BLK "Peresvet": com funciona l'espasa làser russa?

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Des dels seus inicis, els làsers s'han vist com armes amb potencial per revolucionar el combat. Des de mitjans del segle XX, els làsers s'han convertit en una part integral de les pel·lícules de ciència ficció, les armes de supersoldats i les naus interestel·lars.

No obstant això, com sol passar a la pràctica, el desenvolupament de làsers d'alta potència va trobar grans dificultats tècniques, que han fet que fins ara el nínxol principal dels làsers militars s'hagi convertit en el seu ús en sistemes de reconeixement, punteria i designació d'objectius. No obstant això, el treball en la creació de làsers de combat als països líders del món pràcticament no es va aturar, els programes per a la creació de noves generacions d'armes làser es van substituir mútuament.

Anteriorment, vam examinar algunes de les etapes del desenvolupament de làsers i la creació d'armes làser, així com les etapes de desenvolupament i la situació actual en la creació d'armes làser per a la força aèria, armes làser per a forces terrestres i defensa aèria., armes làser per a la marina. En aquests moments, la intensitat dels programes per a la creació d'armes làser a diferents països és tan alta que ja no hi ha cap dubte que aviat apareixeran al camp de batalla. I no serà tan fàcil protegir-se de les armes làser com algunes persones pensen, almenys definitivament no es podrà fer amb plata.

Si observeu de prop el desenvolupament d'armes làser a països estrangers, notareu que la majoria dels sistemes làser moderns proposats s'implementen sobre la base de làsers de fibra i d'estat sòlid. A més, en la seva majoria, aquests sistemes làser estan dissenyats per resoldre problemes tàctics. Actualment, la seva potència de sortida oscil·la entre 10 kW i 100 kW, però en el futur es pot augmentar a 300-500 kW. A Rússia pràcticament no hi ha informació sobre el treball en la creació de làsers de combat de classe tàctica; a continuació parlarem dels motius pels quals això passa.

L'1 de març de 2018, el president rus Vladimir Putin, en el curs del seu missatge a l'Assemblea Federal, juntament amb una sèrie d'altres sistemes d'armes innovadors, va anunciar el complex de combat làser de Peresvet (BLK), la mida i la finalitat del qual implicaven el seu ús per resoldre problemes estratègics.

El conjunt de Peresvet està envoltat per un vel de secret. Les característiques d'altres tipus d'armes més nous (complexes "Dagger", "Avangard", "Zircon", "Poseidon") es van expressar en un grau o un altre, cosa que ens permet en part jutjar el seu propòsit i eficàcia. Paral·lelament, no es va facilitar informació específica sobre el complex làser de Peresvet: ni el tipus de làser instal·lat, ni la font d'energia per a aquest. En conseqüència, no hi ha informació sobre la capacitat del complex, la qual cosa, al seu torn, no ens permet entendre les seves capacitats reals i les finalitats i objectius que s'hi plantegen.

La radiació làser es pot obtenir de desenes, potser fins i tot centenars de maneres. Aleshores, quin mètode d'obtenció de radiació làser s'implementa al nou BLK rus "Peresvet"? Per respondre a la pregunta, considerarem diverses versions del Peresvet BLK i avaluarem el grau de probabilitat de la seva implementació.

La informació següent és les suposicions de l'autor basades en informació de fonts obertes publicada a Internet.

BLK "Peresvet". Execució número 1. Làsers de fibra, estat sòlid i líquid

Com s'ha esmentat anteriorment, la principal tendència en la creació d'armes làser és el desenvolupament de complexos basats en fibra òptica. Per què passa això? Perquè és fàcil escalar la potència de les instal·lacions làser basades en làsers de fibra. Utilitzant un paquet de mòduls de 5-10 kW, obteniu radiació a la sortida amb una potència de 50-100 kW.

Es pot implementar el Peresvet BLK a partir d'aquestes tecnologies? És molt probable que no ho sigui. La raó principal d'això és que durant els anys de la perestroika, el principal desenvolupador de làsers de fibra, l'Associació Científica i Tècnica IRE-Polyus, va "fugir" de Rússia, sobre la base de la qual es va formar la corporació transnacional IPG Photonics Corporation, registrada. als EUA i ara és líder mundial en la indústria làsers de fibra d'alta potència. El negoci internacional i el principal lloc de registre d'IPG Photonics Corporation implica la seva estricta obediència a la legislació nord-americana, que, donada la situació política actual, no implica la transferència de tecnologies crítiques a Rússia, que, per descomptat, inclouen tecnologies per a la creació d'alta qualitat. làsers de potència.

Es poden desenvolupar làsers de fibra a Rússia per altres organitzacions? Potser, però poc probable, o mentre aquests són productes de baixa potència. Els làsers de fibra són un producte comercial rendible; per tant, l'absència de làsers de fibra domèstics d'alta potència al mercat probablement indiqui la seva absència real.

La situació és similar amb els làsers d'estat sòlid. Presumiblement, és més difícil implementar una solució per lots entre ells, no obstant això, és possible, i als països estrangers aquesta és la segona solució més estesa després dels làsers de fibra. No es va trobar informació sobre làsers d'estat sòlid industrials d'alta potència fabricats a Rússia. A l'Institut de Recerca Física del Làser RFNC-VNIIEF (ILFI) s'està treballant amb làsers d'estat sòlid, de manera que teòricament es pot instal·lar un làser d'estat sòlid al Peresvet BLK, però a la pràctica és poc probable, ja que al principi Molt probablement apareixeran mostres més compactes d'armes làser o instal·lacions experimentals.

Encara hi ha menys informació sobre làsers líquids, tot i que hi ha informació que s'està desenvolupant un làser de guerra líquida (es va desenvolupar, però es va rebutjar?) Als EUA sota el programa HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Defense"). sistema basat en un làser líquid d'alta energia"). Presumiblement, els làsers líquids tenen l'avantatge de poder refredar-se, però menor eficiència (eficiència) en comparació amb els làsers d'estat sòlid.

L'any 2017 va aparèixer informació sobre la col·locació del Polyus Research Institute d'una licitació per a una part integral del treball de recerca (R+D), la finalitat del qual és crear un complex làser mòbil per combatre els petits vehicles aeris no tripulats (UAV) durant el dia i condicions crepusculars. El complex hauria de consistir en un sistema de seguiment i la construcció de rutes de vol objectiu, proporcionant la designació de l'objectiu per al sistema de guia de la radiació làser, la font de la qual serà un làser líquid. És interessant el requisit especificat a la declaració de treball sobre la creació d'un làser líquid i, al mateix temps, el requisit de la presència d'un làser de potència de fibra al complex. O es tracta d'un error d'impressió, o s'ha desenvolupat (desenvolupat) un nou tipus de làser de fibra amb un medi actiu líquid en una fibra, que combina els avantatges d'un làser líquid pel que fa a la comoditat de refrigeració i un làser de fibra en combinar emissor. paquets.

Els principals avantatges dels làsers de fibra, d'estat sòlid i líquid són la seva compacitat, la possibilitat d'augmentar la potència per lots i la facilitat d'integració en diverses classes d'armes. Tot això a diferència del làser BLK "Peresvet", que clarament es va desenvolupar no com un mòdul universal, sinó com una solució feta "amb un únic propòsit, segons un únic concepte". Per tant, la probabilitat d'implementació de BLK "Peresvet" a la versió núm. 1 basada en làsers de fibra, d'estat sòlid i líquid es pot avaluar com a baixa.

BLK "Peresvet". Execució número 2. Làsers gas-dinàmics i químics

Els làsers químics i dinàmics de gas es poden considerar una solució obsoleta. El seu principal desavantatge és la necessitat d'un gran nombre de components consumibles necessaris per mantenir la reacció, que garanteix la recepció de la radiació làser. No obstant això, els làsers químics van ser els més desenvolupats en el desenvolupament dels anys 70-80 del segle XX.

Aparentment, per primera vegada, a l'URSS i als EUA es van obtenir potències de radiació contínua superiors a 1 megawatt en làsers dinàmics de gas, el funcionament dels quals es basa en el refredament adiabàtic de masses de gas escalfats que es mouen a velocitat supersònica.

A l'URSS, des de mitjans dels anys 70 del segle XX, es va desenvolupar un complex làser aerotransportat A-60 sobre la base de l'avió Il-76MD, presumiblement armat amb un làser RD0600 o el seu anàleg. Inicialment, el complex estava destinat a combatre els globus automàtics a la deriva. Com a arma, s'havia d'instal·lar un làser de CO dinàmic de gas continu d'una classe de megawatts desenvolupat per la Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). Com a part de les proves, es va crear una família de mostres de banc GDT amb una potència de radiació de 10 a 600 kW. Els desavantatges del GDT són la llarga longitud d'ona de radiació de 10,6 μm, que proporciona una gran divergència de difracció del feix làser.

Es van obtenir potències de radiació encara més altes amb làsers químics basats en fluorur de deuteri i amb làsers d'oxigen iode (iode) (COIL). En particular, en el marc del programa Strategic Defense Initiative (SDI) als Estats Units, es va crear un làser químic basat en fluorur de deuteri amb una potència de diversos megawatts; en el marc de la National Anti-Ballistic Missile Defense (NMD) dels EUA.), el complex d'aviació Boeing ABL (AirBorne Laser) amb un làser d'oxigen iode amb una potència de l'ordre d'1 megawatt.

VNIIEF ha creat i provat el làser químic polsat més potent del món per a la reacció del fluor amb hidrogen (deuteri), ha desenvolupat un làser polsat repetitiu amb una energia de radiació de diversos kJ per pols, una freqüència de repetició de pols d'1 a 4 Hz i un divergència de radiació propera al límit de difracció i una eficiència al voltant del 70% (la més alta aconseguida per als làsers).

En el període de 1985 a 2005. Els làsers es van desenvolupar en la reacció no en cadena del fluor amb hidrogen (deuteri), on l'hexafluorur de sofre SF6, que es dissocia en una descàrrega elèctrica (làser de fotodisociació?), es va utilitzar com a substància que contenia fluor. Per garantir un funcionament segur i a llarg termini del làser en un mode de pols repetitiu, s'han creat instal·lacions amb un cicle tancat de canvi de mescla de treball. Es mostra la possibilitat d'obtenir una divergència de radiació propera al límit de difracció, una freqüència de repetició de pols de fins a 1200 Hz i una potència de radiació mitjana de diversos centenars de watts.

Els làsers gas-dinàmics i químics tenen un inconvenient important, en la majoria de les solucions cal garantir la reposició de l'estoc de "municions", que sovint consta de components cars i tòxics. També cal netejar els gasos d'escapament derivats del funcionament del làser. En general, és difícil anomenar làsers gas-dinàmics i químics una solució eficaç, per això la majoria de països han passat al desenvolupament de làsers de fibra, d'estat sòlid i líquid.

Si parlem d'un làser basat en la reacció no en cadena del fluor amb el deuteri, que es dissocia en una descàrrega elèctrica, amb un cicle tancat de canvi de la mescla de treball, aleshores l'any 2005 es van obtenir potències d'uns 100 kW, és poc probable que durant aquesta vegada es podrien portar a un nivell de megawatts.

Pel que fa a BLK "Peresvet", el tema d'instal·lar-hi un làser gas-dinàmic i químic és força controvertit. D'una banda, hi ha avenços importants a Rússia en aquests làsers. A Internet va aparèixer informació sobre el desenvolupament d'una versió millorada del complex d'aviació A 60 - A 60M amb làser d'1 MW. També es parla de la col·locació del complex "Peresvet" en un portaavions", que pot ser la segona cara de la mateixa medalla. És a dir, en un principi podrien haver fet un complex terrestre més potent basat en un làser gas-dinàmic o químic, i ara, seguint el camí triturat, instal·lar-lo en un portaavions.

La creació de "Peresvet" va ser realitzada per especialistes del centre nuclear de Sarov, al Centre Nuclear Federal de Rússia - Institut de Recerca de Física Experimental de tot Rússia (RFNC-VNIIEF), al ja esmentat Institut d'Investigació de Física Làser, que, entre altres coses, desenvolupa làsers dinàmics de gas i d'oxigen-iode…

D'altra banda, sigui el que es digui, els làsers gas-dinàmics i químics són solucions tècniques obsoletes. A més, la informació circula activament sobre la presència d'una font d'energia nuclear al Peresvet BLK per alimentar el làser, i a Sarov estan més compromesos en la creació de les últimes tecnologies innovadores, sovint associades a l'energia nuclear.

A partir de l'anterior, es pot suposar que la probabilitat d'implantació del Peresvet BLK en l'execució núm. 2 sobre la base de làsers gas-dinàmics i químics es pot estimar com a moderada

Làsers de bombeig nuclear

A finals de la dècada de 1960, es va començar a treballar a l'URSS per a la creació de làsers de bomba nuclear d'alta potència. Al principi, especialistes de VNIIEF, I. A. E. Kurtxatov i l'Institut de Recerca de Física Nuclear de la Universitat Estatal de Moscou. Després s'hi van unir científics del MEPhI, VNIITF, IPPE i altres centres. El 1972, VNIIEF va excitar una barreja d'heli i xenó amb fragments de fissió d'urani mitjançant un reactor de pols VIR 2.

El 1974-1976. s'estan duent a terme experiments al reactor TIBR-1M, en el qual la potència de radiació làser era d'uns 1-2 kW. L'any 1975, a partir del reactor polsat VIR-2, es va desenvolupar una instal·lació làser de dos canals LUNA-2, que encara estava en funcionament l'any 2005, i és possible que encara funcioni. L'any 1985 es va bombejar per primera vegada al món un làser de neó a la instal·lació LUNA-2M.

A principis de la dècada de 1980, els científics de VNIIEF, per crear un element làser nuclear que funcionava en mode continu, van desenvolupar i fabricar un mòdul làser de 4 canals LM-4. El sistema està excitat per un flux de neutrons del reactor BIGR. La durada de la generació ve determinada per la durada del pols d'irradiació del reactor. Per primera vegada al món, es va demostrar a la pràctica el laser cw en làsers de bombeig nuclear i es va demostrar l'eficiència del mètode de circulació transversal de gas. La potència de radiació làser era d'uns 100 W.

L'any 2001, la unitat LM-4 es va actualitzar i va rebre la designació LM-4M / BIGR. El funcionament d'un dispositiu làser nuclear multielement en mode continu es va demostrar després de 7 anys de conservació de la instal·lació sense substituir els elements òptics i de combustible. La instal·lació LM-4 es pot considerar com un prototip de reactor làser (RL), que posseeix totes les seves qualitats, llevat de la possibilitat d'una reacció nuclear en cadena autosostenible.

L'any 2007, en lloc del mòdul LM-4, es va posar en funcionament el mòdul làser de vuit canals LM-8, en el qual es va proporcionar l'addició seqüencial de quatre i dos canals làser.

Un reactor làser és un dispositiu autònom que combina les funcions d'un sistema làser i un reactor nuclear. La zona activa d'un reactor làser és un conjunt d'un nombre determinat de cèl·lules làser col·locades d'una determinada manera en una matriu moderadora de neutrons. El nombre de cèl·lules làser pot oscil·lar entre centenars i milers. La quantitat total d'urani oscil·la entre 5-7 kg i 40-70 kg, dimensions lineals de 2-5 m.

A VNIIEF, es van fer estimacions preliminars dels principals paràmetres energètics, físics nuclears, tècnics i operatius de diverses versions de reactors làser amb potència làser a partir de 100 kW, que funcionen des de les fraccions de segon fins al mode continu. Hem considerat reactors làser amb acumulació de calor al nucli del reactor en llançaments, la durada dels quals està limitada per l'escalfament admissible del nucli (radar de capacitat de calor) i el radar continu amb l'eliminació d'energia tèrmica fora del nucli.

Presumiblement, un reactor làser amb una potència làser de l'ordre d'1 MW hauria de contenir unes 3000 cèl·lules làser.

A Rússia, es va dur a terme un treball intensiu sobre làsers de bombeig nuclear no només a VNIIEF, sinó també a l'Empresa Unitària de l'Estat Federal Centre Científic Estatal de la Federació de Rússia - Institut de Física i Enginyeria Energètica amb el nom d'A. I. Leipunsky”, com demostra la patent RU 2502140 per a la creació de “Instal·lació de reactor làser amb bombeig directe per fragments de fissió”.

Els especialistes del Centre Estatal d'Investigació de la Federació de Rússia IPPE han desenvolupat un model energètic d'un sistema làser-reactor polsat: un amplificador quàntic òptic amb bombeig nuclear (OKUYAN).

Recordant la declaració del viceministre de Defensa de Rússia Yuri Borisov a l'entrevista de l'any passat al diari Krasnaya Zvezda ("Han entrat en servei els sistemes làser, que permeten desarmar un enemic potencial i colpejar tots aquells objectes que serveixen d'objectiu per el raig làser d'aquest sistema. Els nostres científics nuclears han après a concentrar l'energia necessària per derrotar les armes corresponents de l'enemic pràcticament en moments, en qüestió de fraccions de segon "), podem dir que el Peresvet BLK no està equipat amb un petit -Reactor nuclear de mida que alimenta el làser amb electricitat, però amb un reactor làser, en el qual l'energia de fissió es converteix directament en radiació làser.

El dubte només sorgeix per l'esmentada proposta de col·locar el Peresvet BLK a l'avió. No importa com assegureu la fiabilitat de l'avió portador, sempre hi ha el risc d'un accident i un accident d'avió amb la posterior dispersió de materials radioactius. Tanmateix, és possible que hi hagi maneres d'evitar la propagació de materials radioactius quan cau el portador. Sí, i ja tenim un reactor volador en un míssil de creuer, el petrel.

A partir de l'anterior, es pot suposar que la probabilitat d'implementació del Peresvet BLK en la versió 3 basat en un làser de bombeig nuclear es pot estimar com a alta

No se sap si el làser instal·lat és polsat o continu. En el segon cas, el temps de funcionament continu del làser i les pauses que s'han de realitzar entre modes de funcionament són qüestionables. Amb sort, el Peresvet BLK té un reactor làser continu, el temps de funcionament del qual només està limitat pel subministrament de refrigerant, o no limitat si es proporciona refrigeració d'alguna altra manera.

En aquest cas, la potència òptica de sortida del Peresvet BLK es pot estimar en el rang d'1-3 MW amb la perspectiva d'augmentar a 5-10 MW. Difícilment és possible colpejar una ogiva nuclear fins i tot amb aquest làser, però un avió, inclòs un vehicle aeri no tripulat, o un míssil de creuer és bastant. També és possible assegurar la derrota de gairebé qualsevol nau espacial sense protecció en òrbites baixes, i possiblement danyar els elements sensibles de les naus espacials en òrbites superiors.

Així, el primer objectiu del Peresvet BLK poden ser els elements òptics sensibles dels satèl·lits d'alerta d'atac de míssils nord-americans, que poden actuar com a element de defensa antimíssils en cas d'un atac de desarmament sorpresa dels EUA.

conclusions

Com dèiem al principi de l'article, hi ha un nombre bastant gran de maneres d'obtenir radiació làser. A més dels que s'han comentat anteriorment, hi ha altres tipus de làsers que es poden utilitzar eficaçment en afers militars, per exemple, un làser d'electrons lliures, en el qual és possible variar la longitud d'ona en un ampli rang fins a una radiació de raigs X suau. i que només necessita molta energia elèctrica.emesa per un reactor nuclear de petita mida. Aquest làser s'està desenvolupant activament en interès de la Marina dels EUA. No obstant això, l'ús d'un làser d'electrons lliures al Peresvet BLK és poc probable, ja que actualment pràcticament no hi ha informació sobre el desenvolupament d'aquest tipus de làsers a Rússia, a part de la participació a Rússia en el programa europeu de raigs X lliure. làser electrònic.

Cal entendre que l'avaluació de la probabilitat d'utilitzar aquesta o aquella solució al Peresvet BLK es dóna força condicionada: la presència només d'informació indirecta obtinguda de fonts obertes no permet formular conclusions amb un alt grau de fiabilitat.