Fin dal loro inizio, i laser sono stati visti come armi con il potenziale per rivoluzionare il combattimento. Dalla metà del 20 ° secolo, i laser sono diventati parte integrante dei film di fantascienza, armi di super soldati e navi interstellari.
Tuttavia, come spesso accade nella pratica, lo sviluppo di laser ad alta potenza ha incontrato grandi difficoltà tecniche, che hanno portato al fatto che fino ad ora la nicchia principale dei laser militari è diventata il loro utilizzo nei sistemi di ricognizione, puntamento e designazione del bersaglio. Tuttavia, il lavoro sulla creazione di laser da combattimento nei principali paesi del mondo praticamente non si è fermato, i programmi per la creazione di nuove generazioni di armi laser si sono sostituiti l'un l'altro.
In precedenza, abbiamo esaminato alcune fasi dello sviluppo dei laser e della creazione di armi laser, nonché le fasi di sviluppo e la situazione attuale nella creazione di armi laser per l'aeronautica, armi laser per forze di terra e difesa aerea, armi laser per la marina. Al momento, l'intensità dei programmi per la creazione di armi laser in diversi paesi è così alta che non c'è più dubbio che presto appariranno sul campo di battaglia. E non sarà così facile proteggersi dalle armi laser come pensano alcune persone, almeno non sarà sicuramente possibile farlo con l'argento.
Se osservi da vicino lo sviluppo delle armi laser in paesi stranieri, noterai che la maggior parte dei moderni sistemi laser proposti sono implementati sulla base di laser a fibra e a stato solido. Inoltre, per la maggior parte, questi sistemi laser sono progettati per risolvere problemi tattici. La loro potenza di uscita attualmente varia da 10 kW a 100 kW, ma in futuro può essere aumentata a 300-500 kW. In Russia, non ci sono praticamente informazioni sul lavoro sulla creazione di laser da combattimento di classe tattica, parleremo dei motivi per cui ciò accade di seguito.
Il 1 marzo 2018, il presidente russo Vladimir Putin, nel corso del suo messaggio all'Assemblea federale, insieme a una serie di altri sistemi d'arma innovativi, ha annunciato il complesso di combattimento laser Peresvet (BLK), le cui dimensioni e lo scopo previsto implicano il suo utilizzo per risolvere compiti strategici.
Il complesso di Peresvet è avvolto da un velo di segretezza. Le caratteristiche di altri nuovi tipi di armi (i complessi di Dagger, Avangard, Zircon, Poseidon) sono state espresse in un modo o nell'altro, il che rende in parte possibile giudicare il loro scopo ed efficacia. Allo stesso tempo, non sono state fornite informazioni specifiche sul complesso laser Peresvet: né il tipo di laser installato, né la fonte di energia per esso. Di conseguenza, non ci sono informazioni sulla capacità del complesso, che, a sua volta, non ci consente di comprendere le sue reali capacità e gli obiettivi e gli obiettivi fissati per esso.
La radiazione laser può essere ottenuta in dozzine, forse anche centinaia di modi. Quindi quale metodo per ottenere la radiazione laser è implementato nel nuovissimo BLK russo "Peresvet"? Per rispondere alla domanda, prenderemo in considerazione varie versioni di Peresvet BLK e stimeremo il grado di probabilità della loro implementazione.
Le informazioni che seguono sono ipotesi dell'autore basate su informazioni provenienti da fonti aperte pubblicate su Internet
BLK "Peresvet". Esecuzione numero 1. Laser a fibra, allo stato solido e a liquido
Come accennato in precedenza, la principale tendenza nella creazione di armi laser è lo sviluppo di complessi basati su fibra ottica. Perché sta succedendo? Perché è facile scalare la potenza delle installazioni laser basate su laser a fibra. Utilizzando un pacchetto di moduli da 5-10 kW, ottenere una radiazione in uscita di 50-100 kW.
Il Peresvet BLK può essere implementato sulla base di queste tecnologie? È altamente probabile che non lo sia. La ragione principale di ciò è che durante gli anni della perestrojka, il principale sviluppatore di laser in fibra, l'IRE-Polyus Scientific and Technical Association, "fuggito" dalla Russia, sulla base della quale è stata costituita la società transnazionale IPG Photonics Corporation, registrata negli USA ed è ora leader mondiale nel settore dei laser in fibra ad alta potenza. L'attività internazionale e il principale luogo di registrazione di IPG Photonics Corporation implicano la sua stretta obbedienza alla legislazione statunitense, che, data l'attuale situazione politica, non implica il trasferimento di tecnologie critiche in Russia, che, ovviamente, includono tecnologie per la creazione di alta laser di potenza.
I laser in fibra possono essere sviluppati in Russia da altre organizzazioni? Forse, ma improbabile, o mentre questi sono prodotti di bassa potenza. I laser in fibra sono un prodotto commerciale redditizio; pertanto, l'assenza di laser in fibra domestici ad alta potenza sul mercato indica molto probabilmente la loro effettiva assenza.
La situazione è simile con i laser a stato solido. Presumibilmente, tra queste, è più difficile implementare una soluzione batch, tuttavia è possibile, e all'estero questa è la seconda soluzione più diffusa dopo i laser in fibra. Non è stato possibile trovare informazioni sui laser a stato solido industriali ad alta potenza prodotti in Russia. Il lavoro sui laser a stato solido viene svolto presso l'Istituto di ricerca sulla fisica laser RFNC-VNIIEF (ILFI), quindi teoricamente un laser a stato solido può essere installato nel Peresvet BLK, ma in pratica ciò è improbabile, poiché all'inizio molto probabilmente apparirebbero campioni più compatti di armi laser o installazioni sperimentali.
Ci sono ancora meno informazioni sui laser liquidi, sebbene ci siano informazioni che un laser da guerra liquido è in fase di sviluppo (è stato sviluppato, ma è stato rifiutato?) Negli Stati Uniti come parte del programma HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Sistema di difesa basato su un laser liquido ad alta energia"). Presumibilmente i laser liquidi hanno il vantaggio di essere in grado di raffreddare, ma un'efficienza (efficienza) inferiore rispetto ai laser a stato solido.
Nel 2017 sono apparse informazioni sull'assegnazione da parte dell'Istituto di ricerca Polyus di un bando per parte integrante del lavoro di ricerca (R&S), il cui scopo è creare un complesso laser mobile per combattere veicoli aerei senza pilota di piccole dimensioni (UAV) in condizioni diurne e crepuscolari. Il complesso dovrebbe consistere in un sistema di tracciamento e nella costruzione di percorsi di volo bersaglio, fornendo la designazione del bersaglio per il sistema di guida della radiazione laser, la cui sorgente sarà un laser liquido. Di interesse è il requisito specificato nella dichiarazione di lavoro sulla creazione di un laser liquido e allo stesso tempo il requisito per la presenza di un laser a fibra di potenza nel complesso. O si tratta di un errore di stampa, oppure è stato sviluppato (sviluppato) un nuovo tipo di laser a fibra con un mezzo attivo liquido in una fibra, che combina i vantaggi di un laser a liquido in termini di comodità di raffreddamento e un laser a fibra nella combinazione di emettitore Pacchetti.
I principali vantaggi dei laser a fibra, a stato solido e liquido sono la loro compattezza, la possibilità di un aumento della potenza in batch e la facilità di integrazione in varie classi di armi. Tutto questo a differenza del laser BLK "Peresvet", che è stato chiaramente sviluppato non come un modulo universale, ma come una soluzione realizzata "con un unico scopo, secondo un unico concetto". Pertanto, la probabilità di implementazione di BLK "Peresvet" nella versione n. 1 sulla base di laser a fibra, a stato solido e a liquido può essere valutata come bassa
BLK "Peresvet". Esecuzione numero 2. Laser gas-dinamici e chimici
I laser gas dinamici e chimici possono essere considerati una soluzione obsoleta. Il loro principale svantaggio è la necessità di un gran numero di componenti di consumo necessari per mantenere la reazione, che garantisce la ricezione della radiazione laser. Tuttavia, sono stati i laser chimici i più sviluppati nello sviluppo degli anni '70 - '80 del XX secolo.
Apparentemente, per la prima volta, sono state ottenute potenze di radiazione continua di oltre 1 megawatt in URSS e negli Stati Uniti su laser gas-dinamici, il cui funzionamento si basa sul raffreddamento adiabatico di masse di gas riscaldate che si muovono a velocità supersonica.
In URSS, dalla metà degli anni '70 del XX secolo, è stato sviluppato un complesso laser aereo A-60 sulla base dell'aereo Il-76MD, presumibilmente armato con un laser RD0600 o un suo analogo. Inizialmente, il complesso era destinato a combattere i palloni alla deriva automatici. Come arma, doveva essere installato un laser CO dinamico a gas continuo di una classe di megawatt sviluppato dal Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). Nell'ambito delle prove è stata realizzata una famiglia di campioni da banco GDT con una potenza di radiazione da 10 a 600 kW. Gli svantaggi della GDT sono la lunga lunghezza d'onda della radiazione di 10,6 μm, che fornisce un'elevata divergenza di diffrazione del raggio laser.
Poteri di radiazione ancora più elevati sono stati ottenuti con laser chimici a base di fluoruro di deuterio e con laser ossigeno-iodio (iodio) (COIL). In particolare, nell'ambito del programma Strategic Defense Initiative (SDI) negli Stati Uniti, è stato realizzato un laser chimico a base di fluoruro di deuterio con una potenza di diversi megawatt; nell'ambito della US National Anti-Ballistic Missile Defense (NMD), il complesso aeronautico Boeing ABL (AirBorne Laser) con un laser ossigeno-iodio con una potenza dell'ordine di 1 megawatt.
VNIIEF ha creato e testato il laser chimico pulsato più potente al mondo sulla reazione del fluoro con l'idrogeno (deuterio), ha sviluppato un laser a impulsi ripetitivi con un'energia di radiazione di diversi kJ per impulso, una frequenza di ripetizione dell'impulso di 1-4 Hz e un divergenza di radiazione prossima al limite di diffrazione e un'efficienza di circa il 70% (la più alta raggiunta per i laser).
Nel periodo dal 1985 al 2005. sono stati sviluppati laser sulla reazione non a catena del fluoro con l'idrogeno (deuterio), dove è stato utilizzato l'esafluoruro di zolfo SF6 come sostanza contenente fluoro, dissociandosi in una scarica elettrica (laser di fotodissociazione?). Per garantire un funzionamento sicuro e a lungo termine del laser in modalità a impulsi ripetitivi, sono state create installazioni con un ciclo chiuso di cambio della miscela di lavoro. Viene mostrata la possibilità di ottenere una divergenza di radiazione prossima al limite di diffrazione, una frequenza di ripetizione dell'impulso fino a 1200 Hz e una potenza di radiazione media di diverse centinaia di watt.
I laser gas-dinamici e chimici presentano un inconveniente significativo, nella maggior parte delle soluzioni è necessario garantire il rifornimento dello stock di "munizioni", che spesso consiste in componenti costosi e tossici. È inoltre necessario pulire i gas in uscita derivanti dal funzionamento del laser. In generale, è difficile definire una soluzione efficace i laser gas-dinamici e chimici, motivo per cui la maggior parte dei paesi è passata allo sviluppo di laser a fibra, a stato solido e liquidi.
Se parliamo di un laser basato sulla reazione non a catena del fluoro con deuterio, che si dissocia in una scarica elettrica, con un ciclo chiuso di cambio della miscela di lavoro, quindi nel 2005 sono state ottenute potenze dell'ordine di 100 kW, è improbabile che durante questo periodo potrebbero essere portati a un livello di megawatt.
Per quanto riguarda il Peresvet BLK, la questione dell'installazione di un laser gas-dinamico e chimico su di esso è piuttosto controversa. Da un lato, ci sono sviluppi significativi in Russia su questi laser. Su Internet sono apparse informazioni sullo sviluppo di una versione migliorata del complesso aeronautico A 60 - A 60 M con un laser da 1 MW. Si parla anche del posizionamento del complesso "Peresvet" su una portaerei", che potrebbe essere il secondo lato della stessa medaglia. Cioè, all'inizio avrebbero potuto realizzare un complesso terrestre più potente basato su un laser gas-dinamico o chimico, e ora, seguendo il percorso battuto, installarlo su una portaerei.
La creazione di "Peresvet" è stata effettuata da specialisti del centro nucleare di Sarov, presso il Centro nucleare federale russo - Istituto di ricerca panrusso di fisica sperimentale (RFNC-VNIIEF), presso il già citato Istituto di ricerca sulla fisica laser, che, tra l'altro, sviluppa laser gas-dinamici e ossigeno-iodio …
D'altra parte, qualunque cosa si possa dire, i laser gas-dinamici e chimici sono soluzioni tecniche obsolete. Inoltre, le informazioni circolano attivamente sulla presenza di una fonte di energia nucleare nel Peresvet BLK per alimentare il laser e a Sarov sono più impegnati nella creazione delle ultime tecnologie rivoluzionarie, spesso associate all'energia nucleare.
Sulla base di quanto precede, si può presumere che la probabilità dell'implementazione del Peresvet BLK nell'esecuzione n. 2 sulla base di laser gas-dinamici e chimici possa essere stimata come moderata
Laser a pompa nucleare
Alla fine degli anni '60, in URSS iniziarono i lavori per creare laser a pompa nucleare ad alta potenza. All'inizio, gli specialisti di VNIIEF, I. A. E. Kurchatov e l'Istituto di ricerca di fisica nucleare, Università statale di Mosca. Poi sono stati raggiunti da scienziati di MEPhI, VNIITF, IPPE e altri centri. Nel 1972, VNIIEF ha eccitato una miscela di elio e xeno con frammenti di fissione dell'uranio utilizzando un reattore a impulsi VIR 2.
Nel 1974-1976. esperimenti sono in corso presso il reattore TIBR-1M, in cui la potenza della radiazione laser era di circa 1-2 kW. Nel 1975, sulla base del reattore a impulsi VIR-2, è stata sviluppata un'installazione laser a due canali LUNA-2, che era ancora in funzione nel 2005, ed è possibile che funzioni ancora. Nel 1985, un laser al neon è stato pompato per la prima volta al mondo presso l'impianto LUNA-2M.
All'inizio degli anni '80, gli scienziati di VNIIEF, per creare un elemento laser nucleare funzionante in modalità continua, hanno sviluppato e prodotto un modulo laser a 4 canali LM-4. Il sistema è eccitato da un flusso di neutroni dal reattore BIGR. La durata della generazione è determinata dalla durata dell'impulso di irraggiamento del reattore. Per la prima volta al mondo, è stato dimostrato nella pratica il laser cw nei laser a pompa nucleare ed è stata dimostrata l'efficienza del metodo di circolazione trasversale del gas. La potenza della radiazione laser era di circa 100 W.
Nel 2001, l'unità LM-4 è stata aggiornata e ha ricevuto la designazione LM-4M / BIGR. Il funzionamento di un dispositivo laser nucleare multielemento in modalità continua è stato dimostrato dopo 7 anni di conservazione dell'impianto senza sostituire gli elementi ottici e di combustibile. L'installazione LM-4 può essere considerata come un prototipo di un reattore-laser (RL), che possiede tutte le sue qualità, tranne la possibilità di una reazione nucleare a catena autosufficiente.
Nel 2007, invece del modulo LM-4, è stato messo in funzione un modulo laser a otto canali LM-8, in cui è stata fornita l'aggiunta sequenziale di quattro e due canali laser.
Un reattore laser è un dispositivo autonomo che combina le funzioni di un sistema laser e di un reattore nucleare. La zona attiva di un reattore laser è un insieme di un certo numero di celle laser poste in un certo modo in una matrice di moderatori di neutroni. Il numero di celle laser può variare da centinaia a diverse migliaia. La quantità totale di uranio varia da 5-7 kg a 40-70 kg, dimensioni lineari 2-5 m.
Presso VNIIEF sono state effettuate stime preliminari dei principali parametri energetici, nucleari-fisici, tecnici e operativi di varie versioni di reattori laser con potenza laser da 100 kW e oltre, operanti da frazioni di secondo a modalità continua. Abbiamo considerato reattori laser con accumulo di calore nel nocciolo del reattore nei lanci, la cui durata è limitata dal riscaldamento ammissibile del nocciolo (radar a capacità termica) e radar continuo con la rimozione di energia termica all'esterno del nocciolo.
Presumibilmente, un reattore laser con una potenza laser dell'ordine di 1 MW dovrebbe contenere circa 3000 celle laser.
In Russia, il lavoro intensivo sui laser a pompa nucleare è stato svolto non solo presso VNIIEF, ma anche presso l'impresa unitaria statale federale Centro scientifico statale della Federazione russa - Istituto di fisica e ingegneria energetica intitolato a A. I. Leipunsky”, come testimonia il brevetto RU 2502140 per la realizzazione di “Installazione reattore-laser con pompaggio diretto da frammenti di fissione”.
Gli specialisti del Centro di ricerca statale della Federazione Russa IPPE hanno sviluppato un modello energetico di un sistema reattore-laser a impulsi: un amplificatore quantico ottico a pompa nucleare (OKUYAN).
Ricordando la dichiarazione del viceministro della Difesa russo Yuri Borisov nell'intervista dello scorso anno al quotidiano Krasnaya Zvezda, possiamo dire che il Peresvet BLK è dotato non di un reattore nucleare di piccole dimensioni che fornisce elettricità al laser, ma di un reattore-laser, in cui l'energia di fissione viene convertita direttamente in radiazione laser.
Il dubbio è sollevato solo dalla suddetta proposta di posizionare il Peresvet BLK sull'aereo. Indipendentemente da come si garantisce l'affidabilità dell'aereo portante, c'è sempre il rischio di un incidente e di un incidente aereo con la conseguente dispersione di materiali radioattivi. Tuttavia, è possibile che ci siano modi per prevenire la diffusione di materiali radioattivi quando il vettore cade. Sì, e abbiamo già un reattore volante in un missile da crociera, il procellaria.
Sulla base di quanto sopra, si può presumere che la probabilità di implementazione del Peresvet BLK nella versione 3 basata su un laser a pompa nucleare possa essere stimata come elevata
Non è noto se il laser installato sia pulsato o continuo. Nel secondo caso, sono discutibili i tempi di funzionamento continuo del laser e le pause che devono essere effettuate tra le modalità operative. Si spera che Peresvet BLK abbia un reattore laser continuo, il cui tempo di funzionamento è limitato solo dalla fornitura di refrigerante, o non limitato se il raffreddamento è fornito in qualche altro modo.
In questo caso, la potenza ottica in uscita del Peresvet BLK può essere stimata nell'intervallo 1-3 MW con la prospettiva di aumentare a 5-10 MW. È quasi impossibile colpire una testata nucleare anche con un tale laser, ma un aereo, incluso un veicolo aereo senza equipaggio, o un missile da crociera è abbastanza. È anche possibile garantire la sconfitta di quasi tutti i veicoli spaziali non protetti in orbite basse e possibilmente danneggiare gli elementi sensibili dei veicoli spaziali nelle orbite più alte.
Pertanto, il primo obiettivo per il Peresvet BLK potrebbero essere gli elementi ottici sensibili dei satelliti di avviso di attacco missilistico degli Stati Uniti, che possono fungere da elemento di difesa missilistica in caso di un attacco di disarmo a sorpresa degli Stati Uniti.
conclusioni
Come abbiamo detto all'inizio dell'articolo, ci sono molti modi per ottenere la radiazione laser. Oltre a quelli discussi sopra, esistono altri tipi di laser che possono essere efficacemente utilizzati negli affari militari, ad esempio un laser a elettroni liberi, in cui è possibile variare la lunghezza d'onda su un ampio intervallo fino a raggi X morbidi radiazioni e che necessita solo di molta energia elettrica prodotta da un reattore nucleare di piccole dimensioni. Tale laser viene attivamente sviluppato nell'interesse della Marina degli Stati Uniti. Tuttavia, l'uso di un laser a elettroni liberi nel Peresvet BLK è improbabile, poiché al momento non ci sono praticamente informazioni sullo sviluppo di laser di questo tipo in Russia, a parte la partecipazione in Russia al programma dei raggi X europei laser a elettroni liberi.
È necessario capire che la valutazione della probabilità di utilizzare questa o quella soluzione nel Peresvet BLK è data in modo piuttosto condizionale: la presenza di sole informazioni indirette ottenute da fonti aperte non consente di formulare conclusioni con un alto grado di affidabilità.
