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.
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