Armas láser: tecnología, historia, estado, perspectivas. Parte de 1
Láser оружие Siempre causa mucha controversia. Algunos lo consideran el arma del futuro, otros niegan categóricamente la posibilidad de que aparezcan muestras eficaces de tales armas en un futuro próximo. La gente pensó en las armas láser incluso antes de su apariencia real, recordemos el trabajo clásico "Hyperboloid of Engineer Garin" Alexei Tolstoy (por supuesto, el producto no indica un láser, sino que está cerca de él en términos del efecto y las consecuencias de usar un arma).
La creación de un láser real en el 50-x - 60-s del siglo XX volvió a plantear el tema de las armas láser. Durante décadas, se ha convertido en un atributo indispensable de las películas de ciencia ficción. El verdadero éxito fue mucho más modesto. Sí, los láseres ocuparon un nicho importante en los sistemas de reconocimiento y designación de objetivos, son ampliamente utilizados en la industria, pero su potencia aún era insuficiente para su uso como medio de destrucción, y sus características de peso y tamaño son inaceptables. ¿Cómo evolucionó la tecnología láser, qué tan listos están para uso militar ahora?
El primer láser activo fue creado en 1960 año. Era un láser de rubí de estado sólido pulsado. En el momento de la creación, era la más alta tecnología. Hoy en día, un láser de este tipo se puede ensamblar en el hogar y su energía de pulso puede llegar a 100 j.
El láser de nitrógeno es incluso más sencillo de implementar, no requiere productos comprados complejos, incluso puede trabajar con el nitrógeno contenido en la atmósfera. Con brazos rectos, se puede montar fácilmente en casa.
El proceso de autoensamblaje y demostración del láser de nitrógeno.
Desde la creación del primer láser encontramos una gran cantidad de formas de producir radiación láser. Hay láseres de estado sólido, láseres de gas, láseres de tinte, láseres de electrones libres, láseres de fibra, semiconductores y otros láseres. Además, los láseres difieren en su modo de excitación. Por ejemplo, en los láseres de gas de varios diseños, la excitación del medio activo puede llevarse a cabo mediante radiación óptica, descarga de corriente eléctrica, reacción química, bombeo nuclear, bombeo térmico (láseres dinámicos de gas, GDL). El advenimiento de los láseres semiconductores dio lugar a los láseres bombeados por diodos DPSS (láser de estado sólido bombeado por diodo).
Varios diseños de láseres permiten obtener radiación de diferentes longitudes de onda, desde rayos X blandos hasta radiación infrarroja. Los láseres que emiten rayos X duros y los láseres gamma están en desarrollo. Esto le permite seleccionar el láser en función del problema que se resuelva. Con respecto al uso militar, esto significa, por ejemplo, la posibilidad de elegir un láser, con radiación de una longitud de onda que es absorbida mínimamente por la atmósfera del planeta.
Desde el desarrollo del primer prototipo, la potencia ha crecido continuamente, las características de peso y tamaño y la eficiencia de los láseres han mejorado. Esto se ve claramente en el ejemplo de los diodos láser. En las 90-s del siglo pasado, los punteros láser con una potencia de 2-5 mW aparecieron en el mercado; en 2005-2010, ya se podía comprar un puntero láser 200-300 mW; ahora, en 2019, los punteros láser con 7 tienen potencia óptica. W. En Rusia, en el mercado abierto hay módulos de diodos láser infrarrojos con salida de fibra óptica, potencia óptica 350 W.
La tasa de crecimiento de la potencia de los diodos láser es comparable a la tasa de crecimiento de la potencia de cálculo de los procesadores, de acuerdo con la ley de Moore. Ciertamente, los diodos láser no son adecuados para crear láseres de combate, pero, a su vez, se usan para bombear láseres de estado sólido y de fibra eficientes. Para los diodos láser, la eficiencia de conversión de energía eléctrica en energía óptica puede ser superior al 50%, teóricamente es posible obtener eficiencia y superior al 80%. La alta eficiencia no solo reduce los requisitos de suministro de energía, sino que también simplifica el enfriamiento del equipo láser.
Un elemento importante del láser es el sistema de enfoque de haz: cuanto más pequeña es el área del punto en el objetivo, mayor es la densidad de potencia que permite el daño. El progreso en la creación de sistemas ópticos complejos y el surgimiento de nuevos materiales ópticos de alta temperatura nos permite crear sistemas de enfoque altamente eficientes. El sistema de enfoque y enfoque del láser de combate experimental americano HEL incluye espejos, lentes y filtros de luz 127.
Otro componente importante que brinda la posibilidad de crear un arma láser es el desarrollo de sistemas para apuntar y mantener el rayo en el objetivo. Para atacar a los objetivos con un disparo "instantáneo", en una fracción de segundo, se necesitan poderes de gigavatios, pero crear tales láseres y fuentes de energía para ellos en un chasis móvil es una cuestión del futuro lejano. En consecuencia, para destruir objetivos con cientos de kilos de láseres (decenas de megavatios), es necesario mantener un punto de radiación láser en el objetivo durante algún tiempo (desde varios segundos hasta varias decenas de segundos). Esto requiere unidades de alta precisión y alta velocidad capaces de rastrear un rayo láser en un objetivo, de acuerdo con el sistema de guía.
Cuando se dispara a distancias largas, el sistema de guía debe compensar las distorsiones introducidas por la atmósfera, para lo cual se pueden usar varios láseres de diversos propósitos en el sistema de guía, asegurando una orientación precisa del principal láser de "combate" al objetivo.
¿Qué láseres han recibido desarrollo prioritario en el campo de los armamentos? Debido a la ausencia de potentes fuentes de bombeo óptico, se trataba principalmente de láseres químicos y de dinámica de gases.
A fines del siglo XX, la opinión pública impulsó el programa de la Iniciativa de Defensa Estratégica de los Estados Unidos (PIO). Bajo este programa, se suponía que el despliegue de armas láser en el suelo y en el espacio destruiría los misiles balísticos intercontinentales soviéticos (ICBM). Para la colocación en órbita, se suponía que usaba láseres de bombeo nuclear que emitían en el rango de rayos X o láseres químicos de hasta megavatios de 20.
El programa PIO enfrentó numerosas dificultades técnicas y fue cerrado. Al mismo tiempo, algunas de las investigaciones realizadas en el marco del programa permitieron obtener láseres suficientemente potentes. En 1985, un láser de fluoruro de deuterio con una potencia de salida de megavatios 2,2 destruyó un misil balístico líquido fijado en el kilómetro 1 del láser. Como resultado de la exposición de 12 en segundo lugar de la pared del casco del cohete, perdieron fuerza y fueron destruidos por la presión interna.
En la URSS, también se desarrollaron láseres de combate. En los años ochenta del siglo XX, se trabajó en la creación de la plataforma orbital Skif con un láser dinámico a gas con una potencia de 100 kW. El modelo tridimensional Skif-DM (la nave espacial Polyus) se puso en órbita terrestre en el año 1987, pero debido a una serie de errores, no alcanzó la órbita calculada y se inundó a lo largo de la trayectoria balística en el Océano Pacífico. El colapso de la URSS puso fin a este y otros proyectos similares.
Se llevaron a cabo estudios a gran escala de armas láser en la URSS bajo el programa Terra. El programa del sistema de defensa antimisiles y antiespacial zonal con un elemento dañino de la radiación basado en las armas láser Terra de alta potencia se implementó de 1965 a 1992. Según datos abiertos, se desarrollaron láseres dinámicos a gas, láseres de estado sólido, fotodisociación de yodo explosivo y otros tipos bajo este programa. láseres
También en la URSS, desde mediados del 70 del siglo XX, se desarrolló un complejo A-60 aerotransportado basado en láser sobre la base de la aeronave Il-76MD. Inicialmente, el complejo fue diseñado para combatir los globos automáticos a la deriva. Un láser de CO de clase megavatio de gas dinámico continuo desarrollado por la oficina de diseño de Khimavtomatika (KBKHA) se instalaría como un arma.
Como parte de la prueba, se creó una familia de muestras de banco GDL con energía de radiación de 10 a 600 kW. Se puede suponer que en el momento de probar el complejo A-60, se instaló un láser con una potencia de 100 kW.
Se realizaron varias docenas de vuelos con la prueba de un sistema láser en un globo estratosférico, ubicado a una altitud de 30-40 km y en un objetivo La-17. En cuanto a las fuentes, se indica que el complejo de aviones A-60 se creó como un componente de defensa de misiles láser de aviación en el marco del programa Terra-3.
En febrero, se informó a 2010 en los medios acerca de la reanudación del trabajo con armas láser en el aire en la plataforma IL-76MD-90А con los motores PS-90А-76. Preocupación VKO "Almaz-Antey", TANTK lleva el nombre de GM. Beriev y la empresa Khimpromavtomatika en Voronezh tuvieron la tarea de crear un complejo de aviación con un "láser capaz de quemar aviones, satélites y misiles balísticos". El avión Il-76MD-90А, reequipado para este propósito, realizó su primer vuelo en octubre 2014, y en noviembre 24 2014 llegó a Taganrog para instalar un complejo láser. La finalización del vehículo y sus pruebas en tierra continuaron durante dos años, y en octubre del 4 de 2016, los medios de comunicación pasaron un mensaje sobre el inicio de las pruebas de vuelo del sucesor del A-60. Como se desprende de las palabras del Viceministro de Defensa de la Federación de Rusia, Yuri Borisov, "los experimentos de vuelo continúan, cuyos resultados confirman la exactitud de las decisiones tomadas".
¿Qué tipos de láseres son los más prometedores para las aplicaciones militares en la actualidad? Con todas las ventajas de los láseres químicos y de gas dinámico, tienen importantes inconvenientes: la necesidad de componentes consumibles, inercia de arranque (según algunos datos de hasta un minuto), generación significativa de calor, grandes dimensiones, la salida de componentes agotados del medio activo. Dichos láseres pueden colocarse solo en portadores grandes.
Por el momento, los láseres de estado sólido y de fibra tienen las mejores perspectivas, para cuyo funcionamiento solo es necesario proporcionarles energía eléctrica de potencia suficiente. La US Navy está trabajando activamente en la tecnología de láser de electrones libres. Las ventajas importantes de los láseres de fibra incluyen su escalabilidad, es decir, La posibilidad de combinar múltiples módulos para más potencia. La escalabilidad inversa también es importante. Si se crea un láser de estado sólido con una potencia de 300 kW, entonces se puede crear un láser menos dimensional con una potencia de, por ejemplo, un kW de 30.
¿Cuál es la situación con los láseres de fibra y de estado sólido en Rusia? La ciencia de la URSS en el desarrollo y creación de láseres fue la más avanzada del mundo. Desafortunadamente, el colapso de la URSS cambió todo. Una de las empresas más grandes del mundo para el desarrollo y la producción de láseres de fibra IPG Photonics fue fundada por un nativo de Rusia, V. P. Gapontsev, sobre la base de la compañía rusa NTO IRE-Polyus. Actualmente, la empresa matriz IPG Photonics está registrada en los Estados Unidos. A pesar del hecho de que uno de los sitios de producción más grandes de IPG Photonics está ubicado en Rusia (Fryazino, Región de Moscú), la compañía opera bajo la ley de los EE. UU. Y sus láseres no pueden ser utilizados en las fuerzas armadas rusas, incluida la compañía que debe cumplir con las sanciones impuestas a Rusia.
Sin embargo, las capacidades de los láseres de fibra producidos por IPG Photonics son extremadamente altas. Los láseres de fibra de alta potencia continua IPG tienen un rango de potencia de 1 kW a 500 kW, así como una amplia gama de longitudes de onda, la eficiencia de convertir energía eléctrica en energía óptica alcanza 50%. Los parámetros de divergencia de los láseres de fibra IPG superan con creces los de otros láseres de alta potencia.
¿Existen otros desarrolladores y fabricantes de fibra moderna de alta potencia y láseres de estado sólido en Rusia? A juzgar por los patrones comerciales, no.
El fabricante nacional en el segmento industrial ofrece láseres de gas con una potencia máxima de decenas de kW. Por ejemplo, la empresa Laser Systems en 2001 presentó el láser de oxígeno y yodo 10 kW con una eficiencia química superior al 32%, que es la fuente autónoma compacta de radiación láser de alta potencia más prometedora de este tipo. Teóricamente, los láseres de oxígeno y yodo pueden alcanzar una potencia de hasta un megavatio.
Al mismo tiempo, es imposible excluir completamente el hecho de que los científicos nacionales lograron hacer un gran avance en cualquier otra dirección de la creación de láseres de alta potencia, basados en un profundo conocimiento de la física de los procesos láser.
En 2018, el presidente ruso, Vladimir Putin, anunció el complejo láser Peresvet, diseñado para resolver los problemas de la defensa antimisiles y derrotar a los orbitadores enemigos. Los datos sobre el complejo de Peresvet se clasifican, incluido el tipo de láser utilizado (¿láser?) Y la potencia óptica.
Se puede suponer que el candidato más probable para la instalación en este complejo es un láser dinámico de gas, un descendiente de un láser que se está desarrollando para el programa A-60. En este caso, la potencia óptica del láser Peresvet puede ser kilovatios 200-400, en un escenario optimista hasta megavatios 1. Como otro candidato, se puede considerar el láser de yodo y oxígeno mencionado anteriormente.
Si procedemos de esto, entonces, desde la cabina de la máquina principal del complejo Peresvet probablemente se encuentren: generador de corriente eléctrica a diesel o gasolina, compresor, compartimiento de almacenamiento de componentes químicos, láser con sistema de enfriamiento, sistema de guía de haz láser. En ninguna parte hay radares visibles u objetivos de detección OLS, lo que implica un objetivo externo.
En cualquier caso, estas suposiciones pueden resultar falsas, tanto en relación con la posibilidad de que los desarrolladores nacionales creen láseres fundamentalmente nuevos, como en ausencia de información confiable sobre el poder óptico del complejo de Peresvet. En particular, en la prensa, la información sobre la presencia de un reactor nuclear de pequeño tamaño en el complejo Peresvet como fuente de energía saltó. Si esto es cierto, entonces la configuración del complejo y las posibles características pueden ser completamente diferentes.
¿Qué poder necesita un láser para poder utilizarlo efectivamente con fines militares como medio de destrucción? Esto depende en gran medida del rango de uso previsto y la naturaleza de los objetivos alcanzados, así como del método de su derrota.
Como parte del complejo de defensa personal a bordo "Vitebsk" hay una estación de bloqueo activa L-370-3С. Contrarresta los misiles enemigos que vuelan con un cabezal de captura térmica mediante el cegamiento de la radiación láser infrarroja. Teniendo en cuenta las dimensiones de la estación de interferencia activa L-370-3С, la potencia de un emisor láser es como máximo varias decenas de vatios. Esto no es suficiente para destruir el cabezal térmico del cohete, pero es suficiente para el cegamiento temporal.
Durante las pruebas del complejo A-60 con una potencia de láser de 100 kW, se atacaron los objetivos de L-17, que representan un análogo de un avión a reacción. Se desconoce el alcance del daño, se puede suponer que se trataba de 5-10 km.
Ejemplos de prueba de complejos de láser extraño:
Durante las pruebas del complejo láser aerotransportado estadounidense Boeing YAL-1, se destruyeron misiles balísticos. Un misil objetivo con un motor de cohete propulsante líquido, el segundo propulsor sólido, el rango de tiro en las pruebas fue de aproximadamente 100 km.
En el sitio de prueba en Schrobenhausen, Rheinmetall probó una instalación de láser 20 kW que destruye un vehículo aéreo no tripulado (UAV) a una distancia de 500 metros en 3,39 segundos.
El vehículo blindado de combate Stryker del Ejército de los EE. UU., Equipado con un láser móvil de alta energía (Mobile High-Energy Laser, MEHEL) con 5 kW, alcanzó un pequeño UAV en el campo de entrenamiento de Grafenwehr en Alemania (Baviera)
Durante más de las pruebas 100, el sistema de defensa con misiles láser israelí Keren Barzel en abril 2014, que alcanzó el 90% de objetivos (minas, proyectiles, UAV) mostró rendimiento (Prueba de concepto), más de las pruebas 100. La potencia del láser utilizado es de varias decenas de kilovatios.
La compañía "Boeing", junto con el Ejército de EE. UU., Probó el láser de combate avanzado HEL MD. A pesar del mal tiempo, fuerte viento, lluvia y niebla, la instalación de 10-kilowatt golpeó con éxito varios objetivos aéreos en la base aérea de Eglin en Florida ".
La prueba anterior del complejo se llevó a cabo en 2013 en White Sands, sitio del estado de Nuevo México. Luego, el láser golpeó más que los depósitos de mortero 90 y varios UAV. Para un total de dos pruebas, HEL MD alcanzó los objetivos aéreos de 150, incluidos los depósitos de mortero de 60-mm y los UAV. La compañía planea aumentar la potencia del complejo a 50-60 kW y mejorar el sistema de suministro de energía del sistema láser.
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En base a lo anterior, podemos asumir:
- para golpear UAV pequeños a una distancia de 1-5 kilómetros, se requiere un láser con una potencia de 2-5 kW;
- para destruir minas, proyectiles y municiones de alta precisión a una distancia de 5-10 kilómetros, se requiere un láser con una potencia de 20-100 kW;
- para golpear objetivos como un avión o un cohete a una distancia de 100-500 km, se requiere un láser con una potencia de 1-10 MW.
Los láseres de los poderes indicados ya existen o se crearán en el futuro previsible. ¿Qué tipos de armas láser en el futuro cercano pueden ser utilizadas por las fuerzas aéreas, las fuerzas terrestres y flota, consideramos en la continuación de este artículo.
La creación de un láser real en el 50-x - 60-s del siglo XX volvió a plantear el tema de las armas láser. Durante décadas, se ha convertido en un atributo indispensable de las películas de ciencia ficción. El verdadero éxito fue mucho más modesto. Sí, los láseres ocuparon un nicho importante en los sistemas de reconocimiento y designación de objetivos, son ampliamente utilizados en la industria, pero su potencia aún era insuficiente para su uso como medio de destrucción, y sus características de peso y tamaño son inaceptables. ¿Cómo evolucionó la tecnología láser, qué tan listos están para uso militar ahora?
El primer láser activo fue creado en 1960 año. Era un láser de rubí de estado sólido pulsado. En el momento de la creación, era la más alta tecnología. Hoy en día, un láser de este tipo se puede ensamblar en el hogar y su energía de pulso puede llegar a 100 j.
Diagrama del primer láser de rubí artificial.
Un láser de rubí artificial hecho por sí mismo con energía de pulso 5 j y una moneda disparada con siete pulsos de este láser, un láser creado por @Laserbuilder, están planeando crear un láser similar con energía de pulso hasta 100 j
El láser de nitrógeno es incluso más sencillo de implementar, no requiere productos comprados complejos, incluso puede trabajar con el nitrógeno contenido en la atmósfera. Con brazos rectos, se puede montar fácilmente en casa.
Láser de nitrógeno hecho en casa hecho por Jarrod Kinsey
El proceso de autoensamblaje y demostración del láser de nitrógeno.
Desde la creación del primer láser encontramos una gran cantidad de formas de producir radiación láser. Hay láseres de estado sólido, láseres de gas, láseres de tinte, láseres de electrones libres, láseres de fibra, semiconductores y otros láseres. Además, los láseres difieren en su modo de excitación. Por ejemplo, en los láseres de gas de varios diseños, la excitación del medio activo puede llevarse a cabo mediante radiación óptica, descarga de corriente eléctrica, reacción química, bombeo nuclear, bombeo térmico (láseres dinámicos de gas, GDL). El advenimiento de los láseres semiconductores dio lugar a los láseres bombeados por diodos DPSS (láser de estado sólido bombeado por diodo).
Varios diseños de láseres permiten obtener radiación de diferentes longitudes de onda, desde rayos X blandos hasta radiación infrarroja. Los láseres que emiten rayos X duros y los láseres gamma están en desarrollo. Esto le permite seleccionar el láser en función del problema que se resuelva. Con respecto al uso militar, esto significa, por ejemplo, la posibilidad de elegir un láser, con radiación de una longitud de onda que es absorbida mínimamente por la atmósfera del planeta.
Desde el desarrollo del primer prototipo, la potencia ha crecido continuamente, las características de peso y tamaño y la eficiencia de los láseres han mejorado. Esto se ve claramente en el ejemplo de los diodos láser. En las 90-s del siglo pasado, los punteros láser con una potencia de 2-5 mW aparecieron en el mercado; en 2005-2010, ya se podía comprar un puntero láser 200-300 mW; ahora, en 2019, los punteros láser con 7 tienen potencia óptica. W. En Rusia, en el mercado abierto hay módulos de diodos láser infrarrojos con salida de fibra óptica, potencia óptica 350 W.
Puntero láser con potencia óptica 7 W, longitud de onda 445 nm
La tasa de crecimiento de la potencia de los diodos láser es comparable a la tasa de crecimiento de la potencia de cálculo de los procesadores, de acuerdo con la ley de Moore. Ciertamente, los diodos láser no son adecuados para crear láseres de combate, pero, a su vez, se usan para bombear láseres de estado sólido y de fibra eficientes. Para los diodos láser, la eficiencia de conversión de energía eléctrica en energía óptica puede ser superior al 50%, teóricamente es posible obtener eficiencia y superior al 80%. La alta eficiencia no solo reduce los requisitos de suministro de energía, sino que también simplifica el enfriamiento del equipo láser.
Un elemento importante del láser es el sistema de enfoque de haz: cuanto más pequeña es el área del punto en el objetivo, mayor es la densidad de potencia que permite el daño. El progreso en la creación de sistemas ópticos complejos y el surgimiento de nuevos materiales ópticos de alta temperatura nos permite crear sistemas de enfoque altamente eficientes. El sistema de enfoque y enfoque del láser de combate experimental americano HEL incluye espejos, lentes y filtros de luz 127.
Otro componente importante que brinda la posibilidad de crear un arma láser es el desarrollo de sistemas para apuntar y mantener el rayo en el objetivo. Para atacar a los objetivos con un disparo "instantáneo", en una fracción de segundo, se necesitan poderes de gigavatios, pero crear tales láseres y fuentes de energía para ellos en un chasis móvil es una cuestión del futuro lejano. En consecuencia, para destruir objetivos con cientos de kilos de láseres (decenas de megavatios), es necesario mantener un punto de radiación láser en el objetivo durante algún tiempo (desde varios segundos hasta varias decenas de segundos). Esto requiere unidades de alta precisión y alta velocidad capaces de rastrear un rayo láser en un objetivo, de acuerdo con el sistema de guía.
Cuando se dispara a distancias largas, el sistema de guía debe compensar las distorsiones introducidas por la atmósfera, para lo cual se pueden usar varios láseres de diversos propósitos en el sistema de guía, asegurando una orientación precisa del principal láser de "combate" al objetivo.
¿Qué láseres han recibido desarrollo prioritario en el campo de los armamentos? Debido a la ausencia de potentes fuentes de bombeo óptico, se trataba principalmente de láseres químicos y de dinámica de gases.
A fines del siglo XX, la opinión pública impulsó el programa de la Iniciativa de Defensa Estratégica de los Estados Unidos (PIO). Bajo este programa, se suponía que el despliegue de armas láser en el suelo y en el espacio destruiría los misiles balísticos intercontinentales soviéticos (ICBM). Para la colocación en órbita, se suponía que usaba láseres de bombeo nuclear que emitían en el rango de rayos X o láseres químicos de hasta megavatios de 20.
El programa PIO enfrentó numerosas dificultades técnicas y fue cerrado. Al mismo tiempo, algunas de las investigaciones realizadas en el marco del programa permitieron obtener láseres suficientemente potentes. En 1985, un láser de fluoruro de deuterio con una potencia de salida de megavatios 2,2 destruyó un misil balístico líquido fijado en el kilómetro 1 del láser. Como resultado de la exposición de 12 en segundo lugar de la pared del casco del cohete, perdieron fuerza y fueron destruidos por la presión interna.
En la URSS, también se desarrollaron láseres de combate. En los años ochenta del siglo XX, se trabajó en la creación de la plataforma orbital Skif con un láser dinámico a gas con una potencia de 100 kW. El modelo tridimensional Skif-DM (la nave espacial Polyus) se puso en órbita terrestre en el año 1987, pero debido a una serie de errores, no alcanzó la órbita calculada y se inundó a lo largo de la trayectoria balística en el Océano Pacífico. El colapso de la URSS puso fin a este y otros proyectos similares.
La nave espacial Polyus (Skif-DM) en el súper pesado vehículo de lanzamiento Energia
Se llevaron a cabo estudios a gran escala de armas láser en la URSS bajo el programa Terra. El programa del sistema de defensa antimisiles y antiespacial zonal con un elemento dañino de la radiación basado en las armas láser Terra de alta potencia se implementó de 1965 a 1992. Según datos abiertos, se desarrollaron láseres dinámicos a gas, láseres de estado sólido, fotodisociación de yodo explosivo y otros tipos bajo este programa. láseres
Láseres AZh-4T y AZh-5T del complejo Terra-3
También en la URSS, desde mediados del 70 del siglo XX, se desarrolló un complejo A-60 aerotransportado basado en láser sobre la base de la aeronave Il-76MD. Inicialmente, el complejo fue diseñado para combatir los globos automáticos a la deriva. Un láser de CO de clase megavatio de gas dinámico continuo desarrollado por la oficina de diseño de Khimavtomatika (KBKHA) se instalaría como un arma.
Como parte de la prueba, se creó una familia de muestras de banco GDL con energía de radiación de 10 a 600 kW. Se puede suponer que en el momento de probar el complejo A-60, se instaló un láser con una potencia de 100 kW.
Se realizaron varias docenas de vuelos con la prueba de un sistema láser en un globo estratosférico, ubicado a una altitud de 30-40 km y en un objetivo La-17. En cuanto a las fuentes, se indica que el complejo de aviones A-60 se creó como un componente de defensa de misiles láser de aviación en el marco del programa Terra-3.
Láser Aéreo Complejo A-60
En febrero, se informó a 2010 en los medios acerca de la reanudación del trabajo con armas láser en el aire en la plataforma IL-76MD-90А con los motores PS-90А-76. Preocupación VKO "Almaz-Antey", TANTK lleva el nombre de GM. Beriev y la empresa Khimpromavtomatika en Voronezh tuvieron la tarea de crear un complejo de aviación con un "láser capaz de quemar aviones, satélites y misiles balísticos". El avión Il-76MD-90А, reequipado para este propósito, realizó su primer vuelo en octubre 2014, y en noviembre 24 2014 llegó a Taganrog para instalar un complejo láser. La finalización del vehículo y sus pruebas en tierra continuaron durante dos años, y en octubre del 4 de 2016, los medios de comunicación pasaron un mensaje sobre el inicio de las pruebas de vuelo del sucesor del A-60. Como se desprende de las palabras del Viceministro de Defensa de la Federación de Rusia, Yuri Borisov, "los experimentos de vuelo continúan, cuyos resultados confirman la exactitud de las decisiones tomadas".
¿Qué tipos de láseres son los más prometedores para las aplicaciones militares en la actualidad? Con todas las ventajas de los láseres químicos y de gas dinámico, tienen importantes inconvenientes: la necesidad de componentes consumibles, inercia de arranque (según algunos datos de hasta un minuto), generación significativa de calor, grandes dimensiones, la salida de componentes agotados del medio activo. Dichos láseres pueden colocarse solo en portadores grandes.
Por el momento, los láseres de estado sólido y de fibra tienen las mejores perspectivas, para cuyo funcionamiento solo es necesario proporcionarles energía eléctrica de potencia suficiente. La US Navy está trabajando activamente en la tecnología de láser de electrones libres. Las ventajas importantes de los láseres de fibra incluyen su escalabilidad, es decir, La posibilidad de combinar múltiples módulos para más potencia. La escalabilidad inversa también es importante. Si se crea un láser de estado sólido con una potencia de 300 kW, entonces se puede crear un láser menos dimensional con una potencia de, por ejemplo, un kW de 30.
¿Cuál es la situación con los láseres de fibra y de estado sólido en Rusia? La ciencia de la URSS en el desarrollo y creación de láseres fue la más avanzada del mundo. Desafortunadamente, el colapso de la URSS cambió todo. Una de las empresas más grandes del mundo para el desarrollo y la producción de láseres de fibra IPG Photonics fue fundada por un nativo de Rusia, V. P. Gapontsev, sobre la base de la compañía rusa NTO IRE-Polyus. Actualmente, la empresa matriz IPG Photonics está registrada en los Estados Unidos. A pesar del hecho de que uno de los sitios de producción más grandes de IPG Photonics está ubicado en Rusia (Fryazino, Región de Moscú), la compañía opera bajo la ley de los EE. UU. Y sus láseres no pueden ser utilizados en las fuerzas armadas rusas, incluida la compañía que debe cumplir con las sanciones impuestas a Rusia.
Sin embargo, las capacidades de los láseres de fibra producidos por IPG Photonics son extremadamente altas. Los láseres de fibra de alta potencia continua IPG tienen un rango de potencia de 1 kW a 500 kW, así como una amplia gama de longitudes de onda, la eficiencia de convertir energía eléctrica en energía óptica alcanza 50%. Los parámetros de divergencia de los láseres de fibra IPG superan con creces los de otros láseres de alta potencia.
Láser de fibra YLS con 100 kW de potencia fabricado por IPG Photonics, niveles de potencia de hasta 500 kW disponibles bajo pedido
¿Existen otros desarrolladores y fabricantes de fibra moderna de alta potencia y láseres de estado sólido en Rusia? A juzgar por los patrones comerciales, no.
El fabricante nacional en el segmento industrial ofrece láseres de gas con una potencia máxima de decenas de kW. Por ejemplo, la empresa Laser Systems en 2001 presentó el láser de oxígeno y yodo 10 kW con una eficiencia química superior al 32%, que es la fuente autónoma compacta de radiación láser de alta potencia más prometedora de este tipo. Teóricamente, los láseres de oxígeno y yodo pueden alcanzar una potencia de hasta un megavatio.
Al mismo tiempo, es imposible excluir completamente el hecho de que los científicos nacionales lograron hacer un gran avance en cualquier otra dirección de la creación de láseres de alta potencia, basados en un profundo conocimiento de la física de los procesos láser.
En 2018, el presidente ruso, Vladimir Putin, anunció el complejo láser Peresvet, diseñado para resolver los problemas de la defensa antimisiles y derrotar a los orbitadores enemigos. Los datos sobre el complejo de Peresvet se clasifican, incluido el tipo de láser utilizado (¿láser?) Y la potencia óptica.
Se puede suponer que el candidato más probable para la instalación en este complejo es un láser dinámico de gas, un descendiente de un láser que se está desarrollando para el programa A-60. En este caso, la potencia óptica del láser Peresvet puede ser kilovatios 200-400, en un escenario optimista hasta megavatios 1. Como otro candidato, se puede considerar el láser de yodo y oxígeno mencionado anteriormente.
Si procedemos de esto, entonces, desde la cabina de la máquina principal del complejo Peresvet probablemente se encuentren: generador de corriente eléctrica a diesel o gasolina, compresor, compartimiento de almacenamiento de componentes químicos, láser con sistema de enfriamiento, sistema de guía de haz láser. En ninguna parte hay radares visibles u objetivos de detección OLS, lo que implica un objetivo externo.
Complejo láser "Peresvet"
En cualquier caso, estas suposiciones pueden resultar falsas, tanto en relación con la posibilidad de que los desarrolladores nacionales creen láseres fundamentalmente nuevos, como en ausencia de información confiable sobre el poder óptico del complejo de Peresvet. En particular, en la prensa, la información sobre la presencia de un reactor nuclear de pequeño tamaño en el complejo Peresvet como fuente de energía saltó. Si esto es cierto, entonces la configuración del complejo y las posibles características pueden ser completamente diferentes.
¿Qué poder necesita un láser para poder utilizarlo efectivamente con fines militares como medio de destrucción? Esto depende en gran medida del rango de uso previsto y la naturaleza de los objetivos alcanzados, así como del método de su derrota.
Como parte del complejo de defensa personal a bordo "Vitebsk" hay una estación de bloqueo activa L-370-3С. Contrarresta los misiles enemigos que vuelan con un cabezal de captura térmica mediante el cegamiento de la radiación láser infrarroja. Teniendo en cuenta las dimensiones de la estación de interferencia activa L-370-3С, la potencia de un emisor láser es como máximo varias decenas de vatios. Esto no es suficiente para destruir el cabezal térmico del cohete, pero es suficiente para el cegamiento temporal.
Estación de interferencia activa L-370-3С
Durante las pruebas del complejo A-60 con una potencia de láser de 100 kW, se atacaron los objetivos de L-17, que representan un análogo de un avión a reacción. Se desconoce el alcance del daño, se puede suponer que se trataba de 5-10 km.
Ejemplos de prueba de complejos de láser extraño:
Durante las pruebas del complejo láser aerotransportado estadounidense Boeing YAL-1, se destruyeron misiles balísticos. Un misil objetivo con un motor de cohete propulsante líquido, el segundo propulsor sólido, el rango de tiro en las pruebas fue de aproximadamente 100 km.
En el sitio de prueba en Schrobenhausen, Rheinmetall probó una instalación de láser 20 kW que destruye un vehículo aéreo no tripulado (UAV) a una distancia de 500 metros en 3,39 segundos.
El vehículo blindado de combate Stryker del Ejército de los EE. UU., Equipado con un láser móvil de alta energía (Mobile High-Energy Laser, MEHEL) con 5 kW, alcanzó un pequeño UAV en el campo de entrenamiento de Grafenwehr en Alemania (Baviera)
Durante más de las pruebas 100, el sistema de defensa con misiles láser israelí Keren Barzel en abril 2014, que alcanzó el 90% de objetivos (minas, proyectiles, UAV) mostró rendimiento (Prueba de concepto), más de las pruebas 100. La potencia del láser utilizado es de varias decenas de kilovatios.
La compañía "Boeing", junto con el Ejército de EE. UU., Probó el láser de combate avanzado HEL MD. A pesar del mal tiempo, fuerte viento, lluvia y niebla, la instalación de 10-kilowatt golpeó con éxito varios objetivos aéreos en la base aérea de Eglin en Florida ".
La prueba anterior del complejo se llevó a cabo en 2013 en White Sands, sitio del estado de Nuevo México. Luego, el láser golpeó más que los depósitos de mortero 90 y varios UAV. Para un total de dos pruebas, HEL MD alcanzó los objetivos aéreos de 150, incluidos los depósitos de mortero de 60-mm y los UAV. La compañía planea aumentar la potencia del complejo a 50-60 kW y mejorar el sistema de suministro de energía del sistema láser.
Láser de batalla HEL MD
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Pruebas de combate laser HEL MD
En base a lo anterior, podemos asumir:
- para golpear UAV pequeños a una distancia de 1-5 kilómetros, se requiere un láser con una potencia de 2-5 kW;
- para destruir minas, proyectiles y municiones de alta precisión a una distancia de 5-10 kilómetros, se requiere un láser con una potencia de 20-100 kW;
- para golpear objetivos como un avión o un cohete a una distancia de 100-500 km, se requiere un láser con una potencia de 1-10 MW.
Los láseres de los poderes indicados ya existen o se crearán en el futuro previsible. ¿Qué tipos de armas láser en el futuro cercano pueden ser utilizadas por las fuerzas aéreas, las fuerzas terrestres y flota, consideramos en la continuación de este artículo.
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