Laialt arvatakse, et parim keskkond laserrelvade (LW) kasutamiseks on kosmos. Ühest küljest on see loogiline: kosmoses võib laserkiirgus levida praktiliselt ilma atmosfääri, ilmastikutingimuste, looduslike ja kunstlike takistuste põhjustatud häireteta. Teisest küljest on tegureid, mis raskendavad oluliselt laserrelvade kasutamist kosmoses.
Laserite toimimise omadused kosmoses
Esimene takistus suure võimsusega laserite kasutamisel kosmoses on nende efektiivsus, mis on parimate toodete puhul kuni 50%, ülejäänud 50% läheb laseri ja seda ümbritsevate seadmete soojendamiseks.
Isegi planeedi atmosfääri tingimustes - maal, vees, vee all ja õhus on probleeme võimsate laserite jahutamisega. Sellest hoolimata on planeedil jahutusseadmete võimalused palju suuremad kui kosmoses, kuna vaakumis on liigse soojuse ülekandmine ilma massi kadumiseta võimalik ainult elektromagnetilise kiirguse abil.
LO vee- ja veealust jahutamist on kõige lihtsam korraldada - seda saab läbi viia mereveega. Maapinnal saate kasutada massiivseid radiaatoreid, mille soojust hajutatakse atmosfääri. Lennundus saab lennuki jahutamiseks kasutada lähenevat õhuvoolu.
Kosmoses kasutatakse soojuse eemaldamiseks radiaator-jahutit soonikkanalite kujul, mis on ühendatud silindriliste või kooniliste paneelidega, kus ringleb jahutusvedelik. Laserrelvade võimsuse suurenemisega suurenevad jahutamiseks vajalikud radiaatorijahutite mõõtmed ja mass, pealegi võivad radiaatorijahutite mass ja eriti mõõtmed oluliselt ületada laserrelv ise.
Nõukogude orbitaallahinglaseris "Skif", mille plaanis orbiidile saata ülikerge kanderaketi "Energia" abil, pidi kasutama gaasidünaamilist laserit, mille jahutamisega tegeleksid suure tõenäosusega töövedeliku väljutamine. Lisaks ei anna pardal oleva töövedeliku piiratud pakkumine vaevalt võimalust laseriga pikaajaliselt töötada.
Energiaallikad
Teine takistus on vajadus varustada laserrelvad võimsa energiaallikaga. Gaasiturbiini või diiselmootorit ei saa kosmosesse paigutada; nad vajavad palju kütust ja veelgi rohkem oksüdeerijat, keemilised laserid koos piiratud töövedeliku varudega ei ole parim valik kosmosesse paigutamiseks. Jääb kaks võimalust-toita tahkis / kiud / vedelat laserit, mille jaoks saab kasutada puhverakude või tuumaelektrijaamadega päikesepatareisid, või tuuma lõhustumise fragmentidega otsepumbatavaid lasereid (tuumapumpadega laserid)) saab kasutada.
Reaktori-laserring
Osana Boing YAL-1 programmi raames USA-s tehtud tööst pidi 14-megavatine laser kasutama mandritevaheliste ballistiliste rakettide (ICBM) hävitamiseks 600 kilomeetri kaugusel. Tegelikult saavutati võimsus umbes 1 megavatti, samas kui treeningueesmärke tabati umbes 250 kilomeetri kaugusel. Seega saab kosmoselaserrelvade alusena kasutada võimsust suurusjärgus 1 megavatti, mis on võimeline töötama näiteks madalalt võrdlusorbiidilt Maa pinna sihtmärkide või suhteliselt kaugete sihtmärkide vastu kosmoses (me oleme valgustamata õhusõidukit »Andurid).
Laseri kasuteguriga 50%on 1 MW laserkiirguse saamiseks vaja laserile tarnida 2 MW elektrienergiat (tegelikult rohkem, kuna abiseadmete ja jahutuse töö on endiselt vajalik süsteem). Kas päikesepaneelide abil on võimalik sellist energiat saada? Näiteks toodavad rahvusvahelisele kosmosejaamale (ISS) paigaldatud päikesepaneelid 84–120 kW elektrit. Näidatud võimsuse saamiseks vajalike päikesepaneelide mõõtmeid saab hõlpsasti hinnata ISS -i fotode põhjal. 1 MW laserit toitev disain oleks tohutu ja nõuaks minimaalset kaasaskantavust.
Akusõlme võite pidada mobiilsideoperaatorite võimsa laseri toiteallikaks (igal juhul on see vajalik päikesepatareide puhverna). Liitiumpatareide energiatihedus võib ulatuda 300 W * h / kg, see tähendab, et 1 MW laseriga, mille efektiivsus on 50%, on vaja umbes 7 tonni kaaluvaid patareisid 1 tunniseks pidevaks tööks elektriga. Tundub, et mitte nii palju? Kuid võttes arvesse vajadust paigaldada tugistruktuurid, kaasas olev elektroonika, seadmed patareide temperatuurirežiimi säilitamiseks, on puhveraku mass umbes 14–15 tonni. Lisaks tekib probleeme patareide tööga äärmuslike temperatuuride ja kosmosevaakumi tingimustes - märkimisväärne osa energiast „kulub“patareide enda eluea tagamiseks. Kõige hullem on see, et ühe patareielemendi rike võib kaasa tuua kogu patareide patarei rikke või isegi plahvatuse koos laseriga ja kanduriga.
Usaldusväärsemate energiasalvestusseadmete kasutamine, mis on mugav nende kasutamisel kosmoses, toob tõenäoliselt kaasa veelgi suurema konstruktsiooni massi ja mõõtmete suurenemise, kuna nende energiatihedus W * h / kg.
Sellegipoolest, kui me ei kehtesta laserrelvadele nõudeid mitmeks tunniks töötamiseks, vaid kasutame LR -i eriprobleemide lahendamiseks, mis tekivad üks kord iga mitme päeva tagant ja mis nõuavad laseroperatsiooni aega mitte rohkem kui viis minutit, toob see kaasa Aku lihtsustamine …. Patareid saab laadida päikesepaneelidelt, mille suurus on üks laserrelvade kasutamise sagedust piirav tegur
Radikaalsem lahendus on kasutada tuumajaama. Praegu kasutavad kosmoselaevad radioisotoopide termoelektrilisi generaatoreid (RTG). Nende eeliseks on konstruktsiooni suhteline lihtsus, puuduseks on väike elektrivõimsus, mis on parimal juhul mitusada vatti.
USA-s katsetatakse paljulubava Kilopower RTG prototüüpi, milles kütusena kasutatakse uraani-235, soojuse eemaldamiseks kasutatakse naatriumsoojustorusid ning Stirlingi mootori abil muudetakse soojus elektriks. Kilopoweri reaktori prototüübis, mille võimsus on 1 kilovatt, on saavutatud üsna kõrge kasutegur, umbes 30% Kilopoweri tuumareaktori lõppproov peaks 10 aasta jooksul pidevalt tootma 10 kilovatti elektrit.
LR toiteahel koos ühe või kahe kilopoweri reaktori ja puhverenergia salvestusseadmega võib juba toimida, pakkudes 1 MW laseriga perioodilist lahingurežiimis töötamist umbes viis minutit, kord iga mitme päeva tagant, puhverpatarei kaudu
Venemaal luuakse transpordi- ja elektrimooduli (TEM) jaoks tuumaelektrijaam, mille elektrivõimsus on umbes 1 MW, samuti termilise emissiooniga tuumaelektrijaamad, mille elektrivõimsus on 5-10 MW. Seda tüüpi tuumaelektrijaamad suudavad puhverpatareide näol anda laserrelvadele energiat juba ilma vahendajateta, kuid nende loomine seisab silmitsi suurte probleemidega, mis pole põhimõtteliselt üllatav, arvestades tehniliste lahenduste uudsust ja selle eripära. töökeskkond ja intensiivsete testide läbiviimise võimatus. Kosmose tuumajaamad on eraldi materjali teema, mille juurde me kindlasti tagasi tuleme.
Nagu võimsa laserrelva jahutamise puhul, esitab üht või teist tüüpi tuumaelektrijaama kasutamine ka kõrgemad jahutusnõuded. Külmikud-radiaatorid on massi ja mõõtmete poolest üks olulisemaid, elektrijaama elemente, nende massi osakaal, sõltuvalt tuumaelektrijaama tüübist ja võimsusest, võib olla vahemikus 30% kuni 70%.
Jahutusnõudeid saab vähendada, vähendades laserrelva sagedust ja kestust ning kasutades suhteliselt väikese võimsusega RTG-tüüpi tuumaelektrijaamu, laadides puhverenergia salvestusruumi uuesti
Erilist tähelepanu väärib tuumapumpadega laserite paigutamine orbiidile, mis ei vaja väliseid elektrienergiaallikaid, kuna laser pumbatakse otse tuumareaktsiooni saaduste abil. Ühelt poolt vajavad tuumapumbatavad laserid ka massiivseid jahutussüsteeme, teisest küljest võib tuumaenergia otseseks muundamiseks laserkiirguseks skeem olla lihtsam kui tuumareaktorist vabaneva soojuse vahepealseks muundamiseks elektrienergiaks., millega kaasneb toodete ja kaalu vastav vähenemine.
Seega muudab atmosfääri puudumine, mis takistab laserkiirguse levikut Maal, oluliselt raskendab kosmoselaserrelvade projekteerimist eelkõige jahutussüsteemide osas. Kosmoselaserrelvade varustamine elektriga pole palju väiksem probleem.
Võib eeldada, et esimeses etapis, umbes XXI sajandi kolmekümnendatel, ilmub kosmosesse laserrelv, mis on võimeline toimima piiratud aja jooksul - umbes mõne minuti jooksul, vajadusega seejärel energiat laadida piisavalt pikaks mitmeks päevaks
Seega pole lühiajaliselt vaja rääkida laserrelvade massilisest kasutamisest "sadade ballistiliste rakettide vastu". Täiustatud võimalustega laserrelvad ilmuvad varem kui megavatt -klassi tuumaelektrijaamad luuakse ja katsetatakse. Ja selle klassi kosmoselaevade maksumust on raske ennustada. Lisaks, kui me räägime sõjalistest operatsioonidest kosmoses, siis on olemas tehnilised ja taktikalised lahendused, mis võivad suuresti vähendada laserrelvade efektiivsust kosmoses.
Sellegipoolest võivad laserrelvad, isegi need, mis on piiratud pideva tööaja ja kasutamissageduse poolest, muutuda oluliseks vahendiks sõjapidamiseks kosmoses ja kosmosest.
