Varem uurisime, kuidas lasertehnoloogiad arenevad, milliseid laserrelvi saab luua kasutamiseks õhujõudude, maavägede ja õhutõrje ning mereväe huvides.
Nüüd peame mõistma, kas selle vastu on võimalik kaitsta ja kuidas. Sageli öeldakse, et piisab raketi peegelkattega katmisest või mürsu poleerimisest, kuid kahjuks pole kõik nii lihtne.
Tüüpiline alumiiniumkattega peegel peegeldab umbes 95% langevast kiirgusest ja selle efektiivsus sõltub suuresti lainepikkusest.
Kõigist graafikul näidatud materjalidest on alumiiniumil kõige suurem peegeldusvõime, mis pole mingil juhul tulekindel materjal. Kui peegel vähese võimsusega kiirgusega kokku puutudes veidi soojeneb, muutub tugeva kiirguse tabamisel peeglikatte materjal kiiresti kasutuskõlbmatuks, mis põhjustab selle peegeldavate omaduste halvenemist ja laviinitaolist kuumutamist ning hävitamine.
Lainepikkustel alla 200 nm langeb peeglite kasutegur järsult; ultraviolett- või röntgenkiirguse (vaba elektronlaser) vastu selline kaitse üldse ei toimi.
On eksperimentaalseid kunstmaterjale, millel on 100% peegelduvus, kuid need töötavad ainult teatud lainepikkusel. Samuti võib peeglid katta spetsiaalsete mitmekihiliste katetega, mis suurendavad nende peegelduvust kuni 99,999%. Kuid see meetod töötab ka ainult ühe lainepikkuse korral ja langeb teatud nurga all.
Ärge unustage, et relvade töötingimused pole kaugeltki laboratoorsed, s.t. peegelrakett või mürsk tuleb hoida inertgaasiga täidetud mahutis. Väikseim udusus või määrdumine, näiteks käejälgedest, kahjustab koheselt peegli peegelduvust.
Mahutist lahkudes puutub peegelpind koheselt kokku keskkonna - atmosfääri ja kuumusega. Kui peegelpind ei ole kaetud kaitsekilega, halvenevad selle peegeldavad omadused kohe ja kui see on kaetud kaitsekattega, halvendab see ise pinna peegeldavaid omadusi.
Ülaltoodut kokku võttes märgime: peegelkaitse ei sobi väga hästi kaitseks laserrelvade eest. Ja mis siis sobib?
Mingil määral aitab meetodit laserkiire soojusenergia üle keha "määrimiseks", tagades õhusõiduki (AC) pöörlemisliikumise ümber oma pikitelje. Kuid see meetod sobib ainult laskemoona ja piiratud ulatuses mehitamata õhusõidukite (UAV) jaoks, vähemal määral on see efektiivne, kui laser kiiritatakse kere esiosa.
Seda tüüpi meetodeid ei saa rakendada ka teatud tüüpi kaitstavate objektide puhul, näiteks libisevatel pommidel, tiibrakettidel (CR) või tankitõrjejuhil (ATGM), mis ründavad sihtmärki. Mittepöörlevad on enamasti mördikaevandused. Kõigi mittepöörlevate õhusõidukite kohta on raske andmeid koguda, kuid olen kindel, et neid on palju.
Igal juhul vähendab lennuki pöörlemine laserkiirguse mõju sihtmärgile vaid veidi, sestvõimsa laserkiirguse poolt kehale edastatav soojus kandub sisemistesse konstruktsioonidesse ja edasi kõikidesse lennuki komponentidesse.
Samuti on piiratud aurude ja aerosoolide kasutamine laserrelvade vastumeetmena. Nagu sarja artiklites juba mainitud, on laserite kasutamine maapealsete soomukite või laevade vastu võimalik ainult siis, kui neid kasutatakse seireseadmete vastu, mille kaitse juurde me tagasi pöördume. Lähitulevikus on ebareaalne põletada laserkiirega jalaväe lahingumasina / tanki või pinnalaeva kere.
Loomulikult on võimatu õhusõidukite vastu suitsu- või aerosoolikaitset rakendada. Lennuki suure kiiruse tõttu puhub suitsu või aerosooli alati vastutulevast õhurõhust tagasi, helikopterites puhub need tiiviku õhuvool minema.
Seega võib kaitset laserrelvade eest pihustatud aurude ja aerosoolide näol nõuda ainult kergelt soomustatud sõidukitel. Teisest küljest on tankid ja muud soomukid sageli juba varustatud standardsüsteemidega suitsukate seadistamiseks, et häirida vaenlase relvasüsteemide tabamist, ja sel juhul saab neid sobivate täiteainete väljatöötamisel kasutada ka laserrelvade vastu võitlemiseks.
Pöördudes tagasi optiliste ja termilise kujutise luurevahendite kaitse juurde, võib eeldada, et teatud lainepikkusega laserkiirguse läbimist takistavate optiliste filtrite paigaldamine sobib kaitsmiseks väikese võimsusega laserrelvade eest alles algstaadiumis, järgmistel põhjustel:
- kasutusel on suur valik erinevate tootjate lasereid, mis töötavad erinevatel lainepikkustel;
- filter, mis on ette nähtud võimsa kiirgusega kokkupuutel teatud lainepikkuse neelamiseks või peegeldamiseks, võib tõenäoliselt ebaõnnestuda, mille tulemuseks on kas tundlike elementide tabamine laserkiirgusega või optika enda rike (hägusus, pildi moonutamine);
- mõned laserid, eriti vaba elektronlaser, võivad muuta töölainepikkust laias vahemikus.
Optiliste ja termiliste kujutiste luureseadmete kaitset saab teostada maapealsete seadmete, laevade ja lennundusseadmete jaoks, paigaldades kiireid kaitseekraane. Kui tuvastatakse laserkiirgus, peaks kaitsekraan katma läätsed sekundi murdosa jooksul, kuid isegi see ei taga tundlike elementide kahjustuste puudumist. Võimalik, et laserrelvade laialdane kasutamine aja jooksul nõuab vähemalt optilises ulatuses töötavate luurevarade dubleerimist.
Kui suurtel kandjatel on kaitsekraanide ning optilise ja termilise kujutise luure dubleerimisvahendite paigaldamine üsna teostatav, siis ülitäpsetel relvadel, eriti kompaktsetel, on seda palju keerulisem teha. Esiteks on kaalu ja suuruse nõuded kaitsele oluliselt karmistatud ning teiseks võib suure võimsusega laserkiirguse mõju isegi suletud aknaluugi korral põhjustada optilise süsteemi komponentide ülekuumenemise tiheda paigutuse tõttu, mis võib kaasa tuua või selle töö täielik katkestamine.
Milliseid meetodeid saab kasutada seadmete ja relvade tõhusaks kaitsmiseks laserrelvade eest? On kaks peamist võimalust - ablatiivne kaitse ja konstruktiivne soojusisolatsioonikaitse.
Ablatsioonikaitse (ladina keelest ablatio - massi äravõtmine, ülekandmine) põhineb aine eemaldamisel kaitstud objekti pinnalt kuuma gaasi voolu abil ja / või piirkihi ümberkorraldamisel, mis kokku oluliselt vähendab soojusülekannet kaitstud pinnale. Teisisõnu, sissetulev energia kulutatakse kaitsva materjali kuumutamisele, sulatamisele ja aurustamisele.
Praegu kasutatakse ablatiivset kaitset aktiivselt kosmoseaparaatide (SC) laskumismoodulites ja reaktiivmootori pihustites. Kõige laialdasemalt kasutatavad on söestunud plastid, mis põhinevad fenoolil, räniorgaanil ja muudel sünteetilistel vaikudel, mis sisaldavad täiteainena süsinikku (sh grafiiti), ränidioksiidi (ränidioksiid, kvarts) ja nailonit.
Ablatsioonikaitse on ühekordselt kasutatav, raske ja mahukas, seega pole seda mõtet kasutada korduvkasutatavatel õhusõidukitel (loe mitte kõiki mehitatud ja enamikke mehitamata õhusõidukeid). Selle ainus rakendus on juhitavatel ja juhitavatel mürskudel. Ja siin on põhiküsimus, kui paks peaks olema kaitse laseriga, mille võimsus on näiteks 100 kW, 300 kW jne.
Kosmosesõidukil Apollo on varjestuse paksus vahemikus 8 kuni 44 mm temperatuuridel vahemikus mitusada kuni mitu tuhat kraadi. Kusagil selles vahemikus on ka vajalik paksus ablatiivkaitset lahinglaserite eest. On lihtne ette kujutada, kuidas see mõjutab kaalu ja suuruse omadusi ning sellest tulenevalt ka laskemoona ulatust, manööverdusvõimet, lõhkepea kaalu ja muid parameetreid. Ablatiivne termiline kaitse peab vastu pidama ka ülekoormustele stardi ja manööverdamise ajal, vastama laskemoona ladustamise tingimuste normidele.
Juhtimata laskemoon on küsitav, kuna ablatiivse kaitse ebaühtlane hävitamine laserkiirguse eest võib muuta välist ballistikat, mille tagajärjel laskemoon kaldub sihtmärgist kõrvale. Kui ablatiivset kaitset on juba kusagil kasutatud, näiteks hüperhelilises laskemoonas, peate selle paksust suurendama.
Teine kaitsemeetod on konstruktsiooni katmine või korpuse teostamine mitme tulekindlate materjalide kaitsekihiga, mis on vastupidavad välismõjudele.
Kui tuua analoogia kosmoseaparaatidega, siis võime kaaluda korduvkasutatava kosmoselaeva "Buran" termokaitset. Piirkondades, kus pinnatemperatuur on 371–1260 kraadi Celsiuse järgi, kanti kattekiht, mis koosnes 99,7% puhtusega amorfsest kvartskiust, millele lisati sideaine, kolloidne ränidioksiid. Kate on valmistatud kahe standardsuurusega plaatide kujul paksusega 5 kuni 64 mm.
Plaatide välispinnale kantakse spetsiaalset pigmenti sisaldav borosilikaatklaas (valge kate ränioksiidi ja läikiva alumiiniumoksiidi baasil), et saada väike päikesekiirguse neeldumistegur ja kõrge kiirgusvõime. Ablatsioonikaitset kasutati sõiduki nina- ja tiivaotsadel, kus temperatuur ületab 1260 kraadi.
Tuleb meeles pidada, et pikaajalise töötamise korral võib plaatide kaitse niiskuse eest halveneda, mis toob kaasa selle omaduste termilise kaitse kadumise, mistõttu ei saa seda otseselt kasutada korduvkasutatavate lennukite laservastase kaitsena.
Hetkel töötatakse välja paljulubavat ablatiivset termokaitset minimaalse pinna kulumisega, mis tagab lennukite kaitse kuni 3000 -kraadise temperatuuri eest.
Manchesteri ülikooli (Ühendkuningriik) ja Kesk -Lõuna ülikooli (Hiina) Royce'i instituudi teadlaste meeskond on välja töötanud uue materjali, millel on täiustatud omadused, mis taluvad kuni 3000 ° C temperatuuri ilma struktuurimuudatusteta. See on keraamiline kate Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, mis asetatakse süsinik-süsinik komposiitmaatriksile. Oma omaduste poolest edestab uus kate oluliselt parimaid kõrge temperatuuriga keraamikat.
Kuumuskindla keraamika keemiline struktuur ise toimib kaitsemehhanismina. Temperatuuril 2000 ° C oksüdeeruvad materjalid Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 ja SiC ning muutuvad vastavalt Zr0.80T0.20O2, B2O3 ja SiO2. Zr0,80Ti0,20O2 sulab osaliselt ja moodustab suhteliselt tiheda kihi, samal ajal kui madala sulamistemperatuuriga oksiidid SiO2 ja B2O3 aurustuvad. Kõrgemal temperatuuril 2500 ° C sulatatakse Zr0,80Ti0,20O2 kristallid suuremaks. Temperatuuril 3000 ° C moodustub peaaegu absoluutselt tihe väliskiht, mis koosneb peamiselt Zr0,80Ti0,20O2, tsirkooniumtitanaadist ja SiO2 -st.
Maailm töötab välja ka spetsiaalseid katteid, mis on loodud kaitsma laserkiirguse eest.
Veel 2014. aastal teatas Hiina Rahvavabastusarmee pressiesindaja, et Ameerika laserid ei kujuta erilist ohtu Hiina kaitsevarustusele, mis on kaetud spetsiaalse kaitsekihiga. Ainsad küsimused, mis jäävad, on laserid, millist võimsust see kate kaitseb ning milline on selle paksus ja mass.
Suurimat huvi pakub Ameerika standardite ja tehnoloogia instituudi ning Kansase ülikooli Ameerika teadlaste välja töötatud kate - aerosoolkompositsioon, mis põhineb süsinik -nanotorude ja spetsiaalse keraamika segul, mis on võimeline tõhusalt neelama laservalgust. Uue materjali nanotorud neelavad ühtlaselt valgust ja kannavad soojust lähedalasuvatesse piirkondadesse, alandades temperatuuri laserkiirega kokkupuutekohas. Keraamilised kõrgtemperatuurilised vuugid tagavad kaitsekattele kõrge mehaanilise tugevuse ja vastupidavuse kõrgete temperatuuride kahjustustele.
Katsetamise ajal kanti vase pinnale õhuke kiht materjali ja pärast kuivatamist keskenduti materjali pinnale pikalainelise infrapunalaseri, metalli ja muude kõvade materjalide lõikamiseks kasutatava laserkiirega.
Kogutud andmete analüüs näitas, et kate absorbeeris edukalt 97,5 protsenti laserkiire energiast ja talus hävitamata vastu energiatasemele 15 kW pinna ruutsentimeetri kohta.
Selle katte puhul tekib küsimus: katsetes kanti vaskpinnale kaitsekate, mis iseenesest on üks kõrgeima soojusjuhtivuse tõttu laserprotsessis kõige raskemaid materjale, on ebaselge, kuidas selline kaitsekate käitub teiste materjalidega. Samuti tekivad küsimused selle maksimaalse temperatuuritaluvuse, vibratsiooni- ja löögikoormuste vastupidavuse, atmosfääritingimuste ja ultraviolettkiirguse (päikese) mõju kohta. Kiiritamise aeg ei ole näidatud.
Veel üks huvitav punkt: kui lennukimootorid on kaetud ka suure soojusjuhtivusega ainega, soojendatakse neist kogu keha ühtlaselt, mis paljastab lennuki maksimaalselt termospektris.
Igal juhul on ülaltoodud aerosoolkaitse omadused otseselt proportsionaalsed kaitstava objekti suurusega. Mida suurem on kaitstav objekt ja katteala, seda rohkem energiat saab alale hajutada ning seda saabuva õhuvoolu abil soojuskiirguse ja jahutuse näol anda. Mida väiksem on kaitstav objekt, seda paksem peab kaitse olema. väike ala ei võimalda piisavalt soojust eemaldada ja sisemised konstruktsioonielemendid on ülekuumenenud.
Kaitse kasutamine laserkiirguse eest, olenemata ablatiivsest või konstruktiivsest soojusisolatsioonist, võib muuta juhitava laskemoona suuruse vähenemise suundumust, vähendades oluliselt nii juhitava kui ka juhitava laskemoona tõhusust.
Kõik kandepinnad ja juhtseadised - tiivad, stabilisaatorid, roolid - peavad olema valmistatud kallitest ja raskesti töödeldavatest tulekindlatest materjalidest.
Eraldi küsimus tekib radari tuvastusseadmete kaitse kohta. Eksperimentaalsel kosmoselaeval "BOR-5" katsetati raadio-läbipaistvat kuumakilpi-klaaskiudu ränidioksiidi täiteainega, kuid ma ei leidnud selle kuumakindlust ning kaalu ja suuruse omadusi.
Siiani pole selge, kas radari luureseadmete radoomist tuleneva võimsa laserkiirgusega kiiritamisel võib tekkida kõrge temperatuuriga plasma moodustumine, ehkki kaitstuna termilise kiirguse eest, mis takistab raadiolainete läbimist. mille sihtmärk võib kaotada.
Korpuse kaitsmiseks võib kasutada mitmete kaitsekihtide kombinatsiooni-kuumuskindel-madala soojusjuhtivusega seestpoolt ja peegeldav-kuumakindel-väga soojusjuhtiv väljastpoolt. Samuti on võimalik, et laserkiirguse eest kaitsmise peale kantakse varjatud materjale, mis ei talu laserkiirgust, ning peavad taastuma laserrelvade kahjustustest juhuks, kui lennuk ise ellu jääb.
Võib eeldada, et laserrelvade täiustamine ja laialdane levitamine eeldab laseri vastase kaitse tagamist kogu olemasoleva laskemoona jaoks, nii juhitava kui ka juhitava, samuti mehitatud ja mehitamata õhusõidukite eest.
Laservastase kaitse kasutuselevõtt toob paratamatult kaasa juhitava ja juhitava laskemoona, samuti mehitatud ja mehitamata õhusõidukite maksumuse, kaalu ja mõõtmed.
Kokkuvõtteks võib mainida ühte väljatöötatud meetodit laserrünnaku aktiivseks tõrjumiseks. Californias asuv Adsys Controls arendab välja Heliose kaitsesüsteemi, mis peaks vaenlase laserjuhtimise maha lööma.
Vaenlase lahinglaserit sihtides kaitstud seadmele, määrab Helios selle parameetrid: võimsuse, lainepikkuse, impulsi sageduse, suuna ja allika kauguse. Helios takistab veelgi vaenlase laserkiire teravustamist sihtmärgile, arvatavasti suunates vastutuleva madala energiaga laserkiire, mis ajab vaenlase sihtimissüsteemi segadusse. Heliose süsteemi üksikasjalikud omadused, selle arenguetapp ja praktiline toimivus on siiani teadmata.
