Secretos del complejo de Peresvet: ¿cómo funciona la espada láser rusa?
Desde su inicio, los láseres han llegado a ser considerados como armaspotencialmente capaz de revolucionar las hostilidades. Desde mediados del siglo XX, los láseres se han convertido en una parte integral de las películas de ciencia ficción, las armas de los super soldados y las naves interestelares.
Sin embargo, como suele suceder en la práctica, el desarrollo de láseres de alta potencia ha encontrado grandes dificultades técnicas, lo que ha llevado al hecho de que hasta ahora el nicho principal de los láseres militares se ha convertido en su uso en sistemas de reconocimiento, puntería y designación de objetivos. Sin embargo, el trabajo en la creación de láseres de combate en los principales países del mundo prácticamente no se detuvo; los programas para crear nuevas generaciones de armas láser se reemplazaron entre sí.
Anteriormente vimos algunos etapas del desarrollo del láser y la creación de armas láser., así como las etapas de desarrollo y la situación actual de creación armas láser para la fuerza aérea, armas láser para fuerzas terrestres y defensa aérea, armas láser para la marina. Por el momento, la intensidad de los programas de armas láser en diferentes países es tan alta que ya no tienen dudas sobre su aparición en el campo de batalla. Y no será fácil defenderse de las armas láser, como parece a algunos, al menos no lograrán llevarse bien con los peces plateados.
Si observa de cerca el desarrollo de armas láser en países extranjeros, puede ver que la mayoría de los sistemas láser modernos propuestos se implementan sobre la base de láser de fibra y de estado sólido. Además, en su mayor parte, estos sistemas láser están diseñados para resolver problemas tácticos. Su potencia de salida actualmente se encuentra en el rango de 10 kW a 100 kW, pero en el futuro se puede aumentar a 300-500 kW. En Rusia, la información sobre el trabajo para crear láseres de combate de clase táctica está prácticamente ausente; hablaremos a continuación sobre las razones por las que esto está sucediendo.
El 1 de marzo de 2018, durante un mensaje a la Asamblea Federal, entre los otros sistemas de armas innovadores, el presidente ruso Vladimir Putin anunció el complejo láser de combate Peresvet (BLK), cuyo tamaño y propósito implican su uso para resolver tareas estratégicas.
El complejo de Peresvet rodea un velo de secreto. Las características de otros tipos de armas más recientes (complejos "Dagger", "Vanguard", "Zircon", "Poseidon") fueron expresadas en cierta medida, lo que en parte nos permite juzgar su propósito y efectividad. Al mismo tiempo, no se proporcionó información específica sobre el complejo láser de Peresvet: ni el tipo de láser instalado, ni la fuente de energía para ello. En consecuencia, no hay información sobre el poder del complejo, lo que, a su vez, no nos permite comprender sus capacidades reales y las metas y objetivos establecidos para él.
Combatir el complejo láser "Peresvet"
La radiación láser se puede obtener en docenas, incluso en cientos de formas. Entonces, ¿cuál es el método de obtención de radiación láser implementado en el último "Peresvet" ruso BLK? Para responder a la pregunta, consideraremos varias opciones para la ejecución del Peresvet BLK y evaluaremos el grado de probabilidad de su implementación.
La información a continuación son las suposiciones del autor basadas en información de fuentes abiertas disponibles en Internet.
BLK "Peresvet". Ejecución No. 1. Fibra, estado sólido y láser líquido
Como se mencionó anteriormente, la tendencia principal en la creación de armas láser es el desarrollo de complejos basados en fibra óptica. ¿Por qué está pasando esto? Debido a que se basa en láseres de fibra, es fácil escalar la potencia de los sistemas láser. Usando un paquete de módulos de 5-10 kW, reciba radiación de salida con una potencia de 50-100 kW.
¿Se puede implementar el Peresvet BLK sobre la base de estas tecnologías? Es muy probable que no. La razón principal aquí es que durante los años de la perestroika, el principal desarrollador de láseres de fibra, la Asociación Científica y Técnica IRE-Polyus, que formó la corporación transnacional IPG Photonics, registrada en los Estados Unidos y ahora es el líder mundial en la industria, "escapó" de Rusia láser de fibra de alta potencia. El negocio internacional y el principal lugar de registro de IPG Photonics Corporation implica su estricta sumisión a la ley estadounidense, lo que, teniendo en cuenta la situación política actual, no implica la transferencia de tecnologías críticas a Rusia, que, por supuesto, incluyen la creación de láseres potentes.
IPG Photonics produce láseres de fibra YLS con una potencia de hasta 100 kW, que se pueden integrar en conjuntos con una potencia total de hasta 500 kW. La eficiencia del láser IPG Photonics alcanza el 50%
¿Pueden los láseres de fibra ser desarrollados en Rusia por otras organizaciones? Quizás, pero es poco probable, o si bien estos son productos de baja potencia. Los láseres de fibra son un producto comercial rentable, por lo que la falta de potentes láseres de fibra domésticos en el mercado probablemente indique su ausencia real.
Una situación similar es con los láseres de estado sólido. Presumiblemente, es más difícil implementar una solución por lotes, sin embargo es posible, y en países extranjeros es la segunda solución más utilizada después de los láseres de fibra. No se pudo encontrar información sobre los láseres industriales de estado sólido de alta potencia producidos en Rusia. Los láseres de estado sólido están en marcha en Instituto de Investigación Física Láser RFNC-VNIIEF (ILFI), teóricamente, se puede instalar un láser de estado sólido en el Peresvet BLK, pero en la práctica esto es poco probable, ya que al principio probablemente hubieran aparecido armas láser más compactas o instalaciones experimentales.
Hay incluso menos información sobre los láseres líquidos, aunque hay información de que se está desarrollando un láser líquido de combate (¿fue desarrollado, pero fue rechazado?) En los Estados Unidos como parte del HELLADS (Sistema de defensa de área de láser líquido de alta energía, "Sistema de defensa láser láser de alta energía" ) Presumiblemente, los láseres líquidos tienen la ventaja de la posibilidad de enfriamiento, pero una menor eficiencia (eficiencia) en comparación con los láseres de estado sólido.
En 2017, apareció información sobre la colocación del Instituto de Investigación Científica Polyus para una licitación para una parte integral del trabajo de investigación científica (I + D), cuyo objetivo es la creación de un complejo láser móvil para combatir vehículos aéreos no tripulados (UAV) de pequeño tamaño en condiciones diurnas y crepusculares. El complejo debe consistir en un sistema de seguimiento y construcción de rutas de vuelo del objetivo, que proporcione la designación del objetivo para el sistema de guía de radiación láser, cuya fuente será un láser líquido. Es de interés el requisito especificado en los TOR para la creación de un láser líquido, y al mismo tiempo el requisito de la presencia de un láser de fibra óptica en el complejo. O se trata de un error tipográfico o se ha desarrollado (se está desarrollando) un nuevo tipo de láser de fibra con un medio líquido activo en la fibra, que combina las ventajas de un láser líquido para la conveniencia de enfriamiento y un láser de fibra para combinar paquetes emisores.
Las principales ventajas de los láseres de fibra, estado sólido y líquido son su compacidad, la capacidad de aumentar la potencia del lote y la facilidad de integración en varias clases de armas. Todo esto no se parece al láser de Peresvet, que se desarrolló claramente no como un módulo universal, sino como una solución hecha "con un solo objetivo, de acuerdo con un único plan". Por lo tanto, la probabilidad de la implementación del Peresvet BLK en la Ejecución No. 1 sobre la base de láser de fibra, estado sólido y líquido puede estimarse como baja.
BLK "Peresvet". Ejecución No. 2. Láser gas-dinámico y químico
Los láseres de gas dinámico y químicos pueden considerarse una solución obsoleta. Su principal desventaja es la necesidad de una gran cantidad de componentes consumibles necesarios para mantener una reacción que proporciona radiación láser. Sin embargo, los láseres químicos fueron los más desarrollados en el desarrollo de los años 70 y 80 del siglo XX.
Aparentemente, en los láseres dinámicos de gas, cuya operación se basa en el enfriamiento adiabático de las masas de gas calentadas que se mueven a una velocidad supersónica, primero se obtuvieron poderes de radiación continua de más de 1 megavatio en la URSS y los EE. UU.
En la URSS, desde mediados de los años 70 del siglo XX, se desarrolló un sistema láser aerotransportado A-60 sobre la base del avión Il-76MD, presumiblemente armado con un láser RD0600 o su equivalente. Inicialmente, el complejo estaba destinado a lidiar con globos a la deriva automáticos. Como armas, se iba a instalar un láser CO continuo de clase megavatio dinámico de gas desarrollado por la Oficina de Diseño de Khimavtomatiki (KBHA). Como parte de las pruebas, se creó una familia de modelos de banco GDL con una potencia de radiación de 10 a 600 kW. Las desventajas de GDL es la gran longitud de onda de radiación de 10,6 μm, lo que garantiza una alta divergencia de difracción del rayo láser.
Complejo A-60 y GDL RD0600 desarrollado por KBHA
Incluso se obtuvieron poderes de radiación más altos con láseres químicos de fluoruro de deuterio y láseres de oxígeno-yodo (yodo) (CIL). En particular, en el marco del programa. Iniciativa de Defensa Estratégica (SDI) Como parte del programa, se crearon varios megavatios de láser químico de fluoruro de deuterio en los EE. UU. Defensa Nacional de Misiles de EE. UU. (NMD) fue desarrollado aviación complejo Boeing ABL (AirBorne Laser) con un láser de oxígeno y yodo con una potencia de aproximadamente 1 megavatio.
En VNIIEF, se creó y probó el láser químico pulsado más potente del mundo para la reacción de flúor con hidrógeno (deuterio), se desarrolló un láser periódico pulsado con una energía de radiación de varios kJ por pulso, una frecuencia de repetición de pulso de 1 a 4 Hz y una divergencia de radiación cercana al límite de difracción y eficiencia de aproximadamente el 70% (el más alto alcanzado para los láseres).
Entre 1985 y 2005 Se desarrollaron láseres basados en la reacción no en cadena del flúor con hidrógeno (deuterio), donde se utilizó el hexafluoruro de azufre SF6 disociando en una descarga eléctrica (¿láser de fotodisociación?) como una sustancia que contiene flúor. Para garantizar el funcionamiento seguro y a largo plazo del láser en modo de pulso periódico, se han creado instalaciones con un ciclo cerrado para cambiar la mezcla de trabajo. Se muestra la posibilidad de obtener una divergencia de radiación cerca del límite de difracción, una tasa de repetición de pulso de hasta 1200 Hz y una potencia de radiación promedio de varios cientos de vatios en un láser de descarga eléctrica basado en una reacción química sin cadena.
Boeing ABL
Diagrama funcional del químico KIL y químico continuo KIL con una potencia de 15 kW producida por la empresa "Laser Systems"
Los láseres de gas dinámico y químicos tienen un inconveniente significativo, en la mayoría de las decisiones es necesario reponer el stock de "municiones", que a menudo consiste en componentes costosos y tóxicos. También es necesario limpiar los gases de escape resultantes del funcionamiento del láser. En general, es difícil llamar a los láseres de gas dinámico y químicos una solución efectiva, y por lo tanto, la transición de la mayoría de los países al desarrollo de láseres de fibra, estado sólido y líquido se debe.
Si hablamos de un láser basado en la reacción sin cadena de flúor con disociación de deuterio en una descarga eléctrica, con un ciclo cerrado para cambiar la mezcla de trabajo, entonces en 2005 se obtuvieron potencias de aproximadamente 100 kW, es poco probable que durante este tiempo puedan elevarse a un nivel de megavatios.
En relación con el Peresvet BLK, la cuestión de instalar un láser químico y dinámico de gas es bastante controvertida. Por un lado, se han mantenido desarrollos significativos en Rusia para estos láseres. En Internet apareció información sobre el desarrollo de una versión mejorada del complejo de aviación A 60 - A 60M con un láser de 1 MW. También se dice acerca de colocar el complejo de Peresvet en un portaaviones ”, que puede ser el segundo lado de la misma moneda. Es decir, al principio podrían hacer un complejo terrestre más poderoso basado en un láser de gas dinámico o químico, y ahora, siguiendo el camino trillado, instalarlo en un portaaviones.
Peresvet fue creado por especialistas del centro nuclear en Sarov, en el Centro Nuclear Federal de Rusia, el Instituto de Investigación Científica de Física Experimental de Rusia (RFNC-VNIIEF), en el mencionado Instituto de Investigación Láser-Física, que, entre otras cosas, está desarrollando láseres de gas y oxígeno y yodo. .
Por otro lado, sea lo que sea que se diga, los láseres de gas y dinámicos son soluciones técnicas obsoletas. Además, circula información sobre la presencia de una fuente de energía nuclear en el Peresvet BLK para alimentar el láser, y en Sarov están más comprometidos con la creación de las últimas tecnologías innovadoras, a menudo relacionadas con la energía nuclear.
Con base en lo anterior, se puede suponer que la probabilidad de la implementación del Peresvet BLK en la Ejecución No. 2 basada en láser de gas dinámico y químico puede estimarse como moderada.
Láseres de bombeo nuclear
Desde finales de la década de 1960, se comenzó a trabajar en la creación de láseres de alta potencia con bomba nuclear en la URSS. Inicialmente, los especialistas de VNIIEF, IAE im. Kurchatov y el Instituto de Investigación de Física Nuclear, Universidad Estatal de Moscú. Luego se les unieron científicos de MEPhI, ¬VNIITF, IPPE y otros centros. En 1972, VNIIEF excitó una mezcla de helio y xenón con fragmentos de fisión de uranio usando un reactor pulsado VIR 2.
En los años 1974-1976. Se están realizando experimentos en el reactor TIBR-1M, en el que la potencia de radiación láser era de aproximadamente 1-2 kW. En 1975, sobre la base del reactor pulsado VIR-2, se desarrolló una unidad láser de dos canales LUNA-2, que en 2005 todavía funcionaba, y es posible que todavía funcione. En 1985, se bombeó un láser de neón por primera vez en el mundo en la instalación LUNA-2M.
Instalación LUNA-2M
A principios de la década de 1980, los científicos de VNIIEF, para crear un elemento de láser nuclear que funcionaba en modo continuo, desarrollaron y fabricaron un módulo láser de 4 canales LM-4. El sistema es excitado por un flujo de neutrones del reactor BIGR. La duración de la generación está determinada por la duración del pulso de irradiación del reactor. Por primera vez en el mundo, se demostró en la práctica la generación continua de láseres de bombeo nuclear y se demostró la eficiencia del método de bombeo de gas transversal. La potencia del láser era de unos 100 vatios.
Instalación LM-4
En 2001, la instalación LM-4 se modernizó, recibiendo la designación LM-4M / BIGR. El funcionamiento de un dispositivo láser nuclear multielemento en modo continuo se demostró después de 7 años de preservación de la instalación sin reemplazar las celdas ópticas y de combustible. La instalación LM-4 puede considerarse como un prototipo de reactor-láser (RL), que posee todas sus cualidades, excepto la posibilidad de una reacción nuclear en cadena autosostenida.
En 2007, en lugar del módulo LM-4, se puso en funcionamiento el módulo láser de ocho canales LM-8, que preveía la adición secuencial de cuatro y dos canales láser.
Instalación LM-8
El reactor láser es un dispositivo autónomo que combina las funciones de un sistema láser y un reactor nuclear. La zona activa de un reactor láser es un conjunto de cierto número de células láser colocadas de cierta manera en una matriz moderadora de neutrones. El número de células láser puede variar de cientos a varios miles de piezas. La cantidad total de uranio es de 5-7 kg a 40-70 kg, dimensiones lineales de 2-5 m.
VNIIEF llevó a cabo evaluaciones preliminares de los principales parámetros energéticos, nuclear-físicos, técnicos y operativos de varias versiones de reactores láser con una potencia de radiación láser de 100 kW y superior, operando desde fracciones de segundo a operación continua. Láseres de reactores con almacenamiento de calor en el núcleo del reactor en los arranques, cuya duración está limitada por el calentamiento permisible del AZ (radar capacitivo por calor) y el radar continuo con la eliminación de energía térmica fuera del AZ
Radar capacitivo de calor y radar continuo
Presumiblemente, un reactor láser con una potencia láser de aproximadamente 1 MW debería contener aproximadamente 3000 células láser.
En Rusia, el trabajo intensivo sobre los láseres de bombeo nuclear se llevó a cabo no solo en VNIIEF, sino también en el Centro Científico Estatal de Empresas Unitarias del Estado Federal de la Federación de Rusia - A.I. Leipunsky ", como lo demuestra la patente RU 2502140 para la creación de un" reactor láser-láser con bombeo directo de fragmentos de fisión ".
Los especialistas del SSC RF IPPE desarrollaron un modelo de energía de un sistema láser-reactor pulsado: un amplificador cuántico de bombeo nuclear óptico (OKUYAN).
Módulo láser basado en el reactor BARS-5 y un cassette de 37 canales en el módulo láser.
OKUYAN basado en el reactor BARS-6
Recordando la declaración del viceministro de Defensa de Rusia, Yuri Borisov, en la entrevista del año pasado con el periódico Krasnaya Zvezda ("Los sistemas láser han entrado en servicio, lo que hace posible desarmar a un enemigo potencial y golpear todos los objetos que sirven como objetivo para el rayo láser de este sistema. Nuestros científicos nucleares han aprendido cómo concentrar la energía necesaria para destruir las armas respectivas del enemigo en casi unos segundos") ), Podemos decir que el Peresvet BLK no está equipado con un reactor nuclear de pequeño tamaño que alimenta el láser con energía eléctrica, sino con un reactor láser en el que la energía de fisión se convierte directamente en radiación láser.
Solo la propuesta mencionada hace posible colocar Peresvet BLK en un avión. No importa cómo garantice la confiabilidad de la aeronave transportadora, siempre existe el riesgo de un accidente y un accidente aéreo con la posterior propagación de materiales radiactivos. Sin embargo, es posible que haya formas de prevenir la propagación de materiales radiactivos cuando el portador se cae. Y el petrel volador en un misil de crucero misil de crucero que ya parece que tenemos.
Con base en lo anterior, se puede suponer que la probabilidad de la implementación del Peresvet BLK en la versión No. 3 basada en un láser de bombeo nuclear se puede estimar como alta.
No se sabe si el láser instalado es pulsado o continuo. En el segundo caso, se cuestionan el tiempo de funcionamiento continuo del láser y los descansos que deben realizarse entre los modos de funcionamiento. Me gustaría esperar que se instale un reactor láser continuo en el Peresvet BLK, cuyo tiempo de funcionamiento está limitado solo por el suministro de refrigerante, o no limitado si el enfriamiento se proporciona de alguna otra manera.
En este caso, la potencia óptica de salida de Peresvet BLK se puede estimar en el rango de 1-3 MW con la posibilidad de aumentar a 5-10 MW. Es casi imposible golpear una ojiva nuclear incluso con un láser de este tipo, y un avión, incluido un vehículo aéreo no tripulado o un misil de crucero, es completamente. También es posible asegurar la derrota de casi cualquier nave espacial desprotegida en órbitas bajas, y es posible dañar elementos sensibles de naves espaciales en órbitas más altas.
Por lo tanto, el primer objetivo para Peresvet BLK puede ser elementos ópticos sensibles de los satélites de advertencia de ataque de misiles de EE. UU., Que pueden actuar como un elemento defensa antimisiles en caso de solicitud por parte de EE. UU. huelga repentina de desarme.
Hallazgos
Como dijimos al principio del artículo, hay una gran cantidad de formas de obtener radiación láser. Además de los discutidos anteriormente, hay otros tipos de láseres que se pueden usar de manera efectiva en asuntos militares, por ejemplo, un láser de electrones libres, en el que es posible variar ampliamente la longitud de onda hasta la radiación de rayos X suave y que solo necesita mucha energía eléctrica producida por pequeños tamaños reactor nuclear Tal láser se está desarrollando activamente en interés de la Marina de los EE. UU. Sin embargo, el uso de un láser de electrones libre en Peresvet BLK es poco probable, porque en la actualidad prácticamente no hay información sobre el desarrollo de tales láseres en Rusia, aparte de la participación en Rusia en el programa europeo de rayos X de electrones libres.
Debe entenderse que la evaluación de la probabilidad de aplicar una u otra solución al Peresvet BLK es bastante arbitraria: la presencia de solo información indirecta obtenida de fuentes abiertas no nos permite sacar conclusiones con un alto grado de confiabilidad.
Es posible que la conclusión sobre la alta probabilidad de que el Peresvet BLK use un láser con una bomba nuclear se haga parcialmente no solo en función de factores objetivos, sino también por el deseo subyacente del autor. Si Rusia realmente creó un láser con un poder de bombeo nuclear de megavatios o más, esto abre perspectivas extremadamente interesantes para crear sistemas de armas que pueden cambiar radicalmente la cara del campo de batalla. Pero hablaremos de esto en otro artículo.
PD Para excluir preguntas y disputas sobre la influencia de la atmósfera y el clima en el funcionamiento de los láseres, se recomienda encarecidamente estudiar el libro de A. S. Boreisho "Potentes láseres químicos móviles", al menos en el capítulo 6 titulado "Propagación de radiación láser a distancias operativas".
- Andrey mitrofanov
- strana-rosatom.ru, ruspekh.ru, “Potentes láseres químicos móviles. A.S. Boreisho ", element114.narod.ru, book.sarov.ru, cosmos.mirtesen.ru, vniief.ru, atominfo.ru
- Armas láser: tecnología, historia, estado, perspectivas. Parte de 1
Armas láser: perspectivas en la fuerza aérea. Parte de 2
Armas láser: fuerzas de tierra y defensa aérea. Parte de 3
Armas laser: marina. Parte de 4
Resistir la luz: protección de las armas láser. Parte de 5
Armas láser en aviones de combate. ¿Es posible resistirlo??
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