Laserrelvad on alati vastuolulised. Mõned peavad seda tulevikurelvaks, teised aga eitavad kategooriliselt selliste relvade tõhusate proovide tõenäosust lähitulevikus. Inimesed mõtlesid laserrelvadele juba enne nende tegelikku ilmumist, meenutagem Aleksei Tolstoi klassikalist teost "Insener Garini hüperboloid" (muidugi ei näita teos täpselt laserit, vaid relva, mis on selle läheduses tegevuses ja tagajärgedes) selle kasutamisest).
Tõelise laseri loomine XX sajandi 50-60ndatel tõstis taas laserrelvade teema. Aastakümnete jooksul on sellest saanud ulmefilmide hädavajalik tunnus. Tõelised õnnestumised olid palju tagasihoidlikumad. Jah, laserid hõivasid olulise niši luure- ja sihtmärkide määramise süsteemides, neid kasutatakse laialdaselt tööstuses, kuid hävitamise vahendina kasutamiseks oli nende võimsus endiselt ebapiisav ning nende kaalu ja suuruse omadused olid vastuvõetamatud. Kuidas lasertehnoloogiad arenesid, mil määral on nad praegu sõjalisteks rakendusteks valmis?
Esimene operatiivne laser loodi 1960. See oli kunstlikul rubiinil põhinev impulss-tahkislaser. Loomise ajal olid need kõrgeimad tehnoloogiad. Tänapäeval saab sellist laserit kodus kokku panna, samal ajal kui selle impulsi energia võib ulatuda 100 J.
Lämmastiklaserit on veelgi lihtsam rakendada; selle rakendamiseks pole vaja keerukaid kaubanduslikke tooteid; see võib töötada isegi atmosfääris sisalduva lämmastikuga. Sirgete kätega saab seda hõlpsasti kodus kokku panna.
Alates esimese laseri loomisest on leitud tohutul hulgal võimalusi laserkiirguse saamiseks. On tahkislasereid, gaaslasereid, värvlasereid, vabaelektronlasereid, kiudlasereid, pooljuhtlasereid ja muid lasereid. Samuti erinevad laserid erutusviisi poolest. Näiteks erineva konstruktsiooniga gaaslaserite puhul saab aktiivset keskkonda ergastada optilise kiirguse, elektrivoolu tühjenemise, keemilise reaktsiooni, tuumapumpamise, termopumpamise teel (gaasdünaamilised laserid, GDL-id). Pooljuhtlaserite tulekuga tekkisid DPSS-tüüpi laserid (dioodpumbaga tahkislaser).
Laserite erinevad disainilahendused tagavad erineva lainepikkusega kiirguse, alates pehmest röntgenikiirgusest kuni infrapunakiirguseni. Väljatöötamisel on kõvad röntgen- ja gammalaserid. See võimaldab teil valida lahendatava probleemi põhjal laseri. Mis puudutab sõjalisi rakendusi, siis see tähendab näiteks võimalust valida laser, mille kiirgus on sellise lainepikkusega, mida planeedi atmosfäär minimaalselt neelab.
Alates esimese prototüübi väljatöötamisest on võimsus pidevalt suurenenud, laserite kaalu- ja suuruseomadused ning efektiivsus on paranenud. Seda on laserdioodide näitel väga selgelt näha. Eelmise sajandi 90ndatel ilmusid laiale müügile 2–5 mW võimsusega lasernäidikud, aastatel 2005–2010 oli juba võimalik osta 200–300 mW laserpointer, nüüd, 2019. aastal Müügil lasernäpunäited optilise võimsusega 7. TeisVenemaal on olemas kiudoptilise väljundiga infrapuna -laserdioodide moodulid, optiline võimsus 350 W.
Vastavalt Moore'i seadusele on laserdioodide võimsuse suurenemise määr võrreldav protsessorite arvutusvõimsuse suurenemise kiirusega. Loomulikult ei sobi laserdioodid võitluslaserite loomiseks, kuid neid kasutatakse omakorda tõhusate tahkis-ja kiudlaserite pumpamiseks. Laserdioodide puhul võib elektrienergia optiliseks energiaks muundamise efektiivsus olla üle 50%, teoreetiliselt saate efektiivsuse üle 80%. Kõrge kasutegur mitte ainult ei alanda toiteallika nõudeid, vaid lihtsustab ka laserseadmete jahutamist.
Laseri oluliseks elemendiks on kiirte fokuseerimissüsteem - mida väiksem on sihtmärgi täpipind, seda suurem on kahjustusi võimaldav võimsustihedus. Edusammud keerukate optiliste süsteemide väljatöötamisel ja uute kõrgtemperatuuriliste optiliste materjalide teke võimaldavad luua ülitõhusaid teravustamissüsteeme. Ameerika eksperimentaalse lahinglaseri HEL teravustamis- ja sihtimissüsteem sisaldab 127 peeglit, läätsi ja valgusfiltrit.
Teine oluline komponent, mis pakub võimalust laserrelvade loomiseks, on süsteemide väljatöötamine, mis suunavad ja hoiavad kiirgust sihtmärgil. Sihtmärkide tabamiseks "hetkelise" lasuga on sekundi murdosa jooksul vaja gigavattvõimsust, kuid selliste laserite ja nende jaoks toiteallikate loomine mobiilsel šassiil on kauge tuleviku küsimus. Sellest tulenevalt on sihtmärkide hävitamiseks sadade kilovattide - kümnete megavattide võimsusega laseritega vaja hoida laserkiirguse täpp sihtmärgil mõnda aega (mitmest sekundist kuni mitukümmend sekundit). See nõuab juhtimissüsteemi kohaselt ülitäpseid ja kiireid ajameid, mis suudavad laserkiirega sihtmärki jälgida.
Pikalt tulistades peab juhtimissüsteem kompenseerima atmosfääri tekitatud moonutusi, mille jaoks saab juhtimissüsteemis kasutada mitut erinevatel eesmärkidel kasutatavat laserit, pakkudes peamise "lahingu" laseri täpset juhtimist sihtmärgini.
Millised laserid on relvastuse valdkonnas eelisarendatud? Suure võimsusega optiliste pumpamisallikate puudumise tõttu on gaasdünaamilised ja keemilised laserid selliseks muutunud.
20. sajandi lõpus äratas avalikku arvamust Ameerika strateegilise kaitse algatuse (SDI) programm. Selle programmi raames oli kavas paigutada laserrelvad maapinnale ja kosmosesse Nõukogude mandritevaheliste ballistiliste rakettide (ICBM) alistamiseks. Orbiidile paigutamiseks pidi see kasutama tuumapumbatavaid lasereid, mis kiirgavad röntgenikiirguse ulatuses, või keemilisi lasereid võimsusega kuni 20 megavatti.
SDI programm seisis silmitsi paljude tehniliste raskustega ja suleti. Samas võimaldas osa programmi raames tehtud uuringutest hankida piisavalt võimsaid lasereid. 1985. aastal hävitas deuteeriumfluoriidlaser, mille väljundvõimsus oli 2,2 megavatti, laserist 1 kilomeetri kaugusel paikneva vedelkütuse ballistilise raketi. 12-sekundilise kiiritamise tagajärjel kaotasid raketi kere seinad tugevuse ja hävinesid siserõhu mõjul.
NSV Liidus viidi läbi ka lahinglaserite väljatöötamine. Sajandi kaheksakümnendatel tehti tööd Skifi orbiidiplatvormi loomiseks, mille gaasdünaamiline laser oleks võimsusega 100 kW. Suuremahuline makett Skif-DM (kosmoselaev Polyus) saadeti Maa orbiidile 1987. aastal, kuid mitmete vigade tõttu ei jõudnud see arvutuslikule orbiidile ja ujutati Vaikse ookeani ääres mööda ballistilist trajektoori. NSV Liidu lagunemine lõpetas selle ja sarnased projektid.
NSV Liidus viidi Terra programmi raames läbi laiaulatuslikke laserrelvade uuringuid. Suure võimsusega laserrelvadel põhineva tsoonraketi ja kosmosetõrjesüsteemi programmi „Terra” rakendati aastatel 1965–1992. Avatud andmete kohaselt on selle programmi raames gaasidünaamilised laserid töötati välja tahkislaserid, plahvatusohtlik joodi fotodisotsiatsioon ja muud tüüpi laserid.
Ka NSV Liidus hakati XX sajandi 70ndate keskpaigast arendama õhusõidukite laserkompleksi A-60 lennukite Il-76MD baasil. Algselt oli kompleks mõeldud võitluseks automaatsete triivivate õhupallidega. Relvana tuli paigaldada Khimavtomatika disainibüroo (KBKhA) välja töötatud pidev gaasidünaamiline CO-laser megavattklassiga.
Katsete raames loodi GDT pingiproovide perekond kiirgusvõimsusega 10–600 kW. Võib arvata, et kompleksi A-60 testimise ajal paigaldati sellele 100 kW laser.
Laserpaigaldise katsetamisega viidi läbi mitukümmend lendu stratosfääri õhupallil, mis paiknes 30–40 km kõrgusel ja sihtmärgil La-17. Mõned allikad näitavad, et A-60 lennukiga kompleks loodi programmi Terra-3 raames raketitõrje lennunduslaserkomponendina.
Millised laserid on praegu sõjalisteks rakendusteks kõige lootustandvamad? Gaasidünaamiliste ja keemiliste laserite kõigi eelistega on neil olulisi puudusi: vajadus tarbitavate komponentide järele, käivitusinerts (mõnede allikate kohaselt kuni üks minut), märkimisväärne soojuse eraldumine, suured mõõtmed ja kasutatud komponentide saagis. aktiivsest keskkonnast. Selliseid lasereid saab paigutada ainult suurtele kandjatele.
Hetkel on kõige suuremad väljavaated tahkis-ja kiudlaseritel, mille tööks on vaja neile vaid piisavat võimsust pakkuda. USA merevägi arendab aktiivselt tasuta elektronlasertehnoloogiat. Kiudlaserite oluline eelis on nende mastaapsus, s.t. võimalus ühendada mitu moodulit, et saada rohkem energiat. Oluline on ka vastupidine skaleeritavus, kui luuakse 300 kW võimsusega tahkislaser, siis kindlasti saab selle põhjal luua väiksema suurusega laseri, mille võimsus on näiteks 30 kW.
Milline on olukord kiud- ja tahkislaseritega Venemaal? NSV Liidu teadus laserite väljatöötamise ja loomise osas oli maailmas kõige arenenum. Paraku muutis NSV Liidu lagunemine kõike. Üks maailma suurimaid kiudlaserite arendamise ja tootmisega tegelevaid ettevõtteid IPG Photonics asutas põliselanik V. V. Gapontsev Venemaa ettevõtte NTO IRE-Polyus baasil. Emaettevõte IPG Photonics on praegu registreeritud Ameerika Ühendriikides. Hoolimata asjaolust, et üks suurimaid IPG Photonics tootmisüksusi asub Venemaal (Fryazino, Moskva oblast), tegutseb ettevõte USA seaduste alusel ja selle lasereid ei saa kasutada Venemaa relvajõududes, sealhulgas peab ettevõte järgima sanktsioone Venemaale peale surutud.
IPG Photonics kiudlaserite võimalused on aga äärmiselt suured. IPG suure võimsusega pideva lainega kiudlaserite võimsus on vahemikus 1 kW kuni 500 kW, samuti laia lainepikkuste vahemik ja elektrienergia optiliseks energiaks muundamise efektiivsus ulatub 50%-ni. IPG kiudlaserite erinevused on teistest suure võimsusega laseritest palju paremad.
Kas Venemaal on ka teisi kaasaegsete suure võimsusega kiud- ja tahkislaserite arendajaid ja tootjaid? Kaubanduslike näidiste põhjal otsustades ei.
Kodumaine tootja tööstuses pakub gaaslasereid, mille maksimaalne võimsus on kümneid kW. Näiteks ettevõte "Laser Systems" esitles 2001. aastal 10 kW võimsusega hapnik-joodlaserit, mille keemiline kasutegur ületab 32%, mis on kõige paljutõotavam seda tüüpi võimsa laserkiirguse kompaktne autonoomne allikas. Teoreetiliselt võivad hapniku-joodi laserid jõuda kuni ühe megavatini võimsuseni.
Samas ei saa täielikult välistada, et vene teadlastel on õnnestunud teha läbimurre mõnes teises suunas suure võimsusega laserite loomisel, mis põhineb laserprotsesside füüsika sügaval mõistmisel.
2018. aastal kuulutas Venemaa president Vladimir Putin välja laserkompleksi Peresvet, mis on mõeldud raketitõrjeülesannete lahendamiseks ja vaenlase orbiitide hävitamiseks. Teave Peresveti kompleksi kohta on salastatud, sealhulgas kasutatava laseri tüüp (laserid?) Ja optiline võimsus.
Võib eeldada, et kõige tõenäolisem kandidaat sellesse kompleksi paigaldamiseks on gaasdünaamiline laser, mis on programmi A-60 jaoks väljatöötatud laseri järeltulija. Sellisel juhul võib kompleksi "Peresvet" optiline võimsus olla 200-400 kilovatti, optimistliku stsenaariumi korral kuni 1 megavatti. Varem mainitud hapniku-joodi laserit võib pidada teiseks kandidaadiks.
Kui sellest lähtuda, siis Peresveti kompleksi põhisõiduki salongi küljel diisel- või bensiinimootor, elektrivool, kompressor, keemiliste komponentide hoiuruum, jahutussüsteemiga laser ja laserkiire juhtimissüsteemid asuvad arvatavasti järjestikku. Radari või sihtmärgi tuvastamise OLS -i pole kusagil näha, mis tähendab välise sihtmärgi määramist.
Igal juhul võivad need eeldused osutuda valeks nii seoses võimalusega luua põhimõtteliselt uusi lasereid kodumaiste arendajate poolt kui ka seoses usaldusväärse teabe puudumisega Peresveti kompleksi optilise võimsuse kohta. Eelkõige oli ajakirjanduses teavet väikese tuumareaktori olemasolu kohta energiaallikana kompleksis "Peresvet". Kui see vastab tõele, võivad kompleksi konfiguratsioon ja võimalikud omadused olla täiesti erinevad.
Millist võimsust on vaja, et laserit saaks tõhusalt kasutada sõjalistel eesmärkidel hävitamise vahendina? See sõltub suuresti kavandatavast kasutusalast ja tabatud sihtmärkide laadist, samuti nende hävitamise viisist.
Vitebski õhutõrje enesekaitse kompleks sisaldab aktiivset segamisjaama L-370-3S. See kaitseb sissetulevaid vaenlase rakette termilise juhtimispeaga, pimestades infrapuna laserkiirgust. Võttes arvesse aktiivse segamisjaama L-370-3S mõõtmeid, on laserkiirguri võimsus maksimaalselt mitukümmend vatti. Sellest vaevalt piisab raketi termilise juhtimispea hävitamiseks, kuid ajutiseks pimestamiseks täiesti piisab.
Kompleksi A-60 100 kW laseriga katsetamisel said löögi reaktiivlennuki analoogi esindavad sihtmärgid L-17. Hävitamise ulatus on teadmata, võib arvata, et see oli umbes 5-10 km.
Näited välismaiste lasersüsteemide testidest:
[
Ülaltoodu põhjal võime eeldada:
-väikeste UAV-de hävitamiseks 1-5 kilomeetri kaugusel on vaja laserit võimsusega 2-5 kW;
-juhtimata miinide, mürskude ja ülitäpse laskemoona hävitamiseks 5-10 kilomeetri kaugusel on vaja laserit võimsusega 20-100 kW;
-sihtmärkide, näiteks lennuki või raketi tabamiseks 100–500 km kaugusel on vaja laserit võimsusega 1–10 MW.
Näidatud võimsusega laserid on juba olemas või luuakse lähitulevikus. Mis tüüpi laserrelvi lähitulevikus õhuvägi, maavägi ja merevägi kasutada saavad, kaalume selle artikli jätkamisel.
