Seit ihrer Einführung gelten Laser als Waffen mit dem Potenzial, den Kampf zu revolutionieren. Seit Mitte des 20. Jahrhunderts sind Laser aus Science-Fiction-Filmen, Waffen von Supersoldaten und interstellaren Schiffen nicht mehr wegzudenken.
Wie so oft in der Praxis stieß die Entwicklung von Hochleistungslasern jedoch auf große technische Schwierigkeiten, die dazu führten, dass der Einsatz von militärischen Lasern bisher in Aufklärungs-, Ziel- und Zielbestimmungssystemen die Hauptnische ist. Trotzdem hörten die Arbeiten an der Entwicklung von Kampflasern in den führenden Ländern der Welt praktisch nicht auf, Programme zur Schaffung neuer Generationen von Laserwaffen ersetzten sich gegenseitig.
Zuvor haben wir einige Stadien bei der Entwicklung von Lasern und der Herstellung von Laserwaffen sowie die Entwicklungsstadien und die aktuelle Situation bei der Herstellung von Laserwaffen für die Luftwaffe, Laserwaffen für Bodentruppen und Luftverteidigung untersucht, Laserwaffen für die Marine. Derzeit ist die Intensität der Programme zur Herstellung von Laserwaffen in verschiedenen Ländern so hoch, dass kein Zweifel mehr besteht, dass sie bald auf dem Schlachtfeld erscheinen werden. Und es wird nicht so einfach sein, sich vor Laserwaffen zu schützen, wie manche meinen, zumindest wird es mit Silber definitiv nicht möglich sein.
Schaut man sich die Entwicklung von Laserwaffen im Ausland genau an, stellt man fest, dass die meisten der vorgeschlagenen modernen Lasersysteme auf Basis von Faser- und Festkörperlasern realisiert werden. Darüber hinaus sind diese Lasersysteme größtenteils darauf ausgelegt, taktische Probleme zu lösen. Ihre Ausgangsleistung reicht derzeit von 10 kW bis 100 kW, kann aber in Zukunft auf 300-500 kW gesteigert werden. In Russland gibt es praktisch keine Informationen über die Arbeit an der Entwicklung von Kampflasern der taktischen Klasse. Wir werden im Folgenden über die Gründe sprechen, warum dies geschieht.
Am 1. März 2018 kündigte der russische Präsident Wladimir Putin in seiner Botschaft an die Bundesversammlung zusammen mit einer Reihe anderer bahnbrechender Waffensysteme den Peresvet Laser Combat Complex (BLK) an, dessen Größe und Zweck implizieren seine Verwendung zur Lösung strategischer Aufgaben.
Der Peresvet-Komplex ist von einem Schleier der Geheimhaltung umgeben. Die Eigenschaften anderer neuester Waffentypen (Dolch-, Avangard-, Zircon-, Poseidon-Komplex) wurden in gewissem Maße geäußert, was es teilweise ermöglicht, ihren Zweck und ihre Wirksamkeit zu beurteilen. Gleichzeitig wurden keine spezifischen Informationen über den Peresvet-Laserkomplex bereitgestellt: weder die Art des installierten Lasers noch die Energiequelle dafür. Dementsprechend gibt es keine Informationen über die Kapazität des Komplexes, was es uns wiederum nicht erlaubt, seine tatsächlichen Fähigkeiten und die dafür gesetzten Ziele zu verstehen.
Laserstrahlung kann auf Dutzende, vielleicht sogar Hunderte von Wegen erhalten werden. Welche Methode zur Gewinnung von Laserstrahlung wird also im neuesten russischen BLK "Peresvet" implementiert? Um die Frage zu beantworten, betrachten wir verschiedene Versionen des Peresvet BLK und schätzen den Grad der Wahrscheinlichkeit ihrer Implementierung.
Die folgenden Informationen sind die Annahmen des Autors, die auf Informationen aus offenen Quellen im Internet basieren
BLK "Peresvet". Ausführungsnummer 1. Faser-, Festkörper- und Flüssigkeitslaser
Wie bereits erwähnt, ist der Haupttrend bei der Entwicklung von Laserwaffen die Entwicklung von Komplexen auf der Grundlage von Faseroptik. Warum passiert dies? Denn die Leistung von Laseranlagen auf Basis von Faserlasern lässt sich einfach skalieren. Verwenden Sie ein Paket von 5-10 kW-Modulen, um eine Strahlung von 50-100 kW am Ausgang zu erhalten.
Kann der Peresvet BLK auf Basis dieser Technologien umgesetzt werden? Es ist sehr wahrscheinlich, dass dies nicht der Fall ist. Der Hauptgrund dafür ist, dass in den Jahren der Perestroika der führende Entwickler von Faserlasern, die IRE-Polyus Scientific and Technical Association, aus Russland "geflohen" ist, auf deren Grundlage der transnationale Konzern IPG Photonics Corporation gegründet wurde in den USA und ist heute weltweit führend in der Branche Hochleistungs-Faserlaser. Das internationale Geschäft und der Hauptregistrierungssitz der IPG Photonics Corporation implizieren ihre strikte Einhaltung der US-Gesetzgebung, die angesichts der aktuellen politischen Situation nicht den Transfer kritischer Technologien nach Russland beinhaltet, zu denen natürlich auch Technologien zur Schaffung hoch- Leistungslaser.
Können Faserlaser in Russland von anderen Organisationen entwickelt werden? Vielleicht, aber unwahrscheinlich, oder während dies Produkte mit geringer Leistung sind. Faserlaser sind ein rentables kommerzielles Produkt, daher deutet das Fehlen von Hochleistungsfaserlasern für den Heimgebrauch auf dem Markt höchstwahrscheinlich auf deren tatsächliche Abwesenheit hin.
Ähnlich verhält es sich mit Festkörperlasern. Davon ist vermutlich eine Batch-Lösung schwieriger zu realisieren, dennoch möglich und im Ausland nach Faserlasern die zweithäufigste Lösung. Informationen über in Russland hergestellte industrielle Hochleistungs-Festkörperlaser konnten nicht gefunden werden. Am Institut für Laserphysikforschung RFNC-VNIIEF (ILFI) wird an Festkörperlasern gearbeitet, so dass theoretisch ein Festkörperlaser im Peresvet BLK installiert werden kann, in der Praxis aber unwahrscheinlich, da anfangs kompaktere Muster von Laserwaffen würden höchstwahrscheinlich erscheinen oder experimentelle Installationen.
Noch weniger Informationen gibt es über Flüssiglaser, obwohl es Informationen gibt, dass ein Liquid Warfare Laser entwickelt wird (wurde er entwickelt, aber abgelehnt?) In den USA im Rahmen des HELLADS-Programms (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Abwehrsystem basierend auf einem hochenergetischen Flüssigkeitslaser"). Vermutlich haben Flüssigkeitslaser den Vorteil, dass sie kühlen können, aber im Vergleich zu Festkörperlasern einen geringeren Wirkungsgrad (Wirkungsgrad) haben.
Im Jahr 2017 wurden Informationen über die Vergabe einer Ausschreibung für einen integralen Bestandteil der Forschungsarbeit (F&E) an das Polyus Research Institute veröffentlicht, deren Ziel es ist, einen mobilen Laserkomplex zur Bekämpfung kleiner unbemannter Luftfahrzeuge (UAVs) in. zu schaffen Tages- und Dämmerungsbedingungen. Der Komplex sollte aus einem Verfolgungssystem und dem Bau von Zielflugwegen bestehen, die eine Zielbezeichnung für das Leitsystem der Laserstrahlung bieten, dessen Quelle ein Flüssigkeitslaser sein wird. Interessant ist die in der Leistungsbeschreibung spezifizierte Forderung zur Schaffung eines Flüssigkeitslasers und gleichzeitig die Forderung nach dem Vorhandensein eines Leistungsfaserlasers in der Anlage. Entweder handelt es sich um einen Druckfehler, oder es wurde ein neuartiger Faserlaser mit flüssigem aktivem Medium in einer Faser entwickelt (entwickelt), der die Vorteile eines Flüssiglasers in Bezug auf den Kühlkomfort und eines Faserlasers in der Kombination von Emitter vereint Pakete.
Die Hauptvorteile von Faser-, Festkörper- und Flüssigkeitslasern sind ihre Kompaktheit, die Möglichkeit einer Chargenleistungssteigerung und die einfache Integration in verschiedene Waffenklassen. All dies unterscheidet sich vom BLK-Laser "Peresvet", der eindeutig nicht als universelles Modul, sondern als Lösung "mit einem einzigen Zweck, nach einem einzigen Konzept" entwickelt wurde. Daher ist die Wahrscheinlichkeit einer Umsetzung des BLK „Peresvet“in der Version Nr. 1 auf Basis von Faser-, Festkörper- und Flüssigkeitslasern als gering einzuschätzen
BLK "Peresvet". Ausführungsnummer 2. Gasdynamische und chemische Laser
Gasdynamische und chemische Laser können als veraltete Lösung angesehen werden. Ihr Hauptnachteil ist die Notwendigkeit einer großen Anzahl von Verbrauchsmaterialien, die zur Aufrechterhaltung der Reaktion erforderlich sind, die den Empfang von Laserstrahlung gewährleistet. Nichtsdestotrotz waren es chemische Laser, die in der Entwicklung der 70er - 80er Jahre des 20. Jahrhunderts am weitesten entwickelt wurden.
Offenbar wurden in der UdSSR und den USA erstmals kontinuierliche Strahlungsleistungen von mehr als 1 Megawatt an gasdynamischen Lasern erzielt, deren Betrieb auf der adiabatischen Kühlung von erhitzten Gasmassen beruht, die sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegen.
In der UdSSR wurde seit Mitte der 70er Jahre des 20. Jahrhunderts auf der Grundlage des Il-76MD-Flugzeugs ein luftgestützter Laserkomplex A-60 entwickelt, der vermutlich mit einem RD0600-Laser oder seinem Analogon bewaffnet war. Ursprünglich sollte der Komplex automatisch treibende Ballons bekämpfen. Als Waffe sollte ein vom Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA) entwickelter kontinuierlicher gasdynamischer CO-Laser der Megawattklasse installiert werden. Im Rahmen der Tests wurde eine Familie von GDT-Bankmustern mit einer Strahlungsleistung von 10 bis 600 kW erstellt. Die Nachteile der GDT sind die lange Strahlungswellenlänge von 10,6 µm, die eine hohe Beugungsdivergenz des Laserstrahls ermöglicht.
Noch höhere Strahlungsleistungen wurden mit chemischen Lasern auf Basis von Deuteriumfluorid und mit Sauerstoff-Jod-(Jod)-Lasern (COILs) erzielt. Insbesondere wurde im Rahmen des Programms Strategic Defense Initiative (SDI) in den USA ein chemischer Laser auf Deuteriumfluoridbasis mit einer Leistung von mehreren Megawatt geschaffen; im Rahmen der US-amerikanischen National Anti-Ballistic Missile Defense (NMD) Programm, den Luftfahrtkomplex Boeing ABL (AirBorne Laser) mit einem Sauerstoff-Jod-Laser mit einer Leistung in der Größenordnung von 1 Megawatt.
VNIIEF hat den weltweit leistungsstärksten gepulsten chemischen Laser für die Reaktion von Fluor mit Wasserstoff (Deuterium) entwickelt und getestet, einen repetitiv gepulsten Laser mit einer Strahlungsenergie von mehreren kJ pro Puls, einer Pulswiederholrate von 1–4 Hz und a. entwickelt Strahlungsdivergenz nahe der Beugungsgrenze und eine Effizienz von etwa 70 % (die höchste für Laser erreichte).
Im Zeitraum von 1985 bis 2005. Laser wurden auf der Nicht-Kettenreaktion von Fluor mit Wasserstoff (Deuterium) entwickelt, wobei als fluorhaltige Substanz Schwefelhexafluorid SF6 verwendet wurde, das in einer elektrischen Entladung dissoziiert (Photodissoziationslaser?). Um einen langfristigen und sicheren Betrieb des Lasers im repetitiven Pulsbetrieb zu gewährleisten, wurden Anlagen mit einem geschlossenen Kreislauf zum Wechseln des Arbeitsgemisches geschaffen. Gezeigt wird die Möglichkeit, eine Strahlungsdivergenz nahe der Beugungsgrenze, eine Pulswiederholrate von bis zu 1200 Hz und eine mittlere Strahlungsleistung von mehreren hundert Watt zu erreichen.
Gasdynamische und chemische Laser haben einen erheblichen Nachteil, bei den meisten Lösungen ist es notwendig, den Nachschub des "Munitions" -Lagers sicherzustellen, der oft aus teuren und giftigen Komponenten besteht. Es ist auch notwendig, die aus dem Betrieb des Lasers resultierenden Ausgangsgase zu reinigen. Im Allgemeinen ist es schwierig, gasdynamische und chemische Laser als effektive Lösung zu bezeichnen, weshalb die meisten Länder auf die Entwicklung von Faser-, Festkörper- und Flüssigkeitslasern umgestiegen sind.
Wenn wir über einen Laser sprechen, der auf der Nicht-Kettenreaktion von Fluor mit Deuterium basiert und in einer elektrischen Entladung dissoziiert, mit einem geschlossenen Zyklus der Änderung der Arbeitsmischung, dann wurden im Jahr 2005 Leistungen in der Größenordnung von 100 kW erhalten, es ist unwahrscheinlich dass sie in dieser Zeit auf Megawatt-Niveau gebracht werden könnten.
In Bezug auf den Peresvet BLK ist die Frage der Installation eines gasdynamischen und chemischen Lasers darauf ziemlich umstritten. Einerseits gibt es in Russland bedeutende Entwicklungen bei diesen Lasern. Im Internet erschienen Informationen über die Entwicklung einer verbesserten Version des Luftfahrtkomplexes A 60 - A 60M mit einem 1-MW-Laser. Es wird auch über die Platzierung des "Peresvet" -Komplexes auf einem Flugzeugträger gesagt, der die zweite Seite derselben Medaille sein könnte. Das heißt, sie hätten zunächst einen leistungsfähigeren Bodenkomplex auf Basis eines gasdynamischen oder chemischen Lasers bauen können und ihn nun auf ausgetretenen Pfaden auf einem Flugzeugträger installieren können.
Die Schaffung von "Peresvet" wurde von Spezialisten des Nuklearzentrums in Sarow, des Russischen Föderalen Nuklearzentrums - Allrussisches Forschungsinstitut für Experimentalphysik (RFNC-VNIIEF) am bereits erwähnten Institut für Laserphysikforschung durchgeführt, das entwickelt unter anderem gasdynamische und Sauerstoff-Jod-Laser …
Andererseits sind gasdynamische und chemische Laser, was immer man sagen mag, veraltete technische Lösungen. Darüber hinaus kursieren aktiv Informationen über das Vorhandensein einer Kernenergiequelle im Peresvet BLK, um den Laser anzutreiben, und in Sarow sind sie mehr an der Entwicklung der neuesten bahnbrechenden Technologien beteiligt, die oft mit Kernenergie in Verbindung gebracht werden.
Aufgrund des Vorstehenden kann davon ausgegangen werden, dass die Wahrscheinlichkeit der Umsetzung des Peresvet BLK in der Ausführung Nr. 2 auf Basis gasdynamischer und chemischer Laser als mäßig einzuschätzen ist
Kerngepumpte Laser
In den späten 1960er Jahren begannen die Arbeiten in der UdSSR, nukleargepumpte Hochleistungslaser zu entwickeln. Zunächst wurden Spezialisten von VNIIEF, I. A. E. Kurchatov und dem Forschungsinstitut für Kernphysik der Staatlichen Universität Moskau. Dann kamen Wissenschaftler von MEPhI, VNIITF, IPPE und anderen Zentren hinzu. 1972 regte VNIIEF eine Mischung aus Helium und Xenon mit Uranspaltungsfragmenten unter Verwendung eines VIR 2-Pulsreaktors an.
1974-1976. Experimente werden am Reaktor TIBR-1M durchgeführt, in dem die Laserstrahlungsleistung etwa 1–2 kW betrug. 1975 wurde auf Basis des VIR-2-Pulsreaktors eine Zweikanal-Laseranlage LUNA-2 entwickelt, die 2005 noch in Betrieb war und möglicherweise noch funktioniert. 1985 wurde in der LUNA-2M-Anlage zum ersten Mal weltweit ein Neonlaser gepumpt.
In den frühen 1980er Jahren entwickelten und produzierten Wissenschaftler des VNIIEF ein 4-Kanal-Lasermodul LM-4, um ein im kontinuierlichen Modus arbeitendes Kernlaserelement zu entwickeln. Das System wird durch einen Neutronenfluss aus dem BIGR-Reaktor angeregt. Die Dauer der Erzeugung wird durch die Dauer des Bestrahlungspulses des Reaktors bestimmt. Weltweit erstmalig wurde das cw-Lasern in kerngepumpten Lasern in der Praxis demonstriert und die Effizienz der Methode der transversalen Gaszirkulation demonstriert. Die Laserstrahlungsleistung betrug etwa 100 W.
2001 wurde die LM-4-Einheit aufgerüstet und erhielt die Bezeichnung LM-4M / BIGR. Der Betrieb eines Mehrelement-Kernlasergeräts im Dauerbetrieb wurde nach 7 Jahren Erhaltung der Anlage ohne Austausch von Optik- und Brennelementen demonstriert. Die Installation LM-4 kann als Prototyp eines Reaktorlasers (RL) betrachtet werden, der alle seine Eigenschaften besitzt, mit Ausnahme der Möglichkeit einer selbsterhaltenden nuklearen Kettenreaktion.
2007 wurde anstelle des LM-4-Moduls ein achtkanaliges Lasermodul LM-8 in Betrieb genommen, bei dem die sequentielle Addition von vier und zwei Laserkanälen vorgesehen war.
Ein Laserreaktor ist ein autonomes Gerät, das die Funktionen eines Lasersystems und eines Kernreaktors kombiniert. Die aktive Zone eines Laserreaktors ist ein Satz einer bestimmten Anzahl von Laserzellen, die auf eine bestimmte Weise in einer Neutronenmoderatormatrix angeordnet sind. Die Anzahl der Laserzellen kann von Hunderten bis zu mehreren Tausend reichen. Die Gesamtmenge an Uran reicht von 5-7 kg bis 40-70 kg, Längenmaße 2-5 m.
Am VNIIEF wurden vorläufige Abschätzungen der wesentlichen energetischen, kernphysikalischen, technischen und betrieblichen Parameter verschiedener Versionen von Laserreaktoren mit Laserleistungen ab 100 kW im Sekundenbruchteil bis zum Dauerbetrieb durchgeführt. Betrachtet wurden Laserreaktoren mit Wärmestau im Reaktorkern bei Starts, deren Dauer durch die zulässige Erwärmung des Kerns begrenzt ist (Wärmekapazitätsradar) und Dauerradar mit Abfuhr thermischer Energie außerhalb des Kerns.
Vermutlich sollte ein Laserreaktor mit einer Laserleistung in der Größenordnung von 1 MW etwa 3000 Laserzellen enthalten.
In Russland wurde nicht nur am VNIIEF intensiv an kerngepumpten Lasern gearbeitet, sondern auch am Föderalen staatlichen Einheitsunternehmen „Staatliches Wissenschaftszentrum der Russischen Föderation – Institut für Physik und Energietechnik benannt nach A. I. Leipunsky “, wie durch das Patent RU 2502140 für die Schaffung von “Reaktor-Laser-Installation mit direkter Pumpe durch Spaltfragmente” belegt.
Spezialisten des staatlichen Forschungszentrums der Russischen Föderation IPPE haben ein Energiemodell eines gepulsten Reaktor-Laser-Systems - eines nukleargepumpten optischen Quantenverstärkers (OKUYAN) - entwickelt.
Unter Hinweis auf die Erklärung des stellvertretenden russischen Verteidigungsministers Yuri Borisov im letztjährigen Interview mit der Zeitung Krasnaya Zvezda, Man kann sagen, dass der Peresvet BLK nicht mit einem kleinen Kernreaktor ausgestattet ist, der den Laser mit Strom versorgt, sondern mit einem Reaktor-Laser, in dem die Spaltungsenergie direkt in Laserstrahlung umgewandelt wird.
Nur der oben genannte Vorschlag, den Peresvet BLK im Flugzeug zu platzieren, weckt Zweifel. Egal wie Sie die Zuverlässigkeit des Trägerflugzeugs sicherstellen, es besteht immer die Gefahr eines Unfalls und eines Flugzeugabsturzes mit anschließender Streuung radioaktiver Stoffe. Es ist jedoch möglich, dass es Möglichkeiten gibt, die Ausbreitung radioaktiver Stoffe beim Herunterfallen des Trägers zu verhindern. Ja, und wir haben bereits einen fliegenden Reaktor in einem Marschflugkörper, den Sturmvogel.
Basierend auf dem Vorstehenden kann davon ausgegangen werden, dass die Wahrscheinlichkeit einer Implementierung des Peresvet BLK in Version 3 basierend auf einem nukleargepumpten Laser als hoch eingeschätzt werden kann
Es ist nicht bekannt, ob der installierte Laser gepulst oder kontinuierlich ist. Im zweiten Fall sind die Dauer des Dauerbetriebs des Lasers und die Pausen, die zwischen den Betriebsarten durchgeführt werden müssen, fragwürdig. Hoffentlich verfügt der Peresvet BLK über einen kontinuierlichen Laserreaktor, dessen Betriebszeit nur durch die Zufuhr von Kältemittel begrenzt ist, bzw. nicht begrenzt wird, wenn auf andere Weise gekühlt wird.
In diesem Fall kann die optische Ausgangsleistung des Peresvet BLK im Bereich von 1-3 MW mit der Aussicht auf eine Steigerung auf 5-10 MW geschätzt werden. Es ist selbst mit einem solchen Laser kaum möglich, einen Atomsprengkopf zu treffen, aber ein Flugzeug, einschließlich eines unbemannten Fluggeräts, oder ein Marschflugkörper sind es schon. Es ist auch möglich, die Niederlage fast jedes ungeschützten Raumfahrzeugs in niedrigen Umlaufbahnen sicherzustellen und möglicherweise die empfindlichen Elemente des Raumfahrzeugs in höheren Umlaufbahnen zu beschädigen.
Das erste Ziel der Peresvet BLK könnten daher die empfindlichen optischen Elemente der US-amerikanischen Raketenangriffswarnsatelliten sein, die im Falle eines überraschenden Entwaffnungsangriffs der USA als Element der Raketenabwehr fungieren können.
Schlussfolgerungen
Wie wir zu Beginn des Artikels sagten, gibt es eine ziemlich große Anzahl von Möglichkeiten, Laserstrahlung zu erhalten. Zusätzlich zu den oben diskutierten gibt es andere Lasertypen, die in militärischen Angelegenheiten effektiv eingesetzt werden können, z Strahlung und die nur viel elektrische Energie benötigt, die von einem kleinen Kernreaktor erzeugt wird. Ein solcher Laser wird im Interesse der US Navy aktiv weiterentwickelt. Der Einsatz eines Freie-Elektronen-Lasers im Peresvet BLK ist jedoch unwahrscheinlich, da derzeit praktisch keine Informationen über die Entwicklung solcher Laser in Russland vorliegen, abgesehen von der Teilnahme in Russland am Programm des Europäischen Röntgensystems freier Elektronenlaser.
Es ist wichtig zu verstehen, dass die Einschätzung der Wahrscheinlichkeit der Verwendung dieser oder jener Lösung im Peresvet BLK eher bedingt erfolgt: Das Vorhandensein nur indirekter Informationen aus offenen Quellen ermöglicht keine Formulierung von Schlussfolgerungen mit hoher Zuverlässigkeit.
