منذ نشأتها ، أصبح يُنظر إلى الليزر على أنه أسلحة يمكنها إحداث ثورة في القتال. منذ منتصف القرن العشرين ، أصبح الليزر جزءًا لا يتجزأ من أفلام الخيال العلمي ، وأسلحة الجنود الخارقين والسفن بين النجوم.
ومع ذلك ، كما هو الحال في كثير من الأحيان في الممارسة العملية ، واجه تطوير الليزر عالي الطاقة صعوبات تقنية كبيرة ، مما أدى إلى حقيقة أن المكانة الرئيسية لليزر العسكري أصبحت حتى الآن استخدامها في أنظمة الاستطلاع والتصويب وتحديد الأهداف. ومع ذلك ، فإن العمل على إنشاء الليزر القتالي في البلدان الرائدة في العالم لم يتوقف عمليًا ، فقد حلت برامج إنشاء أجيال جديدة من أسلحة الليزر محل بعضها البعض.
في وقت سابق ، قمنا بفحص بعض مراحل تطوير الليزر وإنشاء أسلحة الليزر ، وكذلك مراحل التطوير والوضع الحالي في صناعة أسلحة الليزر للقوات الجوية ، وأسلحة الليزر للقوات البرية والدفاع الجوي. ، أسلحة الليزر للبحرية. في الوقت الحالي ، فإن كثافة برامج إنشاء أسلحة الليزر في بلدان مختلفة عالية جدًا لدرجة أنه لم يعد هناك شك في أنها ستظهر قريبًا في ساحة المعركة. ولن يكون من السهل حماية نفسك من أسلحة الليزر كما يعتقد البعض ، على الأقل بالتأكيد لن يكون من الممكن فعل ذلك بالفضة.
إذا نظرت عن كثب إلى تطوير أسلحة الليزر في البلدان الأجنبية ، ستلاحظ أن معظم أنظمة الليزر الحديثة المقترحة يتم تنفيذها على أساس الليزرات الليفية وذات الحالة الصلبة. علاوة على ذلك ، بالنسبة للجزء الأكبر ، تم تصميم أنظمة الليزر هذه لحل المشكلات التكتيكية. تتراوح طاقتها الإنتاجية حاليًا من 10 كيلوواط إلى 100 كيلو واط ، ولكن يمكن زيادتها في المستقبل إلى 300-500 كيلو واط. في روسيا ، لا توجد معلومات عمليًا حول العمل على إنشاء ليزر قتالي تكتيكي ، سنتحدث عن أسباب حدوث ذلك أدناه.
في 1 مارس 2018 ، أعلن الرئيس الروسي فلاديمير بوتين ، في سياق رسالته إلى الجمعية الفيدرالية ، جنبًا إلى جنب مع عدد من أنظمة الأسلحة المتطورة الأخرى ، عن مجمع بيريسفيت القتالي بالليزر (BLK) ، والذي يشير الحجم والغرض المقصود منه إلى استخدامه لحل المهام الاستراتيجية.
مجمع بيرسفيت محاط بحجاب من السرية. تم التعبير عن خصائص أحدث أنواع الأسلحة الأخرى (مجمعات Dagger و Avangard و Zircon و Poseidon) بدرجة أو بأخرى ، مما يجعل من الممكن جزئيًا الحكم على الغرض منها وفعاليتها. في الوقت نفسه ، لم يتم توفير معلومات محددة عن مجمع Peresvet لليزر: لا نوع الليزر المثبت ولا مصدر الطاقة الخاص به. وعليه ، لا توجد معلومات عن سعة المجمع ، والتي بدورها لا تسمح لنا بفهم قدراتها الحقيقية والأهداف والغايات المحددة لها.
يمكن الحصول على إشعاع الليزر بعشرات ، وربما مئات الطرق. إذن ما هي طريقة الحصول على إشعاع الليزر المطبقة في أحدث جهاز روسي BLK "Peresvet"؟ للإجابة على السؤال ، سننظر في إصدارات مختلفة من Peresvet BLK ونقدر درجة احتمالية تنفيذها.
المعلومات الواردة أدناه هي افتراضات المؤلف بناءً على معلومات من مصادر مفتوحة منشورة على الإنترنت
BLK "Peresvet". رقم التنفيذ 1. الألياف والليزر ذو الحالة الصلبة والسائل
كما ذكر أعلاه ، فإن الاتجاه الرئيسي في إنشاء أسلحة الليزر هو تطوير المجمعات القائمة على الألياف البصرية. لماذا يحدث هذا؟ لأنه من السهل توسيع نطاق قوة تركيبات الليزر المعتمدة على الليزرات الليفية. باستخدام حزمة من وحدات 5-10 كيلوواط ، احصل على إشعاع 50-100 كيلو واط عند الخرج.
هل يمكن تطبيق Peresvet BLK على أساس هذه التقنيات؟ من المحتمل جدًا أنه ليس كذلك. والسبب الرئيسي لذلك هو أنه خلال سنوات البيريسترويكا ، "هرب" المطور الرئيسي لليزر الألياف ، الرابطة العلمية والتقنية IRE-Polyus ، من روسيا ، والتي على أساسها تم إنشاء شركة IPG Photonics Corporation عبر الوطنية ، وتسجيلها في الولايات المتحدة الأمريكية وهي الآن الشركة الرائدة عالميًا في صناعة الليزر الليفي عالي الطاقة. تعني الأعمال التجارية الدولية والمكان الرئيسي لتسجيل IPG Photonics Corporation امتثالها الصارم للتشريعات الأمريكية ، والتي ، نظرًا للوضع السياسي الحالي ، لا تعني نقل التقنيات الهامة إلى روسيا ، والتي تتضمن بالطبع تقنيات لإنشاء عالية- ليزر الطاقة.
هل يمكن تطوير ليزرات الألياف في روسيا بواسطة منظمات أخرى؟ ربما ، ولكن من غير المحتمل ، أو في حين أن هذه هي منتجات منخفضة الطاقة. تعتبر الليزرات الليفية منتجًا تجاريًا مربحًا ؛ لذلك ، فإن عدم وجود ليزر ليفي محلي عالي الطاقة في السوق يشير على الأرجح إلى غيابها الفعلي.
الوضع مشابه لليزر الحالة الصلبة. من المفترض ، من بين هؤلاء ، أنه من الصعب تنفيذ حل دفعي ؛ ومع ذلك ، فمن الممكن ، وفي البلدان الأجنبية هذا هو الحل الثاني الأكثر انتشارًا بعد ليزر الألياف. لا يمكن العثور على معلومات عن ليزر الحالة الصلبة الصناعية عالية الطاقة المصنوعة في روسيا. يتم تنفيذ العمل على ليزر الحالة الصلبة في معهد أبحاث فيزياء الليزر RFNC-VNIIEF (ILFI) ، لذلك من الناحية النظرية يمكن تركيب ليزر الحالة الصلبة في Peresvet BLK ، ولكن من الناحية العملية هذا غير محتمل ، لأنه في البداية من المرجح أن تظهر عينات أكثر إحكاما من أسلحة الليزر أو منشآت تجريبية.
هناك معلومات أقل عن الليزر السائل ، على الرغم من وجود معلومات تفيد بأنه يتم تطوير ليزر حرب سائل (هل تم تطويره ، ولكن هل تم رفضه؟) في الولايات المتحدة كجزء من برنامج HELLADS (نظام دفاع منطقة الليزر السائل عالي الطاقة ، "نظام دفاع يعتمد على ليزر سائل عالي الطاقة"). يفترض أن الليزر السائل يتميز بقدرته على التبريد ، ولكن كفاءة (كفاءة) أقل مقارنة بليزرات الحالة الصلبة.
في عام 2017 ، ظهرت معلومات حول وضع معهد Polyus للأبحاث في مناقصة لجزء لا يتجزأ من العمل البحثي (R & D) ، والغرض منه هو إنشاء مجمع ليزر متنقل لمكافحة المركبات الجوية الصغيرة غير المأهولة (UAVs) في ظروف النهار والشفق. يجب أن يتكون المجمع من نظام تتبع وإنشاء مسارات طيران مستهدفة ، مما يوفر تعيينًا مستهدفًا لنظام توجيه إشعاع الليزر ، والذي سيكون مصدره الليزر السائل. المهم هو المطلب المحدد في بيان العمل على إنشاء ليزر سائل ، وفي نفس الوقت شرط وجود ليزر ليفي للطاقة في المجمع. إما أنه خطأ مطبعي ، أو تم تطوير (تطوير) نوع جديد من الليزر الليفي مع وسيط نشط سائل في الألياف ، والذي يجمع بين مزايا الليزر السائل من حيث سهولة التبريد وألياف الليزر في الجمع بين الباعث الحزم.
تتمثل المزايا الرئيسية لليزر الألياف والحالة الصلبة والسائلة في تماسكها وإمكانية زيادة الطاقة دفعة واحدة وسهولة الاندماج في فئات مختلفة من الأسلحة. كل هذا على عكس ليزر BLK "Peresvet" ، الذي تم تطويره بوضوح ليس كوحدة نمطية عالمية ، ولكن كحل مصنوع "لغرض واحد ، وفقًا لمفهوم واحد".لذلك ، يمكن تقييم احتمال تنفيذ BLK "Peresvet" في الإصدار رقم 1 على أساس الليزرات ذات الحالة الصلبة والليزر السائل على أنها منخفضة
BLK "Peresvet". رقم التنفيذ 2. الليزر الديناميكي الغازي والكيميائي
يمكن اعتبار الليزر الديناميكي والكيميائي للغاز حلاً قديمًا. عيبهم الرئيسي هو الحاجة إلى عدد كبير من المكونات الاستهلاكية المطلوبة للحفاظ على التفاعل ، مما يضمن تلقي إشعاع الليزر. ومع ذلك ، كان الليزر الكيميائي هو الأكثر تطورًا في تطور السبعينيات والثمانينيات من القرن العشرين.
على ما يبدو ، لأول مرة ، تم الحصول على قوى إشعاع مستمرة تزيد عن 1 ميغاواط في الاتحاد السوفياتي والولايات المتحدة على ليزر ديناميكي للغاز ، والذي يعتمد تشغيله على تبريد ثابت الحرارة لكتل الغاز المسخنة التي تتحرك بسرعة تفوق سرعة الصوت.
في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، منذ منتصف السبعينيات من القرن العشرين ، تم تطوير مجمع الليزر المحمول جوا A-60 على أساس طائرة Il-76MD ، والتي يُفترض أنها مسلحة بأشعة الليزر RD0600 أو نظيرها. في البداية ، كان الهدف من المجمع هو مكافحة بالونات الانجراف الآلي. كسلاح ، كان من المقرر تثبيت ليزر ثاني أكسيد الكربون المستمر الديناميكي للغاز من فئة ميغاواط تم تطويره بواسطة Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). كجزء من الاختبارات ، تم إنشاء عائلة من عينات مقاعد البدلاء GDT بقوة إشعاعية من 10 إلى 600 كيلو واط. تتمثل عيوب GDT في الطول الموجي للإشعاع الطويل البالغ 10.6 ميكرومتر ، والذي يوفر انحرافًا عاليًا لشعاع الليزر.
تم الحصول على قوى إشعاع أعلى باستخدام الليزر الكيميائي على أساس فلوريد الديوتيريوم ومع ليزر الأكسجين واليود (اليود) (COILs). على وجه الخصوص ، في إطار برنامج مبادرة الدفاع الاستراتيجي (SDI) في الولايات المتحدة ، تم إنشاء ليزر كيميائي يعتمد على فلوريد الديوتيريوم بقوة عدة ميغاوات ؛ في إطار الدفاع الوطني الأمريكي ضد الصواريخ الباليستية (NMD)) ، مجمع الطيران Boeing ABL (AirBorne Laser) مع ليزر الأكسجين واليود بقوة 1 ميغاواط.
ابتكر VNIIEF واختبر أقوى ليزر كيميائي نبضي في العالم على تفاعل الفلور مع الهيدروجين (الديوتيريوم) ، وطور ليزرًا نابضًا متكررًا بطاقة إشعاعية تبلغ عدة كيلوجول لكل نبضة ، ومعدل تكرار النبضات من 1-4 هرتز ، و تباعد إشعاعي قريب من حد الانعراج وكفاءة تبلغ حوالي 70٪ (أعلى نسبة تم تحقيقها لليزر).
في الفترة من 1985 إلى 2005. تم تطوير الليزر على التفاعل غير المتسلسل للفلور مع الهيدروجين (الديوتيريوم) ، حيث تم استخدام سادس فلوريد الكبريت SF6 كمادة تحتوي على الفلور ، ينفصل في التفريغ الكهربائي (ليزر التفكك الضوئي؟). لضمان التشغيل الآمن والطويل الأمد لليزر في وضع النبض المتكرر ، تم إنشاء تركيبات ذات دورة مغلقة لتغيير خليط العمل. يتم عرض إمكانية الحصول على انحراف إشعاعي قريب من حد الانعراج ، ومعدل تكرار النبضة يصل إلى 1200 هرتز ومتوسط قدرة إشعاعية تصل إلى عدة مئات من الواط.
الليزر الديناميكي الغازي والكيميائي له عيب كبير ، فمن الضروري في معظم الحلول ضمان تجديد مخزون "الذخيرة" ، والذي يتكون غالبًا من مكونات باهظة الثمن وسامة. من الضروري أيضًا تنظيف الغازات الناتجة الناتجة عن تشغيل الليزر. بشكل عام ، من الصعب وصف الليزر الديناميكي الغازي والليزر الكيميائي بأنه حل فعال ، وهذا هو السبب في أن معظم البلدان قد تحولت إلى تطوير الليزرات الليفية ذات الحالة الصلبة والسائلة.
إذا تحدثنا عن ليزر يعتمد على تفاعل غير متسلسل للفلور مع الديوتيريوم ، ينفصل في تفريغ كهربائي ، مع دورة مغلقة لتغيير خليط العمل ، ثم في عام 2005 تم الحصول على قوى بترتيب 100 كيلو وات ، فمن غير المحتمل أنه خلال هذا الوقت يمكن أن يصلوا إلى مستوى ميغاواط.
فيما يتعلق بـ Peresvet BLK ، فإن موضوع تركيب ليزر ديناميكي غازي وكيميائي عليه مثير للجدل تمامًا.من ناحية أخرى ، هناك تطورات مهمة في روسيا على هذه الليزر. ظهرت معلومات على الإنترنت حول تطوير نسخة محسنة من مجمع الطيران A 60 - A 60M مع ليزر 1 ميجاوات. يقال أيضا عن وضع مجمع "بيريسفيت" على حاملة طائرات "، والتي قد تكون الجانب الثاني من نفس الميدالية. وهذا يعني أنه في البداية كان بإمكانهم صنع مجمع أرضي أكثر قوة يعتمد على الليزر الديناميكي الغازي أو الكيميائي ، والآن ، باتباع المسار المطروق ، قم بتثبيته على حاملة طائرات.
تم إنشاء "Peresvet" بواسطة متخصصين في المركز النووي في ساروف ، في المركز النووي الفيدرالي الروسي - معهد أبحاث الفيزياء التجريبية لعموم روسيا (RFNC-VNIIEF) ، في معهد أبحاث فيزياء الليزر الذي سبق ذكره ، والذي ، من بين أمور أخرى ، يطور الليزر الديناميكي للغازات والليزر الأكسجين واليود …
من ناحية أخرى ، مهما قال المرء ، فإن الليزر الديناميكي الغازي والليزر الكيميائي حلول تقنية عفا عليها الزمن. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تداول المعلومات بنشاط حول وجود مصدر للطاقة النووية في Peresvet BLK لتشغيل الليزر ، وفي Sarov هم أكثر انخراطًا في إنشاء أحدث التقنيات المتقدمة ، والتي غالبًا ما ترتبط بالطاقة النووية.
بناءً على ما سبق ، يمكن افتراض أن احتمال تنفيذ Peresvet BLK في التنفيذ رقم 2 على أساس الليزر الديناميكي والغازي الكيميائي يمكن تقديره على أنه متوسط
الليزر الذي يتم ضخه نوويًا
في أواخر الستينيات ، بدأ العمل في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية لإنتاج ليزر عالي الطاقة يتم ضخه بالطاقة النووية. في البداية ، كان المتخصصون من VNIIEF ، I. كورتشاتوف ومعهد أبحاث الفيزياء النووية ، جامعة موسكو الحكومية. ثم انضم إليهم علماء من MEPhI و VNIITF و IPPE ومراكز أخرى. في عام 1972 ، أثار VNIIEF مزيجًا من الهيليوم والزينون مع شظايا انشطارية اليورانيوم باستخدام مفاعل نبضي VIR 2.
في 1974-1976. تجري التجارب في مفاعل TIBR-1M ، حيث كانت طاقة إشعاع الليزر حوالي 1-2 كيلو واط. في عام 1975 ، على أساس المفاعل النبضي VIR-2 ، تم تطوير تركيب ليزر ثنائي القناة LUNA-2 ، والذي كان لا يزال قيد التشغيل في عام 2005 ، ومن المحتمل أنه لا يزال يعمل. في عام 1985 ، تم ضخ ليزر نيون لأول مرة في العالم في منشأة LUNA-2M.
في أوائل الثمانينيات ، قام علماء VNIIEF ، لإنشاء عنصر ليزر نووي يعمل في وضع مستمر ، بتطوير وتصنيع وحدة ليزر رباعية القنوات LM-4. النظام متحمس بتدفق النيوترونات من مفاعل BIGR. يتم تحديد مدة التوليد من خلال مدة نبضة الإشعاع للمفاعل. لأول مرة في العالم ، تم عرض ليزر cw في ليزر الضخ النووي عمليًا وتم توضيح كفاءة طريقة دوران الغاز المستعرض. كانت قوة إشعاع الليزر حوالي 100 وات.
في عام 2001 ، تمت ترقية وحدة LM-4 وحصلت على التصنيف LM-4M / BIGR. تم عرض تشغيل جهاز ليزر نووي متعدد العناصر في وضع مستمر بعد 7 سنوات من الحفاظ على المنشأة دون استبدال العناصر الضوئية والوقود. يمكن اعتبار التركيب LM-4 نموذجًا أوليًا لمفاعل ليزر (RL) ، يمتلك كل صفاته ، باستثناء إمكانية حدوث تفاعل نووي متسلسل ذاتي الاستدامة.
في عام 2007 ، بدلاً من وحدة LM-4 ، تم تشغيل وحدة ليزر ذات ثماني قنوات LM-8 ، حيث تم توفير الإضافة المتسلسلة لأربع وقناتين ليزر.
مفاعل الليزر هو جهاز مستقل يجمع بين وظائف نظام الليزر والمفاعل النووي. المنطقة النشطة لمفاعل الليزر هي مجموعة من عدد معين من خلايا الليزر الموضوعة بطريقة معينة في مصفوفة وسيط نيوتروني. يمكن أن يتراوح عدد خلايا الليزر من مئات إلى عدة آلاف. يتراوح إجمالي كمية اليورانيوم من 5-7 كجم إلى 40-70 كجم ، بأبعاد خطية 2-5 م.
في VNIIEF ، تم إجراء تقديرات أولية للطاقة الرئيسية والفيزيائية النووية والتقنية والمعلمات التشغيلية لإصدارات مختلفة من مفاعلات الليزر مع طاقة ليزر من 100 كيلو واط وما فوق ، تعمل من أجزاء من الثانية إلى الوضع المستمر. اعتبرنا مفاعلات الليزر مع تراكم الحرارة في قلب المفاعل في عمليات الإطلاق ، والتي تكون مدتها محدودة بالتسخين المسموح به لللب (رادار السعة الحرارية) والرادار المستمر مع إزالة الطاقة الحرارية خارج القلب.
من المفترض أن يحتوي مفاعل الليزر بقوة ليزر تبلغ 1 ميغاواط على حوالي 3000 خلية ليزر.
في روسيا ، تم تنفيذ عمل مكثف على الليزر الذي يتم ضخه نوويًا ليس فقط في VNIIEF ، ولكن أيضًا في المؤسسة الفيدرالية الموحدة الحكومية "المركز العلمي الحكومي للاتحاد الروسي - معهد الفيزياء وهندسة الطاقة الذي يحمل اسم A. I. Leipunsky "، كما يتضح من براءة الاختراع RU 2502140 لإنشاء" تركيب مفاعل ليزر مع ضخ مباشر بواسطة شظايا الانشطار ".
طور المتخصصون في مركز الأبحاث الحكومي في الاتحاد الروسي IPPE نموذجًا للطاقة لنظام ليزر مفاعل نابض - مضخم كمومي بصري مضخّم نوويًا (OKUYAN).
مستذكرا تصريح نائب وزير الدفاع الروسي يوري بوريسوف في مقابلة العام الماضي مع صحيفة كراسنايا زفيزدا, يمكننا القول أن Peresvet BLK ليس مجهزًا بمفاعل نووي صغير الحجم يزود الليزر بالكهرباء ، ولكن بمفاعل ليزر ، حيث يتم تحويل طاقة الانشطار مباشرة إلى إشعاع ليزر.
أثيرت الشكوك فقط من خلال الاقتراح المذكور أعلاه لوضع Peresvet BLK على متن الطائرة. بغض النظر عن كيفية ضمان موثوقية الطائرة الحاملة ، فهناك دائمًا خطر وقوع حادث وتحطم طائرة مع تناثر المواد المشعة لاحقًا. ومع ذلك ، من الممكن أن تكون هناك طرق لمنع انتشار المواد المشعة عند سقوط الناقل. نعم ، ولدينا بالفعل مفاعل طائر في صاروخ كروز ، طائر النوء.
بناءً على ما سبق ، يمكن افتراض أن احتمالية تنفيذ Peresvet BLK في الإصدار 3 استنادًا إلى ليزر تم ضخه نوويًا يمكن تقديرها على أنها عالية
من غير المعروف ما إذا كان الليزر المثبت نابضًا أم مستمرًا. في الحالة الثانية ، يكون وقت التشغيل المستمر لليزر والفواصل التي يجب إجراؤها بين أوضاع التشغيل موضع تساؤل. نأمل أن يكون لدى Peresvet BLK مفاعل ليزر مستمر ، يكون وقت تشغيله محدودًا فقط بتزويد المبرد ، أو لا يقتصر إذا تم توفير التبريد بطريقة أخرى.
في هذه الحالة ، يمكن تقدير الطاقة الضوئية الناتجة لـ Peresvet BLK في حدود 1-3 ميجاوات مع احتمال زيادتها إلى 5-10 ميجاوات. من الصعب ضرب رأس حربي نووي حتى باستخدام مثل هذا الليزر ، لكن الطائرة ، بما في ذلك مركبة جوية بدون طيار ، أو صاروخ كروز لا بأس به. من الممكن أيضًا ضمان هزيمة أي مركبة فضائية غير محمية تقريبًا في المدارات المنخفضة ، وربما إتلاف العناصر الحساسة للمركبة الفضائية في المدارات الأعلى.
وبالتالي ، قد يكون الهدف الأول لصاروخ Peresvet BLK هو العناصر البصرية الحساسة لأقمار الإنذار بالهجوم الصاروخي الأمريكية ، والتي يمكن أن تكون بمثابة عنصر دفاع صاروخي في حالة الضربة الأمريكية المفاجئة لنزع السلاح.
الاستنتاجات
كما قلنا في بداية المقال ، هناك عدد كبير نسبيًا من الطرق للحصول على إشعاع الليزر. بالإضافة إلى تلك التي تمت مناقشتها أعلاه ، هناك أنواع أخرى من الليزر يمكن استخدامها بشكل فعال في الشؤون العسكرية ، على سبيل المثال ، ليزر الإلكترون الحر ، حيث يمكن تغيير الطول الموجي على نطاق واسع حتى الأشعة السينية اللينة الإشعاع والذي يحتاج فقط إلى الكثير من الطاقة الكهربائية التي ينتجها مفاعل نووي صغير الحجم. يتم تطوير مثل هذا الليزر بنشاط لصالح البحرية الأمريكية.ومع ذلك ، فإن استخدام ليزر الإلكترون الحر في Peresvet BLK أمر غير محتمل ، حيث لا توجد حاليًا أي معلومات تقريبًا حول تطوير الليزر من هذا النوع في روسيا ، باستثناء المشاركة في روسيا في برنامج الأشعة السينية الأوروبية ليزر الإلكترون الحر.
من الضروري أن نفهم أن تقييم احتمالية استخدام هذا الحل أو ذاك في Peresvet BLK يتم تقديمه بشكل مشروط إلى حد ما: إن وجود المعلومات غير المباشرة فقط التي تم الحصول عليها من المصادر المفتوحة لا يسمح بصياغة استنتاجات بدرجة عالية من الموثوقية.
