-60 با لیزر 100 کیلووات ، اهداف L-17 که نشان دهنده آنالوگ هواپیمای جت بود مورد اصابت قرار گرفتند. محدوده تخریب ناشناخته است ، می توان تصور کرد که حدود 5-10 کیلومتر بود.
نمونه هایی از آزمایش سیستم های لیزری خارجی:
[
با توجه به موارد فوق می توان فرض کرد:
-برای از بین بردن پهپادهای کوچک در فاصله 1 تا 5 کیلومتری ، لیزر با قدرت 2-5 کیلو وات مورد نیاز است.
-برای از بین بردن مین ها ، پوسته ها و مهمات با دقت بالا در فاصله 5-10 کیلومتر ، لیزر با قدرت 20-100 کیلو وات مورد نیاز است.
-برای اصابت به اهدافی مانند هواپیما یا موشک در فاصله 100 تا 500 کیلومتری ، لیزر با قدرت 1 تا 10 مگاوات مورد نیاز است.
لیزرهای قدرتهای نشان داده شده یا در حال حاضر وجود دارند یا در آینده نزدیک ساخته می شوند. در ادامه این مقاله به بررسی انواع سلاح های لیزری در آینده نزدیک توسط نیروهای هوایی ، نیروی زمینی و نیروی دریایی می پردازیم.
