BLK "פרסבת": איך פועלת חרב הלייזר הרוסית?

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

מאז הקמתם, הלייזרים נתפסו ככלי נשק עם פוטנציאל לחולל מהפכה בקרב. מאז אמצע המאה ה-20, הלייזרים הפכו לחלק בלתי נפרד מסרטי מדע בדיוני, כלי נשק של חיילי על וספינות בין-כוכביות.

עם זאת, כפי שקורה לא פעם בפועל, הפיתוח של לייזרים בעלי הספק גבוה נתקל בקשיים טכניים גדולים, שהובילו לכך שעד כה הפכה הנישה העיקרית של הלייזרים הצבאיים לשימושם במערכות סיור, כוונה ויעוד מטרות. עם זאת, העבודה על יצירת לייזרים קרביים במדינות המובילות בעולם כמעט ולא פסקה, תוכניות ליצירת דורות חדשים של נשק לייזר החליפו זה את זה.

מוקדם יותר בדקנו חלק מהשלבים בפיתוח הלייזרים ויצירת נשק לייזר וכן את שלבי הפיתוח והמצב הנוכחי ביצירת נשק לייזר לחיל האוויר, נשק לייזר לכוחות היבשה והגנה אווירית., נשק לייזר לחיל הים. נכון לעכשיו, עוצמת התכניות ליצירת נשק לייזר במדינות שונות היא כה גבוהה, עד שכבר אין ספק שהם יופיעו בקרוב בשדה הקרב. וזה לא יהיה קל להגן על עצמך מפני נשק לייזר כמו שאנשים חושבים, לפחות זה בהחלט לא יהיה אפשרי לעשות עם כסף.

אם תסתכל מקרוב על הפיתוח של נשק לייזר במדינות זרות, תבחין שרוב מערכות הלייזר המודרניות המוצעות מיושמות על בסיס סיבים ולייזרים מוצקים. יתרה מכך, לרוב, מערכות לייזר אלו מיועדות לפתור בעיות טקטיות. הספק התפוקה שלהם נע כיום בין 10 קילוואט ל-100 קילוואט, אך בעתיד ניתן להגדיל אותו ל-300-500 קילוואט. ברוסיה, אין כמעט מידע על העבודה על יצירת לייזרים קרביים ברמה טקטית; נדבר על הסיבות למה זה קורה להלן.

ב-1 במרץ 2018, נשיא רוסיה ולדימיר פוטין, במהלך הודעתו לאסיפה הפדרלית, יחד עם מספר מערכות נשק פורצות דרך אחרות, הכריז על מתחם הלחימה הלייזר פרסווט (BLK), שגודלו וייעודו מרמזים השימוש בו לפתרון בעיות אסטרטגיות.

מתחם פרסבת מוקף בצעיף של סוד. המאפיינים של סוגים חדשים אחרים של כלי נשק (מתחמים "פגיון", "אוונגרד", "זרקון", "פוסידון") הושמעו במידה זו או אחרת, מה שמאפשר לנו לשפוט באופן חלקי את מטרתם ויעילותם. יחד עם זאת, לא נמסר מידע ספציפי על מתחם הלייזר פרסבת: לא סוג הלייזר המותקן ולא מקור האנרגיה שלו. בהתאם לכך, אין מידע על יכולתו של המתחם, אשר, בתורו, אינו מאפשר לנו להבין את יכולותיו האמיתיות ואת המטרות והיעדים שנקבעו לו.

קרינת לייזר יכולה להתקבל בעשרות, אולי אפילו מאות דרכים. אז איזו שיטה להשגת קרינת לייזר מיושמת ב-BLK הרוסי החדש "פרסבט"? כדי לענות על השאלה, נשקול גרסאות שונות של פרסבת BLK ונעריך את מידת ההסתברות ליישומם.

המידע להלן הוא הנחות המחבר המבוססות על מידע ממקורות פתוחים שפורסמו באינטרנט.

BLK "פרסבת". ביצוע מספר 1. לייזרים סיבים, מצב מוצק ונוזל

כפי שהוזכר לעיל, המגמה העיקרית ביצירת נשק לייזר היא פיתוח מתחמים המבוססים על סיבים אופטיים.למה זה קורה? מכיוון שקל להתאים את העוצמה של מתקני לייזר המבוססים על לייזרים סיבים. באמצעות חבילת מודולים של 5-10 קילוואט, השג קרינה במוצא עם הספק של 50-100 קילוואט.

האם ניתן ליישם את פרסבת BLK על בסיס טכנולוגיות אלו? סביר מאוד שלא. הסיבה העיקרית לכך היא שבמהלך שנות הפרסטרויקה "ברח" מרוסיה המפתח המוביל של לייזרים סיבים, האיגוד המדעי והטכני IRE-Polyus, שעל בסיסו הוקם התאגיד הטרנס-לאומי IPG Photonics Corporation. בארה"ב וכיום היא המובילה בעולם בתעשייה. לייזרים סיבים בעלי הספק גבוה. עסקים בינלאומיים ומקום הרישום העיקרי של IPG Photonics Corporation מרמזים על ציות קפדני לחקיקה האמריקאית, אשר בהינתן המצב הפוליטי הנוכחי, אינה מרמזת על העברת טכנולוגיות קריטיות לרוסיה, הכוללות, כמובן, טכנולוגיות ליצירת לייזרים כוח.

האם ניתן לפתח לייזרים סיבים ברוסיה על ידי ארגונים אחרים? אולי, אבל לא סביר, או בעוד אלו מוצרים בעלי הספק נמוך. לייזרים סיבים הם מוצר מסחרי רווחי; לכן, היעדרם של לייזרים סיבים ביתיים בעלי הספק גבוה בשוק מעיד ככל הנראה על היעדרם בפועל.

המצב דומה עם לייזרים במצב מוצק. יש להניח שקשה יותר ליישם פתרון אצווה מביניהם, בכל זאת אפשרי, ובמדינות זרות זהו הפתרון השני הכי נפוץ אחרי לייזרים סיבים. לא נמצא מידע על לייזרים תעשייתיים בעלי הספק גבוה מתוצרת רוסיה. העבודה על לייזרים במצב מוצק מתבצעת במכון לחקר פיזיקת הלייזר RFNC-VNIIEF (ILFI), כך שבאופן תיאורטי ניתן להתקין לייזר מוצק ב-Persvet BLK, אך בפועל זה לא סביר, שכן מלכתחילה סביר להניח שיופיעו דוגמאות קומפקטיות יותר של נשק לייזר או מתקנים ניסיוניים.

יש עוד פחות מידע על לייזרים נוזליים, למרות שיש מידע שפותח לייזר לוחמה נוזלי (האם הוא פותח, אבל האם הוא נדחה?) בארה"ב במסגרת תוכנית HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Defense מערכת המבוססת על לייזר נוזלי בעל אנרגיה גבוהה"). יש להניח שללייזרים נוזליים יש יתרון ביכולת לקרר, אך יעילות (יעילות) נמוכה יותר בהשוואה ללייזרים במצב מוצק.

בשנת 2017 הופיע מידע על הצבת מכון המחקר פוליוס של מכרז לחלק בלתי נפרד מעבודות המחקר (מו"פ), שמטרתו ליצור מתחם לייזר נייד ללחימה בכלי טיס בלתי מאוישים קטנים (מל"טים) בשעות היום. תנאי דמדומים. המתחם צריך להיות מורכב ממערכת מעקב ובניית מסלולי טיסה למטרה, המספקים ייעוד מטרה למערכת ההנחיה של קרינת לייזר, שמקורה יהיה לייזר נוזלי. מעניינת הדרישה המפורטת בהצהרת העבודה על יצירת לייזר נוזלי, ובמקביל הדרישה להימצאות לייזר כוח סיב במתחם. או שמדובר בטעות הדפסה, או שפותח (פותח) סוג חדש של לייזר סיב עם תווך פעיל נוזלי בסיב, המשלב את היתרונות של לייזר נוזלי מבחינת נוחות הקירור ולייזר סיבים בשילוב פולט חבילות.

היתרונות העיקריים של לייזרים סיבים, מצב מוצק ונוזל הם הקומפקטיות שלהם, האפשרות להגדלת הכוח אצווה וקלות השילוב בסוגים שונים של כלי נשק. כל זה בניגוד ללייזר BLK "פרסבת", שפותח בבירור לא כמודול אוניברסלי, אלא כפתרון שנעשה "עם מטרה אחת, על פי קונספט יחיד". לכן, ניתן להעריך את ההסתברות ליישום BLK "פרסבת" בגרסה מס' 1 המבוססת על לייזרים סיבים, מצב מוצק ונוזל כנמוכה.

BLK "פרסבת". ביצוע מספר 2. לייזר גז דינמי וכימי

לייזר גז דינמי וכימי יכול להיחשב כפתרון מיושן. החיסרון העיקרי שלהם הוא הצורך במספר רב של רכיבים מתכלים הדרושים לשמירה על התגובה, מה שמבטיח את קבלת קרינת הלייזר. עם זאת, הלייזרים הכימיים היו אלה שפותחו ביותר בהתפתחות שנות ה-70-80 של המאה העשרים.

ככל הנראה, לראשונה הושגו בברית המועצות ובארה ב עוצמת קרינה רציפה מעל 1 מגה וואט בלייזרים דינמיים בגז, שהפעלתם מבוססת על קירור אדיאבטי של מסות גז מחוממות הנעות במהירות על-קולית.

בברית המועצות, מאז אמצע שנות ה-70 של המאה ה-20, פותח קומפלקס לייזר מוטס A-60 על בסיס מטוס ה-Il-76MD, ככל הנראה חמוש בלייזר RD0600 או אנלוגי שלו. בתחילה, המתחם נועד להילחם בבלונים סחפים אוטומטיים. כנשק, היה אמור להיות מותקן לייזר CO-דינמי גז מתמשך בדרגת מגוואט שפותח על ידי לשכת העיצוב Khimavtomatika (KBKhA). במסגרת הבדיקות, נוצרה משפחה של דגימות ספסל GDT עם הספק קרינה בין 10 ל-600 קילוואט. החסרונות של ה-GDT הם אורך גל הקרינה הארוך של 10.6 מיקרומטר, המספק סטיית עקיפה גבוהה של קרן הלייזר.

כוחות קרינה גבוהים עוד יותר הושגו עם לייזרים כימיים המבוססים על דאוטריום פלואוריד ועם לייזרים חמצן-יוד (יוד) (COILs). בפרט, במסגרת תוכנית יוזמת ההגנה האסטרטגית (SDI) בארה"ב, נוצר לייזר כימי המבוסס על דאוטריום פלואוריד בהספק של מספר מגה וואט; במסגרת ההגנה הלאומית נגד טילים בליסטיים של ארה"ב (NMD) תוכנית, מתחם התעופה Boeing ABL (AirBorne Laser) עם לייזר חמצן-יוד בהספק בסדר גודל של 1 מגה וואט.

VNIIEF יצרה ובדקה את הלייזר הכימי הדופק החזק ביותר בעולם לתגובה של פלואור עם מימן (דוטריום), פיתחה לייזר פועם חוזר ונשנה עם אנרגיית קרינה של מספר קילו ג'יי לפולס, קצב חזרת דופק של 1-4 הרץ ו- סטיית קרינה קרובה לגבול הדיפרקציה ויעילות של כ-70% (הגבוהה שהושגה בלייזרים).

בתקופה שבין 1985 ל-2005. לייזרים פותחו על תגובת לא שרשרת של פלואור עם מימן (דאוטריום), כאשר הגופרית הקספלואוריד SF6, המתנתקת בפריקה חשמלית (לייזר פוטו-דיסוציאציה?), שימשה כחומר המכיל פלואור. כדי להבטיח הפעלה ארוכת טווח ובטוחה של הלייזר במצב דופק חוזר ונשנה, נוצרו מתקנים עם מחזור סגור של שינוי תערובת העבודה. מוצגת האפשרות לקבל סטיית קרינה קרובה לגבול העקיפה, קצב חזרת דופק של עד 1200 הרץ והספק קרינה ממוצע של כמה מאות וואט.

ללייזרים גז דינמיים וכימיים יש חיסרון משמעותי, ברוב הפתרונות יש צורך להקפיד על חידוש מלאי ה"תחמושת", המורכב לרוב ממרכיבים יקרים ורעילים. כמו כן יש צורך לנקות את גזי הפליטה הנובעים מהפעלת הלייזר. באופן כללי, קשה לקרוא ללייזרים גז דינמיים וכימיים פתרון יעיל, ולכן רוב המדינות עברו לפיתוח של לייזרים סיבים, מצב מוצק ונוזל.

אם אנחנו מדברים על לייזר המבוסס על תגובת לא שרשרת של פלואור עם דאוטריום, מתנתקת בפריקה חשמלית, עם מחזור סגור של שינוי תערובת העבודה, אז בשנת 2005 הושגו הספקים של כ-100 קילוואט, לא סביר שבמהלך הפעם ניתן היה להביא אותם לרמת מגה וואט.

לגבי BLK "פרסבת", נושא התקנת לייזר גז-דינמי וכימי עליו שנוי במחלוקת למדי. מצד אחד, יש התפתחויות משמעותיות ברוסיה בלייזרים אלו. באינטרנט הופיע מידע על פיתוח גרסה משופרת של מתחם התעופה A 60 - A 60M עם לייזר 1 MW.עוד נאמר על הצבת מתחם "פרסבת" על נושאת מטוסים ", שעשוי להיות הצד השני של אותה מדליה. כלומר, בהתחלה יכלו ליצור מכלול קרקעי חזק יותר המבוסס על לייזר גז-דינמי או כימי, וכעת, בעקבות המסלול, להתקין אותו על נושאת מטוסים.

יצירת "פרסבט" בוצעה על ידי מומחים של המרכז הגרעיני בסרוב, במרכז הגרעיני הפדרלי הרוסי - מכון המחקר הכל-רוסי לפיזיקה ניסויית (RFNC-VNIIEF), במכון לחקר פיזיקת הלייזר שהוזכר כבר, אשר, בין היתר, מפתחת לייזרים דינמיים גז וחמצן-יוד …

מצד שני, מה שיגידו, לייזרים גז דינמיים וכימיים הם פתרונות טכניים מיושנים. בנוסף, מידע פעיל מסתובב על הימצאות מקור אנרגיה גרעיני ב-Peresvet BLK להנעת הלייזר, ובסרוב עוסקים יותר ביצירת טכנולוגיות פורצות דרך עדכניות, הקשורות לרוב באנרגיה גרעינית.

בהתבסס על האמור לעיל, ניתן להניח כי ניתן להעריך את ההסתברות ליישום פרסבת BLK בביצוע מס' 2 על בסיס לייזרים גז דינמיים וכימיים כבינונית

לייזרים שאובים גרעיניים

בסוף שנות ה-60 החלה עבודה בברית המועצות על יצירת לייזרים נשאבים גרעיניים בעלי הספק גבוה. בתחילה, מומחים מ-VNIIEF, I. A. E. קורצ'טוב ומכון המחקר לפיזיקה גרעינית, אוניברסיטת מוסקבה. אחר כך הצטרפו אליהם מדענים מ-MEPhI, VNIITF, IPPE ומרכזים אחרים. בשנת 1972, VNIIEF הלהיב תערובת של הליום וקסנון עם שברי ביקוע אורניום באמצעות כור פועם VIR 2.

בשנים 1974-1976. ניסויים מבוצעים בכור TIBR-1M, שבו הספק קרינת הלייזר היה כ-1-2 קילוואט. בשנת 1975, על בסיס הכור הפועם VIR-2 פותח מתקן לייזר דו-ערוצי LUNA-2, שעדיין פעל בשנת 2005, וייתכן שהוא עדיין פועל. בשנת 1985 נשאב לייזר ניאון לראשונה בעולם במתקן LUNA-2M.

בתחילת שנות ה-80, מדענים של VNIIEF, כדי ליצור אלמנט לייזר גרעיני הפועל במצב רציף, פיתחו וייצרו מודול לייזר בעל 4 ערוצים LM-4. המערכת מתרגשת על ידי שטף נויטרונים מכור BIGR. משך ההפקה נקבע על פי משך דופק ההקרנה של הכור. לראשונה בעולם הודגם בפועל לייזר cw בלייזרים שאובים גרעיניים, והוכחה יעילות שיטת מחזור הגז הרוחבי. הספק קרינת הלייזר היה כ-100 וואט.

בשנת 2001 שודרגה יחידת ה-LM-4 וקיבלה את הכינוי LM-4M / BIGR. פעולתו של מכשיר לייזר גרעיני רב-אלמנטים במצב רציף הוכחה לאחר 7 שנות שימור של המתקן ללא החלפת אלמנטים אופטיים ודלק. מתקן LM-4 יכול להיחשב כאב טיפוס של כור לייזר (RL), בעל כל האיכויות שלו, למעט האפשרות של תגובת שרשרת גרעינית המקיימת את עצמה.

בשנת 2007, במקום מודול LM-4, הופעל מודול הלייזר בעל שמונה הערוצים LM-8, בו ניתנה תוספת רציפה של ארבעה ושני ערוצי לייזר.

כור לייזר הוא מכשיר אוטונומי המשלב את הפונקציות של מערכת לייזר וכור גרעיני. האזור הפעיל של כור לייזר הוא קבוצה של מספר מסוים של תאי לייזר הממוקמים בצורה מסוימת במטריצת מנחה נויטרונים. מספר תאי הלייזר יכול לנוע בין מאות לכמה אלפים. כמות האורניום הכוללת נעה בין 5-7 ק"ג ל-40-70 ק"ג, מידות ליניאריות 2-5 מ'.

ב-VNIIEF בוצעו הערכות ראשוניות לפרמטרים האנרגטיים, גרעיניים-פיזיקליים, טכניים ותפעוליים העיקריים של גרסאות שונות של כורי לייזר עם הספק לייזר מ-100 קילוואט ומעלה, הפועלים משברירי שנייה עד למצב רציף.שקלנו כורי לייזר עם הצטברות חום בליבת הכור בשיגורים, שמשך הזמן מוגבל בחימום המותר של הליבה (מכ"ם קיבולת חום) ומכ"ם רציף עם סילוק אנרגיה תרמית מחוץ לליבה.

ככל הנראה, כור לייזר עם הספק לייזר בסדר גודל של 1 MW אמור להכיל כ-3000 תאי לייזר.

ברוסיה, עבודה אינטנסיבית על לייזרים שאובים גרעיניים בוצעה לא רק ב-VNIIEF, אלא גם במפעל המאוחד של המדינה הפדרלית "המרכז המדעי הממלכתי של הפדרציה הרוסית - המכון לפיזיקה והנדסת חשמל על שם A. I. Leipunsky", כפי שמעיד על ידי הפטנט RU 2502140 ליצירת "התקנת כור-לייזר עם שאיבה ישירה על ידי שברי ביקוע".

מומחים של מרכז המחקר הממלכתי של הפדרציה הרוסית IPPE פיתחו מודל אנרגיה של מערכת כור-לייזר פעימה - מגבר קוונטי אופטי הנשאב גרעיני (OKUYAN).

נזכר בהצהרה של סגן שר ההגנה של רוסיה יורי בוריסוב בראיון בשנה שעברה לעיתון קרסניה זבזדה ("נכנסו לשירות מערכות לייזר המאפשרות לפרק אויב פוטנציאלי מנשקו ולפגוע בכל אותם חפצים המשמשים מטרה עבור קרן הלייזר של מערכת זו. מדעני הגרעין שלנו למדו לרכז את האנרגיה הדרושה כדי להביס את הנשק המקביל של האויב באופן מעשי ברגעים, תוך שברירי שנייה "), אנו יכולים לומר שה-Persvet BLK מצויד לא בקטנה קטנה. כור גרעיני בגודל שמזין את הלייזר בחשמל, אך עם כור לייזר, בו אנרגיית הביקוע מומרת ישירות לקרינת לייזר.

ספק מעורר רק ההצעה האמורה להעלות את פרסבת BLK על המטוס. לא משנה איך אתה מבטיח את אמינות המטוס המוביל, תמיד קיים סיכון של תאונה והתרסקות מטוס עם פיזור לאחר מכן של חומרים רדיואקטיביים. עם זאת, ייתכן שיש דרכים למנוע התפשטות חומרים רדיואקטיביים בעת נפילת הנשא. כן, וכבר יש לנו כור מעופף בטיל שיוט, הפטרל.

בהתבסס על האמור לעיל, ניתן להניח שניתן להעריך את ההסתברות ליישום של פרסבת BLK בגרסה 3 על בסיס לייזר שאוב גרעיני כגבוהה

לא ידוע אם הלייזר המותקן דופק או מתמשך. במקרה השני, זמן הפעולה הרציפה של הלייזר וההפסקות שיש לבצע בין מצבי הפעולה מוטלים בספק. יש לקוות שלפרסבת BLK יש כור לייזר רציף, שזמן ההפעלה שלו מוגבל רק על ידי אספקת קירור, או לא מוגבל אם הקירור מסופק בדרך אחרת.

במקרה זה, ניתן להעריך את ההספק האופטי של ה-Peresvet BLK בטווח של 1-3 MW עם סיכוי לגדול ל-5-10 MW. בקושי אפשר לפגוע בראש נפץ גרעיני אפילו בלייזר כזה, אבל כלי טיס, כולל כלי טיס בלתי מאויש, או טיל שיוט זה די. אפשר גם להבטיח תבוסה של כמעט כל חללית לא מוגנת במסלולים נמוכים, ואולי לפגוע באלמנטים הרגישים של חללית במסלולים גבוהים יותר.

לפיכך, המטרה הראשונה של ה-Peresvet BLK עשויה להיות האלמנטים האופטיים הרגישים של לווייני האזהרה מפני מתקפת טילים של ארה"ב, שיכולים לשמש כאלמנט הגנה מפני טילים במקרה של מתקפת פתע בארה"ב.

מסקנות

כפי שאמרנו בתחילת המאמר, יש מספר רב למדי של דרכים להשיג קרינת לייזר. בנוסף לאלו שנדונו לעיל, ישנם סוגים נוספים של לייזרים שניתן להשתמש בהם ביעילות בענייני צבא, למשל, לייזר אלקטרונים חופשי, בו ניתן לשנות את אורך הגל בטווח רחב עד לקרינת רנטגן רכה. ואשר פשוט צריך הרבה אנרגיה חשמלית.שהונפקו על ידי כור גרעיני קטן. לייזר כזה מפותח באופן פעיל לטובת הצי האמריקני. עם זאת, השימוש בלייזר אלקטרוני חופשי ב-Peresvet BLK אינו סביר, מכיוון שכרגע אין כמעט מידע על פיתוח לייזרים מסוג זה ברוסיה, מלבד השתתפות ברוסיה בתוכנית של האירופי ללא רנטגן. לייזר אלקטרוני.

יש להבין כי הערכת הסבירות לשימוש בפתרון זה או אחר בבל ק פרסבת ניתנת באופן מותנה למדי: הימצאותו של מידע עקיף בלבד המתקבל ממקורות פתוחים אינה מאפשרת לגבש מסקנות ברמת מהימנות גבוהה.