Lasersko orožje je vedno sporno. Nekateri menijo, da je to orožje prihodnosti, drugi pa kategorično zanikajo verjetnost nastanka učinkovitih vzorcev takšnega orožja v bližnji prihodnosti. Ljudje so o laserskem orožju razmišljali že pred njihovim dejanskim pojavom, spomnimo se klasičnega dela "Hiperboloid inženirja Garina" Alekseja Tolstoja (delo seveda ne kaže ravno na laser, ampak na orožje, ki mu je blizu po delovanju in posledicah) njegove uporabe).
Ustvarjanje pravega laserja v 50. - 60. letih 20. stoletja je znova sprožilo temo laserskega orožja. V desetletjih je postal nepogrešljiva značilnost znanstvenofantastičnih filmov. Resnični uspehi so bili veliko skromnejši. Da, laserji so zavzeli pomembno nišo v izvidniških in sistemih označevanja ciljev, pogosto se uporabljajo v industriji, toda za uporabo kot sredstvo za uničenje je bila njihova moč še vedno nezadostna, značilnosti teže in velikosti pa nesprejemljive. Kako so se razvile laserske tehnologije, v kolikšni meri so trenutno pripravljene za vojaško uporabo?
Prvi operativni laser je bil ustvarjen leta 1960. To je bil impulzni polprevodniški laser na osnovi umetnega rubina. V času nastanka so bile to najvišje tehnologije. Danes je tak laser mogoče sestaviti doma, njegova impulzna energija pa lahko doseže 100 J.
Dušikov laser je še enostavnejši za izvedbo; zapleteni komercialni izdelki za njegovo izvajanje niso potrebni; lahko deluje celo na dušik v ozračju. Z ravnimi rokami ga je mogoče enostavno sestaviti doma.
Od nastanka prvega laserja je bilo najdenih ogromno načinov za pridobivanje laserskega sevanja. Obstajajo polprevodniški laserji, plinski laserji, laserji za barvanje, laserji s prostimi elektroni, optični laserji, polprevodniški laserji in drugi laserji. Laserji se razlikujejo tudi po načinu vzbujanja. Na primer, v plinskih laserjih različnih izvedb lahko aktivni medij vzbudimo z optičnim sevanjem, razelektritvijo električnega toka, kemijsko reakcijo, jedrskim črpanjem, toplotnim črpanjem (plinsko dinamični laserji, GDL). Pojav polprevodniških laserjev je povzročil nastanek laserjev tipa DPSS (polprevodniški laser z diodno črpalko).
Različne zasnove laserjev omogočajo oddajanje sevanja različnih valovnih dolžin, od mehkih rentgenskih žarkov do infrardečega sevanja. Trdi rentgenski in gama laserji se razvijajo. To vam omogoča, da izberete laser glede na rešeno težavo. Kar zadeva vojaške aplikacije, to na primer pomeni možnost izbire laserja s sevanjem takšne valovne dolžine, ki ga atmosfera planeta minimalno absorbira.
Od razvoja prvega prototipa se moč nenehno povečuje, značilnosti teže in velikosti ter učinkovitost (učinkovitost) laserjev so se izboljšale. To je zelo jasno razvidno iz primera laserskih diod. V 90. letih prejšnjega stoletja so se v široki prodaji pojavili laserski kazalci z močjo 2-5 mW, v letih 2005-2010 je bilo že mogoče kupiti laserski kazalec 200-300 mW, zdaj, leta 2019, obstajajo v prodaji laserski kazalci z optično močjo 7. VtoV Rusiji obstajajo moduli infrardečih laserskih diod z optičnim izhodom, optična moč 350 W.
Stopnja povečanja moči laserskih diod je v skladu z Moorejevim zakonom primerljiva s hitrostjo povečanja računalniške moči procesorjev. Seveda laserske diode niso primerne za ustvarjanje bojnih laserjev, vendar se uporabljajo za črpanje učinkovitih polprevodniških in optičnih laserjev. Za laserske diode je lahko učinkovitost pretvorbe električne energije v optično energijo več kot 50%, teoretično lahko dobite več kot 80%izkoristek. Visoka učinkovitost ne le zmanjšuje zahteve po napajanju, ampak tudi poenostavlja hlajenje laserske opreme.
Pomemben element laserja je sistem za fokusiranje žarka - manjše je območje pike na tarči, večja je gostota moči, ki dopušča poškodbe. Napredek pri razvoju kompleksnih optičnih sistemov in pojav novih visokotemperaturnih optičnih materialov omogočajo ustvarjanje visoko učinkovitih sistemov za fokusiranje. Sistem za fokusiranje in usmerjanje ameriškega eksperimentalnega laserskega laserja HEL vključuje 127 ogledal, leč in svetlobnih filtrov.
Druga pomembna komponenta, ki omogoča ustvarjanje laserskega orožja, je razvoj sistemov za vodenje in zadrževanje žarka na tarči. Za zadetek tarč s "takojšnjim" strelom so v delčku sekunde potrebne gigavatske moči, vendar je ustvarjanje takšnih laserjev in napajalnikov zanje na mobilnem podvozju stvar daljne prihodnosti. V skladu s tem je za uničenje tarč z laserji z močjo na stotine kilovatov - desetine megavatov potrebno nekaj časa (od nekaj sekund do nekaj deset sekund) držati točko laserskega sevanja na tarči. Za to so potrebni visoko natančni in hitri pogoni, ki lahko v skladu s sistemom vodenja sledijo cilju z laserskim žarkom.
Pri streljanju na daljše razdalje mora sistem vodenja kompenzirati popačenja, ki jih prinaša ozračje, za kar je v sistemu vodenja mogoče uporabiti več laserjev za različne namene, ki zagotavljajo natančno vodenje glavnega "bojnega" laserja do cilja.
Kateri laserji so dobili prednost na področju orožja? Zaradi pomanjkanja močnih virov optičnega črpanja so takšni postali plinsko-dinamični in kemični laserji.
Konec 20. stoletja je javno mnenje prebudil program American Strategic Defense Initiative (SDI). V okviru tega programa je bilo načrtovano uporabo laserskega orožja na tleh in v vesolju za premagovanje sovjetskih medcelinskih balističnih raket (ICBM). Za postavitev v orbito naj bi uporabili laserje z jedrsko črpalko, ki oddajajo v obsegu rentgenskih žarkov, ali kemične laserje z močjo do 20 megavatov.
Program SDI se je soočal s številnimi tehničnimi težavami in je bil zaprt. Hkrati so nekatere raziskave, izvedene v okviru programa, omogočile pridobivanje dovolj močnih laserjev. Leta 1985 je laser z devterij fluoridom z izhodno močjo 2,2 megavata uničil balistično raketo s tekočim pogonom, pritrjeno 1 kilometer od laserja. Zaradi 12-sekundnega obsevanja so stene telesa rakete izgubile moč in jih je notranji pritisk uničil.
V ZSSR je bil izveden tudi razvoj bojnih laserjev. V osemdesetih letih 20. stoletja so potekala dela za ustvarjanje orbitalne platforme Skif s plinsko-dinamičnim laserjem z močjo 100 kW. Moket velike velikosti Skif-DM (vesoljsko plovilo Polyus) je bil izstreljen v Zemljino orbito leta 1987, vendar zaradi številnih napak ni vstopil v izračunano orbito in je bil poplavljen v Tihem oceanu po balistični poti. Razpad ZSSR je temu in podobnim projektom naredil konec.
V ZSSR so bile v okviru programa Terra obsežne študije laserskega orožja. Program zonskega raketnega in proti vesoljskega obrambnega sistema z elementom udarnega snopa na osnovi laserskega orožja velike moči "Terra" se je izvajal od leta 1965 do 1992. Po odprtih podatkih so v okviru tega programa plinsko-dinamični laserji, so bili razviti trdni laserji, eksplozivna jodna fotodisociacija in druge vrste.
Tudi v ZSSR so od sredine 70. let 20. stoletja na podlagi letala Il-76MD razvili zračni laserski kompleks A-60. Sprva je bil kompleks namenjen boju proti avtomatskim letečim balonom. Kot orožje naj bi namestili neprekinjen plinsko-dinamični CO-laser razreda megavatov, ki ga je razvil oblikovalski biro Khimavtomatika (KBKhA).
V okviru preskusov je nastala družina klopi vzorcev GDT z močjo sevanja od 10 do 600 kW. Domnevamo lahko, da je bil v času testiranja kompleksa A-60 nanj nameščen laser s 100 kW.
Izvedenih je bilo več deset letov s preskušanjem laserske naprave na stratosferskem balonu, ki se nahaja na nadmorski višini 30-40 km in na cilju La-17. Nekateri viri navajajo, da je kompleks z letalom A-60 nastal kot letalska laserska komponenta protiraketne obrambe v okviru programa Terra-3.
Katere vrste laserjev so trenutno najbolj obetavne za vojaške namene? Z vsemi prednostmi plinsko-dinamičnih in kemičnih laserjev imajo pomembne pomanjkljivosti: potrebo po potrošnih komponentah, vztrajnost pri zagonu (po nekaterih virih do ene minute), znatno sproščanje toplote, velike dimenzije in izkoristek izrabljenih komponent aktivnega medija. Takšne laserje lahko namestite samo na velike medije.
Trenutno imajo polprevodniški in optični laserji največje možnosti, za delovanje katerih jim je potrebno le zagotoviti dovolj moči. Ameriška mornarica aktivno razvija lasersko tehnologijo brezplačnih elektronov. Pomembna prednost optičnih laserjev je njihova razširljivost, tj. možnost združevanja več modulov za večjo moč. Pomembna je tudi obratna skalabilnost, če se ustvari polprevodniški laser z močjo 300 kW, potem se na njegovi podlagi zagotovo lahko ustvari laser manjše velikosti z močjo na primer 30 kW.
Kakšno je stanje z optičnimi in polprevodniškimi laserji v Rusiji? Znanost ZSSR glede razvoja in ustvarjanja laserjev je bila najnaprednejša na svetu. Na žalost je razpad ZSSR vse spremenil. Eno največjih svetovnih podjetij za razvoj in proizvodnjo optičnih laserjev IPG Photonics je na podlagi ruskega podjetja NTO IRE-Polyus ustanovil domačin iz Rusije V. P. Gapontsev. Matično podjetje IPG Photonics je trenutno registrirano v ZDA. Kljub dejstvu, da se eno največjih proizvodnih obratov IPG Photonics nahaja v Rusiji (Fryazino, Moskovska regija), podjetje deluje po ameriški zakonodaji in njegovih laserjev ni mogoče uporabljati v ruskih oboroženih silah, tudi podjetje mora upoštevati sankcije vsiljena Rusiji.
Vendar so zmogljivosti optičnih laserjev IPG Photonics izjemno visoke. IPG laserji z neprekinjenimi valovi z visoko močjo imajo razpon moči od 1 kW do 500 kW, pa tudi širok razpon valovnih dolžin, učinkovitost pretvorbe električne energije v optično pa doseže 50%. Različne značilnosti laserjev z vlakni IPG so veliko boljše od drugih laserjev z visoko močjo.
Ali obstajajo v Rusiji še drugi razvijalci in proizvajalci sodobnih laserskih vlaken z visoko močjo in polprevodniških laserjev? Sodeč po komercialnih vzorcih, št.
Domači proizvajalec v industrijskem segmentu ponuja plinske laserje z največjo močjo več deset kW. Na primer, podjetje "Laser Systems" je leta 2001 predstavilo kisikovo-jodni laser z močjo 10 kW s kemijsko učinkovitostjo več kot 32%, ki je najbolj obetaven kompakten avtonomni vir močnega laserskega sevanja te vrste. Teoretično lahko kisik-jodni laserji dosežejo moč do enega megavata.
Hkrati pa ni mogoče povsem izključiti, da je ruskim znanstvenikom uspelo narediti preboj v kakšni drugi smeri ustvarjanja laserjev z veliko močjo, ki temelji na poglobljenem razumevanju fizike laserskih procesov.
Leta 2018 je ruski predsednik Vladimir Putin napovedal laserski kompleks Peresvet, namenjen reševanju misij protiraketne obrambe in uničenju sovražnih orbiterjev. Podatki o kompleksu Peresvet so zaupni, vključno z vrsto uporabljenega laserja (laserji?) In optično močjo.
Domnevamo lahko, da je najverjetnejši kandidat za vgradnjo v ta kompleks plinsko-dinamični laser, potomec laserja, ki se razvija za program A-60. V tem primeru je lahko optična moč laserja kompleksa "Peresvet" 200-400 kilovatov, v optimističnem scenariju do 1 megavata. Prej omenjeni laser kisik-jod se lahko šteje za drugega kandidata.
Če izhajamo iz tega, potem na strani kabine glavnega vozila kompleksa Peresvet, dizelski ali bencinski generator električnega toka, kompresor, prostor za shranjevanje kemičnih sestavin, laser s hladilnim sistemom in Sistem za usmerjanje laserskega žarka naj bi se nahajal zaporedno. Radarja ali OLS za zaznavanje cilja ni nikjer, kar pomeni zunanjo označbo cilja.
Vsekakor se lahko te domneve izkažejo za napačne, tako v povezavi z možnostjo ustvarjanja bistveno novih laserjev domačih razvijalcev kot v povezavi s pomanjkanjem zanesljivih informacij o optični moči kompleksa Peresvet. V tisku so bili zlasti podatki o prisotnosti majhnega jedrskega reaktorja kot vira energije v kompleksu "Peresvet". Če je to res, sta lahko konfiguracija kompleksa in možne značilnosti popolnoma drugačni.
Kakšna moč je potrebna, da se laser učinkovito uporablja v vojaške namene kot sredstvo za uničenje? To je v veliki meri odvisno od predvidenega obsega uporabe in narave prizadetih ciljev ter od načina njihovega uničenja.
Kompleks za samoobrambo v zraku v Vitebu vključuje aktivno postajo za zatiranje L-370-3S. Z zatemnitvijo infrardečega laserskega sevanja preprečuje prihajajoče sovražne rakete s termično usmerjeno glavo. Ob upoštevanju dimenzij aktivne motilne postaje L-370-3S je moč laserskega oddajnika največ nekaj deset vatov. To komajda zadošča za uničenje toplotne glave rakete, vendar je dovolj za začasno zaslepitev.
Med preskusi kompleksa A-60 s 100 kW laserjem so bili zadeti cilji L-17, ki predstavljajo analog letala. Obseg uničenja ni znan, lahko se domneva, da je bilo približno 5-10 km.
Primeri preskusov tujih laserskih sistemov:
[
Na podlagi zgoraj navedenega lahko domnevamo:
-za uničenje majhnih UAV na razdalji 1-5 kilometrov je potreben laser z močjo 2-5 kW;
-za uničenje nevojenih min, granat in visoko natančnega streliva na razdalji 5-10 kilometrov je potreben laser z močjo 20-100 kW;
-za dosego ciljev, kot so letalo ali raketa na razdalji 100-500 km, je potreben laser z močjo 1-10 MW.
Laserji omenjenih pooblastil že obstajajo ali pa bodo nastali v bližnji prihodnosti. Katere vrste laserskega orožja v bližnji prihodnosti lahko uporabljajo letalske sile, kopenske sile in mornarica, bomo obravnavali v nadaljevanju tega članka.
