Plasma en asuntos militares: oportunidades y problemas.

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Plasma en asuntos militares: oportunidades y problemas.
La llama durante la combustión de una carga propulsora es un caso especial de plasma. Foto del Ministerio de Defensa ruso.


Varias armas basadas en gas ionizado (plasma) han estado firmemente arraigadas en la ciencia ficción durante mucho tiempo. En realidad, el plasma todavía se usa solo en ciertas formas, y no estamos hablando de una superarma fantástica, sino de efectos y medios familiares. Sin embargo, los países líderes continúan las investigaciones y el trabajo necesarios sobre las llamadas armas. nuevos principios físicos. Gracias a esto, la situación puede cambiar en el futuro.



El factor perjudicial


Recordemos que el plasma es el cuarto estado de la materia y es un gas parcial o completamente ionizado con un número casi igual de partículas cargadas positiva y negativamente. El plasma se caracteriza por temperaturas altas (según los estándares de condiciones normales), brillo, radiación electromagnética y otros signos. En la naturaleza, el plasma se encuentra en las estrellas y el espacio interestelar, en forma de rayos, etc. El plasma creado artificialmente está presente en dispositivos de diferentes clases, desde lámparas domésticas hasta reactores termonucleares.

Es curioso que el plasma haya estado presente en los asuntos militares desde la antigüedad, aunque con ciertas reservas. Así, una variedad de sistemas y medios incendiarios, desde las flechas encendidas de la antigüedad hasta los lanzallamas modernos, crean una llama, en realidad un plasma de baja temperatura. Cuando se detona un explosivo, se produce un destello, también creado por gas ionizado.


El tanque ucraniano está expuesto a plasma de baja temperatura o, en otras palabras, arde. Foto Lostarmour.info

En estos casos hablamos de plasma a baja temperatura. Al mismo tiempo, tiene una energía bastante elevada y tiende a transferirla a la sustancia circundante, lo que provoca un incendio o la detonación de esta última. El resultado de tales procesos es la derrota del objetivo, provocando tal o cual daño.

La manifestación más llamativa del plasma en los asuntos militares en todos los sentidos es el destello de una explosión nuclear/termonuclear. Durante la fisión o fusión de núcleos, se libera una energía colosal que afecta a las partes de la ojiva, al aire circundante y a la superficie subyacente. Bajo la influencia de esta energía, la sustancia pasa a un estado gaseoso y se ioniza. La nube de plasma resultante genera radiación luminosa, uno de los principales factores dañinos de una explosión nuclear. La potencia de radiación en el rango visible y más allá es suficiente para encender objetos a una distancia considerable del punto de explosión y causar otros daños a mayor distancia.

vaina de plasma


Cabe señalar que en los asuntos militares el plasma está presente no sólo como un tipo de arma. Hace varias décadas, se convirtió en un desafío adicional para los diseñadores de cohetes y misiles. aviación tecnología. Sin embargo, más tarde aprendieron a afrontar este problema, y ​​también se intentó poner a su servicio un fenómeno físico complejo.


Detonación del arma nuclear RDS-6s; el brillo se debe a la presencia de plasma en la nube. Foto del Ministerio de Defensa de la URSS.

Es bien sabido que cuando un avión se mueve a gran velocidad, su superficie y el aire circundante se calientan por la fricción entre sí. Durante el vuelo hipersónico, la temperatura del aire puede alcanzar miles de grados, por lo que pasa a un estado de plasma. Como resultado, el avión termina en el llamado. capullo de plasma, que se mantiene hasta que la velocidad de vuelo disminuye por debajo de un cierto límite.

La capa de plasma que rodea la carrocería impone exigencias especiales al diseño del avión: debe soportar las cargas mecánicas y térmicas esperadas. Para crear y fabricar un producto de este tipo se requiere una base científica y tecnológica seria que abarque los campos de la ciencia de los materiales, el diseño, la aerodinámica, etc.

Surgen requisitos especiales para el equipamiento a bordo del avión. El caparazón de plasma protege las señales de radio, lo que hace que pierda la capacidad de comunicarse con sistemas externos y tampoco puede utilizar algunos tipos de navegación y orientación. En este sentido, se requieren equipos autónomos y de alto rendimiento. Sin embargo, existen informes fragmentarios sobre soluciones a los problemas de aislamiento. Los aviones hipersónicos modernos supuestamente pueden comunicarse y realizar búsquedas.

El capullo de plasma simplifica la detección y el seguimiento de la aeronave. Una nube de gas ionizado alrededor de un objeto hipersónico puede detectarse mediante radar o vigilancia infrarroja. Además, detrás del avión queda un rastro de plasma y aire caliente, que también puede detectarse con el equipo adecuado. Sin embargo, la facilidad para detectar un misil o una ojiva entrante no garantiza su interceptación oportuna: una alta velocidad de vuelo reducirá drásticamente el tiempo de reacción permitido para la defensa aérea y la defensa antimisiles.


Representación esquemática de la unidad de combate planeador Avangard en un capullo de plasma. Gráficos del Ministerio de Defensa de la Federación Rusa.

Hasta donde sabemos, los países líderes han estudiado la posibilidad de utilizar un capullo de plasma en su beneficio. En particular, circulan rumores sobre el desarrollo de generadores de plasma especiales que deberían perjudicar la visibilidad de aviones u otras aeronaves. Se desconoce si tales proyectos existen realmente, hasta qué punto han avanzado y con qué principios funcionan.

Tecnologías espaciales


Desde finales de los años cincuenta, los países líderes han estado trabajando en la creación de un motor de cohete utilizando gas ionizado. A principios de los años sesenta, los primeros resultados de estos programas se probaron en bancos de pruebas y, a mediados de la década, comenzaron las pruebas en el espacio exterior. En el futuro, el llamado Los motores de plasma se han generalizado bastante y todavía se utilizan en la actualidad.

El concepto de tal sistema de propulsión es bastante simple. Utilizando un conjunto de imanes y dispositivos eléctricos, el fluido de trabajo gaseoso se calienta e ioniza. Ya en los años sesenta se podían obtener temperaturas del plasma del orden de 30°K y una velocidad de salida de 000-15 km/s. El motor de plasma es inferior a otras instalaciones en términos de empuje máximo, pero las supera en términos de tiempo de funcionamiento.

Los motores de plasma y los sistemas de propulsión eléctricos en general se utilizan ampliamente en una variedad de naves espaciales, incl. en equipo militar. Estos productos son más eficaces como motores de maniobra, que requieren alta precisión y empuje limitado.


Funcionamiento de un motor cohete de plasma. Foto de la NASA

Plasma no letal


En el pasado se propuso en Estados Unidos una opción interesante para el uso del plasma. Se propuso obtenerlo mediante un láser de potencia suficiente y utilizarlo para infligir un daño limitado y controlado al objetivo. Posteriormente, esta idea se implementó en varios proyectos experimentales que se pusieron a prueba. Sin embargo, ninguno de estos proyectos ha avanzado más allá de las pruebas en el laboratorio o en el sitio de pruebas.

En las primeras etapas del desarrollo del láser. armas Se exploraron varios métodos para influir en el objetivo. En particular, se estudió la posibilidad de dañar objetos con pulsos cortos y potentes. Dichos estudios han demostrado que con ciertas combinaciones de potencia del haz, duración del pulso y material del objetivo, la capa exterior del objetivo literalmente se evapora, incl. con formación de plasma y los correspondientes efectos adicionales.

Decidieron estudiar este principio en el contexto de sistemas no letales. Durante los años noventa y dos mil años, varias organizaciones desarrollaron sucesivamente productos Láser de muerte impulsivo pulsado (PIKL), Láser químico pulsado (PCL), Proyectil de energía pulsada (PEP), etc. con diferentes características técnicas y principios generales de funcionamiento. En las decenas aparecieron otros productos, el más nuevo de los cuales fue el complejo SCUPLS (Scalable Compact Ultra-Short Pulse Laser System).


Complejo láser experimental no letal PEP. Foto del Departamento de Defensa de EE. UU.

Principio de funcionamiento de los sistemas PIKL, PCL, etc. Fue bastante simple. El rayo o rayos láser debían enfocarse directamente frente al objetivo. Un pulso corto y de alta potencia ionizaría el aire en el punto focal y lo convertiría en plasma. La nube de gas resultante podría afectar a una persona u otro objeto. Las lesiones y los daños directos quedaron prácticamente excluidos, pero la radiación electromagnética del plasma debería haber provocado un dolor intenso.

Todos los proyectos utilizaron el mismo principio de funcionamiento, que varió ligeramente según los resultados de las pruebas. Además, los productos se diferenciaban por los tipos y parámetros de los láseres utilizados. En particular, en proyectos posteriores encontraron la longitud de onda y la potencia óptimas que dan el efecto deseado y reducen los riesgos para la salud de la persona objetivo. Sin embargo, estos sistemas han sido criticados desde un punto de vista humanista y, a estas alturas, el trabajo se ha detenido efectivamente.

Viejos nuevos principios


Así, el plasma se ha utilizado ampliamente durante mucho tiempo en asuntos militares, pero sólo en sus manifestaciones individuales. En primer lugar, se utiliza en forma de fuego provocado por la munición incendiaria más simple o la radiación luminosa de una explosión nuclear. Además, los motores de cohetes de plasma para la tecnología espacial existen y se utilizan desde hace varias décadas. Luego, las armas comenzaron a enfrentar el problema del capullo de plasma, que impone requisitos especiales de diseño.

En general, el tema del gas plasma ionizado ha sido bien estudiado y existen diversas ideas y desarrollos para su uso en el ámbito militar. A partir de ellos se están desarrollando diversos diseños de sistemas de un tipo u otro con buen potencial teórico. Sin embargo, armas prometedoras basadas en el llamado. Los nuevos principios físicos, por una razón u otra, aún no han traspasado los límites de los laboratorios y los sitios de prueba. El tiempo dirá cuándo y cómo se cambiará esta situación.
23 comentarios
información
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  1. -1
    24 diciembre 2023 06: 25
    armas prometedoras en el llamado. Los nuevos principios físicos, por una razón u otra, aún no han traspasado los límites de los laboratorios y los sitios de prueba.
    ¡Y alguien prometió usarlo! recurso
  2. +5
    24 diciembre 2023 06: 55
    Necesitamos enseñar a los suboficiales cómo lanzar bolas de fuego. wassat
  3. +3
    24 diciembre 2023 08: 41
    El artículo es ciertamente interesante, pero nuestro desarrollo se quedó en los años 60. Volamos en cohetes del siglo pasado y aquí tenemos esas tecnologías. Con una economía tan liberal como la nuestra, tendríamos que lidiar con las “bolas”.
    1. +6
      24 diciembre 2023 09: 36
      Cita: fabricante de acero
      Sin duda el articulo es interesante

      ¡Artículo para la revista "Tecnología para la Juventud"! Por cierto, a finales del siglo pasado, durante el período de "dominio" de las revistas "Tecnología para la juventud", "Diseñador de modelos", "Tecnología y ciencia" e incluso "Técnico joven", artículos similares eran muy ¡populares y se publicaron con frecuencia!
      1. +8
        24 diciembre 2023 10: 45
        ¡Artículo para la revista "Tecnología para la Juventud"!
        No insultes una buena revista. Siempre fueron cuidadosos en la selección del material y ciertamente no habrían escrito sobre la radiación de plasma e/m. A menos, por supuesto, que el autor tenga en mente el alcance de la luz, pero no lo hace, porque escribe sobre la luz por separado.
      2. 0
        1 января 2024 21: 56
        En MT esto parecería de mala educación. Hay muchas convenciones, temas controvertidos e incluso algunos errores. Es el momento perfecto para que YouTube cautive a los lectores jóvenes. Aligera el lenguaje un poco y quedará perfecto.
    2. +2
      24 diciembre 2023 11: 56
      El artículo es ciertamente interesante, pero nuestros desarrollos se quedaron en los años 60.

      Para ser justos, esto no es del todo cierto, o mejor dicho, no es del todo cierto. Normalmente soy muy escéptico acerca de nuestros logros técnicos, pero en el campo de los motores de plasma para naves espaciales lo estamos haciendo bastante bien (según nuestros estándares).
      El mismo SPD-290 y la serie 200 en general son dispositivos modernos, específicamente el 290 fue desarrollado recientemente para un remolcador nuclear. Estos son productos poderosos y, por cursi que pueda parecer, realmente no tienen análogos.

      La otra cara del problema es que el motor está listo y probado, pero con el remolcador...
    3. 0
      25 diciembre 2023 13: 40
      Volamos en cohetes del siglo pasado y aquí tenemos esas tecnologías.


      ¿Quienes somos? ¿Humanidad? Aceptar. ¡Ni siquiera el siglo pasado, sino el siglo pasado! El principio de la propulsión a chorro se conoce desde hace mucho tiempo. La tecnología del siglo XX hizo posible los viajes espaciales utilizando el principio de propulsión a chorro. Todos los cohetes existentes utilizan este principio. Aún no se ha encontrado nada nuevo. ¡Pobre de mí!
    4. 0
      8 января 2024 07: 52
      Mientras volamos en cohetes del siglo pasado, presten atención a más de un accidente en Estados Unidos, tantos de estos accidentes ya han ocurrido que no hay nada que escribir y ni siquiera habrá espacio para escribir un artículo. Puedes escribir un artículo completo sobre estos accidentes en los EE. UU., así que haz menos ruido sobre los accidentes, te ves gracioso.
  4. kpd
    +1
    24 diciembre 2023 10: 45
    La llama procedente de la combustión de combustible o pólvora no es plasma. El plasma es un gas ionizado.
    Además, el gas ionizado no afecta a los dieléctricos.
    1. +1
      24 diciembre 2023 15: 27
      Cita: kpd
      La llama procedente de la combustión de combustible o pólvora no es plasma.


      ¿Qué pensaste de esto: contagiar al autor? matón Incluso agregó una palabra inteligente: "plasma de baja temperatura" y adjuntó una foto del tanque enemigo))) Es cierto que este plasma de muy baja temperatura debería tener una temperatura de aproximadamente 10⁵ K, pero esto son nimiedades.
      1. +1
        25 diciembre 2023 12: 14
        Cita: BORMAN82
        Cita: kpd
        La llama procedente de la combustión de combustible o pólvora no es plasma.


        ¿Qué pensaste de esto: contagiar al autor? matón Incluso agregó una palabra inteligente: "plasma de baja temperatura" y adjuntó una foto del tanque enemigo))) Es cierto que este plasma de muy baja temperatura debería tener una temperatura de aproximadamente 10⁵ K, pero esto son nimiedades.


        La ionosfera terrestre también contiene electrones e iones libres, por lo que no transmite ondas de radio largas... Pero su temperatura está lejos de los cien mil grados. Porque la temperatura es un valor medio. Incluso si hace menos de mil grados, hay partículas de alta energía en el gas. No hay necesidad de ser inteligente, especialmente si no entiendes nada... riendo
    2. 0
      1 января 2024 22: 26
      Últimamente, el sitio se ha llenado a menudo de artículos escritos por estudiantes pobres del departamento de filología. La gente no ha podido encontrar trabajo en su especialidad en los establecimientos de comida rápida, por eso están probando el bolígrafo. Simplemente no caigamos nosotros mismos boca abajo en el suelo. El plasma, como uno de los decenas de posibles estados agregados de la materia, tiene una definición clara y no siempre tiene que ser un gas. Algunos metales, bajo ciertas condiciones, al ser líquidos, representan un plasma, cuando los electrones están separados y los núcleos están separados. No describiré lo que hacen los físicos en sus laboratorios, porque no vale la pena considerar la extracción de núcleos de material enfriado a unos pocos grados Kelvin con campos magnéticos superfuertes o radiación láser, porque estas no son las condiciones que se encuentran en el campo de batalla.
      No nos rebajemos al nivel de algunos autores y sigamos siendo amigos de la física. El gas ionizado es una sustancia bastante activa, y químicamente también, por lo que influye y afecta a todo aquello con lo que puede interactuar. Por ejemplo, en la fabricación de microelectrónica, algunos aditivos se inyectan en el sustrato mientras está en estado de plasma. También vale la pena recordar que a temperaturas superiores a 3000 C. una molécula de hidrógeno puede desintegrarse en hidrógeno atómico, y éste es un truco sucio químicamente muy activo. Pero al protón no le importan las propiedades de conductividad del material; al igual que una partícula cuántica, no le importa el tamaño de la banda prohibida del electrón en el material.
  5. +1
    24 diciembre 2023 11: 52
    ¡Gracias por el interesante artículo!
    Los aviones hipersónicos modernos supuestamente pueden comunicarse y realizar búsquedas.

    Teniendo en cuenta que la ionosfera (de hecho, es plasma) puede ser superada por ondas de radio de onda larga, no me sorprendería que los problemas de comunicación con tales dispositivos también se resolvieran a través de ellas.
    Tecnologías espaciales

    Además de los motores de plasma clásicos, existe VASIMR, que utiliza un principio mucho más interesante. Me pregunto si estamos desarrollando análogos.
    1. +1
      24 diciembre 2023 17: 16
      Teniendo en cuenta que la ionosfera (en realidad es plasma) puede ser superada por largas ondas de radio.
      Exactamente lo contrario. Las ondas de radio de microondas penetran bastante bien la ionosfera.
  6. +2
    24 diciembre 2023 12: 22
    Sin embargo, los países líderes continúan las investigaciones y el trabajo necesarios sobre las llamadas armas. nuevos principios físicos.

    De nuevo estos misteriosos “nuevos principios físicos”. Todavía estoy esperando que uno de los autores locales haga feliz a la audiencia con al menos una breve lista de estos "nuevos principios físicos" y aquellas ramas de la física donde se aplican estos principios, porque la física del plasma se basa exclusivamente en lo antiguo. principios bien conocidos. E incluso al estudiar el quinto estado de la materia, el plasma de quarks y gluones, y el sexto, el gas hadrón, los físicos utilizan principios ya conocidos.
    1. +1
      25 diciembre 2023 13: 34
      Todavía estoy esperando que uno de los autores locales haga feliz a la audiencia con al menos una breve lista de estos "nuevos principios físicos" y aquellas ramas de la física donde se aplican estos principios.

      ¡Así que estamos hablando de armas basadas en estos mismos principios físicos “nuevos/viejos”! Para la física los principios son viejos, ¡pero para los armeros son nuevos! ¡Algo como esto!
  7. +2
    25 diciembre 2023 17: 19
    Como graduado de E-8 Baumanki ("Dispositivos de plasma y iones de plasma para aplicaciones espaciales") puedo decir que el artículo es extremadamente vacío.
    La llama es extremadamente inadecuada como muestra de plasma: la temperatura es baja y, en consecuencia, la conductividad eléctrica es extremadamente baja.
    El motor Hall de la imagen de la NASA es una solución técnica desarrollada por los estadounidenses en la Oficina de Diseño Fakel de Kaliningrado. Sería más correcto decir que OKB Fakel ordenó el desarrollo de soluciones en KhAI, Jarkov.
    Y gracias a los esfuerzos comunes de ambos, todo se fusionó primero en América, luego en Europa, algo fue a Japón.
    De todo mi trabajo en OKB Fakel, otro instituto de investigación espacial, recomiendo encarecidamente hacer "cara a la mesa" con regularidad a los líderes espaciales si queremos obtener resultados.
    Ahora trabajo en una empresa privada y disfruto mucho de que la solución a los problemas más difíciles se confíe a los mejores especialistas y se les solicite estrictamente (!) el resultado.
    Aquí no hay multitudes de bastardos que se destinan todos los recursos a sí mismos y eventualmente llegan a algún tipo de pornografía... y dicen: "Pero necesito más recursos adicionales para obtener resultados".
    Aquí vale la pena, por ejemplo, en el Instituto de Investigación de Medidas Físicas (Penza) preguntar quién era Mikhail Fedorovich.
    Fue tan raro con este estilo desde 1968 hasta 2011.
  8. 0
    28 diciembre 2023 08: 42
    ¿Cuándo aprenderemos a arrojar coágulos de plasma?
    1. 0
      1 января 2024 22: 35
      El plasma es extremadamente activo químicamente. Además, el aire húmedo, frío y sucio será bueno para eliminar energía del plasma. El plasma ya es bueno directamente al objetivo. Allí mostrará sus maravillosas propiedades.
    2. 0
      1 января 2024 22: 41
      El plasma es extremadamente activo químicamente. Además, el aire húmedo, frío y sucio será bueno para eliminar energía del plasma. El plasma ya es bueno directamente al objetivo. Allí mostrará sus maravillosas propiedades.
  9. 0
    8 archivo 2024 14: 00
    Také existuje iontový motor: Iontový motor je jedna z možných pohonných jednotek kosmických lodí. Pracuje na principu akce a reakce k čemuž využívá paprsek iontů urychlených na rychlosti v řádu desítek km/s. Tím dosahuje vysokýspecifický impulz ve srovnání s chemickými raketami ať už na tuhá nebo kapalná paliva.
    Nejjednodušším typem iontového motoru je elektrostatický iontový motor v němž jsou kladné ionty těžkého inertního plynu argonu nebo páry rtuti urychlovány rozdílem elektrického potenciálu elektrodami ve tva ru mřížky. Za výstupní tryskou jsou ionty neutralizovány elektronovým dělem pro zachování celkové elektrické neutrality motoru.
    K výhodám iontového pohonu patří to, že jako zdroj energie se nevyužívá chemických reakcí paliva, nýbrž elektrické energie, kterou lze získat ze solárních článků nebo radioizotopového termoelekt rického generátoru. Nezvyšuje se tak hmotnost motoru a váha paliva tak tvoří menší část celkové hmotnosti pohonné jednotky.
  10. 0
    12 marzo 2024 12: 59
    Harían bolas de fuego de bolsillo y armarían a los soldados de infantería. Sería genial dispararles a los enemigos con una honda. Y puedes moler tonterías con tu lengua durante al menos cuarenta y cinco años.