BLK "Peresvet": Kiếm laser của Nga hoạt động như thế nào?

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Kể từ khi ra đời, tia laser đã được coi là vũ khí có tiềm năng cách mạng hóa chiến đấu. Từ giữa thế kỷ 20, tia laser đã trở thành một phần không thể thiếu trong các bộ phim khoa học viễn tưởng, vũ khí của các siêu chiến binh và tàu giữa các vì sao.

Tuy nhiên, như thường lệ trong thực tế, việc phát triển laser công suất cao gặp phải những khó khăn lớn về kỹ thuật, dẫn đến thực tế là cho đến nay, lĩnh vực chính của laser quân sự đã được sử dụng trong các hệ thống trinh sát, xác định mục tiêu và xác định mục tiêu. Tuy nhiên, công việc chế tạo laser chiến đấu ở các quốc gia hàng đầu trên thế giới thực tế vẫn chưa dừng lại, các chương trình tạo ra các thế hệ vũ khí laser mới đã thay thế nhau.

Trước đó, chúng ta đã xem xét một số giai đoạn phát triển laser và chế tạo vũ khí laser, cũng như các giai đoạn phát triển và tình hình hiện nay trong việc chế tạo vũ khí laser cho lực lượng không quân, vũ khí laser cho lực lượng mặt đất và phòng không., vũ khí laser cho hải quân. Hiện tại, cường độ của các chương trình chế tạo vũ khí laser ở các quốc gia khác nhau rất cao nên không còn nghi ngờ gì nữa, chúng sẽ sớm xuất hiện trên chiến trường. Và sẽ không dễ dàng để bảo vệ mình khỏi vũ khí la-de như một số người vẫn nghĩ, ít nhất thì điều đó chắc chắn sẽ không thể làm được với bạc.

Nếu bạn quan sát kỹ sự phát triển của vũ khí laser ở nước ngoài, bạn sẽ nhận thấy rằng hầu hết các hệ thống laser hiện đại được đề xuất đều được thực hiện trên cơ sở laser sợi quang và laser rắn. Hơn nữa, phần lớn, các hệ thống laser này được thiết kế để giải quyết các vấn đề chiến thuật. Công suất đầu ra của chúng hiện nay dao động từ 10 kW đến 100 kW, nhưng trong tương lai có thể tăng lên 300-500 kW. Ở Nga, thực tế không có thông tin nào về công trình chế tạo laser chiến đấu cấp chiến thuật; chúng ta sẽ nói về lý do tại sao điều này lại xảy ra dưới đây.

Vào ngày 1 tháng 3 năm 2018, Tổng thống Nga Vladimir Putin, trong khi gửi thông điệp tới Quốc hội Liên bang, cùng với một số hệ thống vũ khí đột phá khác, đã công bố tổ hợp tác chiến laser Peresvet (BLK), kích thước và mục đích dự kiến của nó. việc sử dụng nó để giải quyết các vấn đề chiến lược.

Khu phức hợp Peresvet được bao quanh bởi một bức màn bí mật. Đặc điểm của các loại vũ khí mới nhất khác (phức hợp "Dagger", "Avangard", "Zircon", "Poseidon") đã được thể hiện ở mức độ này hay mức độ khác, phần nào cho phép chúng ta đánh giá mục đích và hiệu quả của chúng. Đồng thời, không có thông tin cụ thể nào về tổ hợp laser Peresvet được cung cấp: không phải loại laser được lắp đặt, cũng như nguồn năng lượng cho nó. Do đó, không có thông tin về năng lực của tổ hợp, do đó, không cho phép chúng tôi hiểu được khả năng thực sự của nó và các mục tiêu và mục tiêu đặt ra cho nó.

Bức xạ laser có thể thu được bằng hàng chục, thậm chí hàng trăm cách. Vậy phương pháp thu được bức xạ laser nào được thực hiện trong BLK "Peresvet" mới nhất của Nga? Để trả lời câu hỏi, chúng tôi sẽ xem xét các phiên bản khác nhau của Peresvet BLK và đánh giá mức độ xác suất của việc triển khai chúng.

Thông tin dưới đây là giả định của tác giả dựa trên thông tin từ các nguồn mở đăng trên Internet.

BLK "Peresvet". Thực hiện số 1. Laser sợi, trạng thái rắn và laser lỏng

Như đã đề cập ở trên, xu hướng chính trong việc chế tạo vũ khí laser là phát triển các tổ hợp dựa trên sợi quang. Tại sao chuyện này đang xảy ra? Bởi vì có thể dễ dàng mở rộng quy mô sức mạnh của việc lắp đặt laser dựa trên laser sợi quang. Sử dụng một gói mô-đun 5-10 kW, thu được bức xạ ở đầu ra với công suất 50-100 kW.

Peresvet BLK có thể được thực hiện trên cơ sở các công nghệ này không? Có khả năng cao là không. Lý do chính là trong những năm perestroika, nhà phát triển hàng đầu của laser sợi quang, Hiệp hội Khoa học và Kỹ thuật IRE-Polyus, đã "bỏ trốn" khỏi Nga, trên cơ sở đó tập đoàn xuyên quốc gia IPG Photonics Corporation được thành lập, đăng ký. tại Hoa Kỳ và hiện là công ty dẫn đầu thế giới trong ngành công nghiệp laser sợi quang công suất cao. Hoạt động kinh doanh quốc tế và là nơi đăng ký chính của IPG Photonics Corporation ngụ ý rằng nó tuân thủ nghiêm ngặt luật pháp Hoa Kỳ, trong tình hình chính trị hiện tại, không có nghĩa là chuyển giao các công nghệ quan trọng cho Nga, tất nhiên, bao gồm các công nghệ để tạo ra cao công suất laser.

Các tổ chức khác có thể phát triển laser sợi quang ở Nga không? Có lẽ, nhưng không chắc, hoặc trong khi đây là những sản phẩm có công suất thấp. Laser sợi quang là một sản phẩm thương mại có lợi nhuận; do đó, sự vắng mặt của laser sợi quang trong nước công suất cao trên thị trường rất có thể cho thấy sự vắng mặt thực sự của chúng.

Tình hình cũng tương tự với laser trạng thái rắn. Có lẽ, việc triển khai giải pháp theo lô trong số đó là khó hơn, tuy nhiên, có thể thực hiện được, và ở nước ngoài, đây là giải pháp phổ biến thứ hai sau laser sợi quang. Không tìm thấy thông tin về laser thể rắn công nghiệp công suất cao sản xuất tại Nga. Nghiên cứu về laser trạng thái rắn đang được thực hiện tại Viện nghiên cứu vật lý laser RFNC-VNIIEF (ILFI), vì vậy về mặt lý thuyết có thể lắp đặt laser trạng thái rắn trong Peresvet BLK, nhưng trên thực tế thì điều này khó xảy ra, vì ngay từ đầu. các mẫu vũ khí laser nhỏ gọn hơn rất có thể sẽ xuất hiện hoặc lắp đặt thử nghiệm.

Thậm chí có ít thông tin hơn về laser lỏng, mặc dù có thông tin rằng laser chiến tranh lỏng đang được phát triển (nó đã được phát triển, nhưng nó đã bị từ chối?) Ở Hoa Kỳ theo chương trình HELLADS (Hệ thống phòng thủ khu vực laser lỏng năng lượng cao, "Defense hệ thống dựa trên tia laser lỏng năng lượng cao "). Có lẽ laser lỏng có ưu điểm là có thể làm lạnh, nhưng hiệu suất (hiệu suất) thấp hơn so với laser trạng thái rắn.

Năm 2017, xuất hiện thông tin về việc Viện Nghiên cứu Polyus đấu thầu một phần không thể thiếu của công việc nghiên cứu (R&D), mục đích là tạo ra một tổ hợp laser di động để chống lại các máy bay không người lái (UAV) cỡ nhỏ vào ban ngày và điều kiện chạng vạng. Tổ hợp phải bao gồm một hệ thống theo dõi và xây dựng các đường bay mục tiêu, cung cấp chỉ định mục tiêu cho hệ thống dẫn đường của bức xạ laser, nguồn của chúng sẽ là laser lỏng. Điều đáng quan tâm là yêu cầu được nêu rõ trong tuyên bố nghiên cứu về việc tạo ra laser lỏng, đồng thời là yêu cầu về sự hiện diện của laser công suất sợi quang trong khu phức hợp. Hoặc đó là một bản in sai, hoặc một loại laser sợi quang mới với môi trường hoạt tính lỏng trong sợi quang đã được phát triển (phát triển), kết hợp các ưu điểm của laser lỏng về sự tiện lợi của việc làm mát và laser sợi quang trong việc kết hợp bộ phát các gói.

Ưu điểm chính của laser sợi quang, trạng thái rắn và lỏng là tính nhỏ gọn, khả năng tăng sức mạnh hàng loạt và dễ dàng tích hợp vào các loại vũ khí khác nhau. Tất cả điều này không giống như laser BLK "Peresvet", được phát triển rõ ràng không phải như một mô-đun phổ quát, mà là một giải pháp được tạo ra "với một mục đích duy nhất, theo một khái niệm duy nhất." Do đó, xác suất thực hiện BLK "Peresvet" trong Phiên bản số 1 dựa trên laser sợi quang, trạng thái rắn và lỏng có thể được đánh giá là thấp.

BLK "Peresvet". Thực hiện số 2. Laser động lực và hóa học khí

Laser động khí và hóa học có thể được coi là một giải pháp lỗi thời. Nhược điểm chính của chúng là cần một số lượng lớn các thành phần tiêu hao cần thiết để duy trì phản ứng, đảm bảo việc nhận bức xạ laser. Tuy nhiên, đó là laser hóa học được phát triển mạnh nhất trong quá trình phát triển của những năm 70 - 80 của thế kỷ XX.

Rõ ràng, lần đầu tiên, năng lượng bức xạ liên tục trên 1 megawatt được thu được ở Liên Xô và Hoa Kỳ trên laser động khí, hoạt động của chúng dựa trên sự làm mát đoạn nhiệt của các khối khí nóng chuyển động với tốc độ siêu âm.

Tại Liên Xô, kể từ giữa những năm 70 của thế kỷ 20, tổ hợp laser trên không A-60 đã được phát triển trên cơ sở máy bay Il-76MD, có lẽ được trang bị laser RD0600 hoặc thiết bị tương tự của nó. Ban đầu, tổ hợp này nhằm mục đích chống lại khí cầu trôi tự động. Là một vũ khí, một tia laser CO động khí liên tục loại megawatt do Phòng thiết kế Khimavtomatika (KBKhA) phát triển sẽ được lắp đặt. Là một phần của các thử nghiệm, một họ các mẫu bàn GDT đã được tạo ra với công suất bức xạ từ 10 đến 600 kW. Nhược điểm của GDT là bước sóng bức xạ dài 10,6 μm, tạo ra sự phân kỳ nhiễu xạ cao của chùm tia laser.

Công suất bức xạ thậm chí còn cao hơn đã được thu được với laser hóa học dựa trên deuterium florua và với laser oxy-iốt (i-ốt) (COIL). Đặc biệt, trong khuôn khổ chương trình Sáng kiến Phòng thủ Chiến lược (SDI) ở Hoa Kỳ, một tia laser hóa học dựa trên deuterium florua đã được tạo ra với sức công phá vài megawatt; trong khuôn khổ Chương trình Phòng thủ Tên lửa Chống Đạn đạo Quốc gia Hoa Kỳ (NMD) chương trình, tổ hợp hàng không Boeing ABL (AirBorne Laser) với tia laser oxy-iốt với công suất 1 megawatt.

VNIIEF đã chế tạo và thử nghiệm laser hóa học xung mạnh nhất thế giới cho phản ứng của flo với hydro (đơteri), phát triển laser xung lặp lại với năng lượng bức xạ vài kJ mỗi xung, tốc độ lặp lại xung 1–4 Hz, và phân kỳ bức xạ gần với giới hạn nhiễu xạ và hiệu suất khoảng 70% (cao nhất đạt được đối với laser).

Trong giai đoạn từ năm 1985 đến năm 2005. laser được phát triển trên phản ứng không chuỗi của flo với hydro (đơteri), trong đó lưu huỳnh hexafluoride SF6, phân ly trong phóng điện (laser phân ly quang?), được sử dụng làm chất chứa flo. Để đảm bảo laser hoạt động lâu dài và an toàn ở chế độ phát xung lặp đi lặp lại, người ta đã tạo ra các hệ thống lắp đặt với chu kỳ khép kín thay đổi hỗn hợp làm việc. Khả năng thu được phân kỳ bức xạ gần với giới hạn nhiễu xạ, tốc độ lặp lại xung lên đến 1200 Hz và công suất bức xạ trung bình là vài trăm watt được hiển thị.

Laser động lực khí và hóa học có một nhược điểm đáng kể, trong hầu hết các giải pháp, cần đảm bảo bổ sung cho kho “đạn dược”, vốn thường bao gồm các thành phần đắt tiền và độc hại. Cũng cần phải làm sạch khí thải do hoạt động của tia laser. Nhìn chung, rất khó để gọi laser động khí và hóa học là một giải pháp hiệu quả, đó là lý do tại sao hầu hết các quốc gia đã chuyển sang phát triển laser sợi quang, trạng thái rắn và lỏng.

Nếu chúng ta nói về một tia laze dựa trên phản ứng không dây chuyền của flo với đơteri, phân ly trong phóng điện, với chu kỳ khép kín thay đổi hỗn hợp làm việc, thì vào năm 2005, công suất khoảng 100 kW đã thu được, thì không chắc là trong lần này chúng có thể được đưa lên mức megawatt.

Liên quan đến BLK "Peresvet", vấn đề lắp đặt một tia laser động khí và hóa học trên đó còn khá nhiều tranh cãi. Một mặt, có những phát triển đáng kể ở Nga về những tia laser này. Trên Internet xuất hiện thông tin về việc phát triển phiên bản cải tiến của tổ hợp hàng không A 60 - A 60M với tia laser 1 MW. Người ta cũng nói về việc bố trí tổ hợp "Peresvet" trên tàu sân bay ", có thể là mặt thứ hai của cùng một huân chương. Đó là, lúc đầu, họ có thể tạo ra một tổ hợp mặt đất mạnh hơn dựa trên laser động khí hoặc hóa học, và bây giờ, theo dấu vết đã đánh dấu, lắp đặt nó trên một tàu sân bay.

Việc tạo ra "Peresvet" được thực hiện bởi các chuyên gia của trung tâm hạt nhân ở Sarov, tại Trung tâm Hạt nhân Liên bang Nga - Viện Nghiên cứu Vật lý Thực nghiệm Toàn Nga (RFNC-VNIIEF), tại Viện Nghiên cứu Vật lý Laser, đã được đề cập., trong số những thứ khác, phát triển laser khí-động và oxy-i-ốt …

Mặt khác, bất kể người ta có thể nói gì, laser động khí và hóa học là những giải pháp kỹ thuật lỗi thời. Ngoài ra, thông tin đang lan truyền tích cực về sự hiện diện của nguồn năng lượng hạt nhân trong Peresvet BLK để cung cấp năng lượng cho tia laser và ở Sarov, họ tham gia nhiều hơn vào việc tạo ra các công nghệ đột phá mới nhất, thường gắn với năng lượng hạt nhân.

Dựa trên những điều đã nói ở trên, có thể giả định rằng xác suất thực hiện Peresvet BLK trong Phép thử số 2 trên cơ sở laser động khí và hóa học có thể được ước tính là vừa phải

Laser bơm hạt nhân

Vào cuối những năm 1960, Liên Xô đã bắt đầu nghiên cứu việc tạo ra các tia laser bơm hạt nhân công suất cao. Lúc đầu, các chuyên gia của VNIIEF, I. A. E. Kurchatov và Viện Nghiên cứu Vật lý Hạt nhân, Đại học Tổng hợp Moscow. Sau đó, họ có sự tham gia của các nhà khoa học từ MEPhI, VNIITF, IPPE và các trung tâm khác. Năm 1972, VNIIEF kích thích hỗn hợp heli và xenon với các mảnh phân hạch uranium bằng cách sử dụng lò phản ứng xung VIR 2.

Năm 1974-1976. các thí nghiệm đang được thực hiện tại lò phản ứng TIBR-1M, trong đó công suất bức xạ laser vào khoảng 1–2 kW. Năm 1975, trên cơ sở lò phản ứng xung VIR-2, một hệ thống lắp đặt laser hai kênh LUNA-2 đã được phát triển, lò này vẫn đang hoạt động vào năm 2005, và có thể là nó vẫn đang hoạt động. Năm 1985, lần đầu tiên trên thế giới sử dụng tia laser neon tại cơ sở LUNA-2M.

Đầu những năm 1980, các nhà khoa học của VNIIEF, để tạo ra phần tử laser hạt nhân hoạt động ở chế độ liên tục, đã phát triển và chế tạo mô-đun laser 4 kênh LM-4. Hệ thống được kích thích bởi một dòng neutron từ lò phản ứng BIGR. Thời gian của quá trình tạo ra được xác định bằng khoảng thời gian của xung chiếu xạ của lò phản ứng. Lần đầu tiên trên thế giới, vỏ bọc trong laser bơm hạt nhân đã được chứng minh trong thực tế, và hiệu quả của phương pháp tuần hoàn khí ngang đã được chứng minh. Công suất bức xạ laze vào khoảng 100 W.

Năm 2001, đơn vị LM-4 được nâng cấp và nhận được định danh là LM-4M / BIGR. Hoạt động của thiết bị laser hạt nhân đa nguyên tố ở chế độ liên tục đã được chứng minh sau 7 năm bảo tồn cơ sở mà không thay thế các nguyên tố quang học và nhiên liệu. Việc lắp đặt LM-4 có thể được coi là nguyên mẫu của lò phản ứng laser (RL), sở hữu tất cả các phẩm chất của nó, ngoại trừ khả năng phản ứng dây chuyền hạt nhân tự duy trì.

Năm 2007, thay vì mô-đun LM-4, mô-đun laser tám kênh LM-8 đã được đưa vào hoạt động, trong đó bổ sung tuần tự bốn và hai kênh laser.

Lò phản ứng laze là một thiết bị tự hành kết hợp các chức năng của hệ thống laze và lò phản ứng hạt nhân. Vùng hoạt động của lò phản ứng laze là một tập hợp một số ô laze nhất định được đặt theo một cách nhất định trong ma trận điều chế nơtron. Số lượng tế bào laser có thể từ hàng trăm đến vài nghìn. Tổng lượng uranium dao động từ 5-7 kg đến 40-70 kg, kích thước tuyến tính 2-5 m.

Tại VNIIEF, các ước tính sơ bộ đã được đưa ra về các thông số năng lượng chính, hạt nhân-vật lý, kỹ thuật và hoạt động của các phiên bản lò phản ứng laser khác nhau với công suất laser từ 100 kW trở lên, hoạt động từ một phần giây đến chế độ liên tục. Chúng tôi đã xem xét các lò phản ứng laser có sự tích tụ nhiệt trong lõi lò phản ứng trong các lần phóng, thời gian của chúng bị giới hạn bởi độ nóng cho phép của lõi (rađa công suất nhiệt) và rađa liên tục với việc loại bỏ nhiệt năng bên ngoài lõi.

Có lẽ, một lò phản ứng laser có công suất laser theo thứ tự 1 MW nên chứa khoảng 3000 tế bào laser.

Ở Nga, công việc chuyên sâu về laser bơm hạt nhân không chỉ được thực hiện ở VNIIEF mà còn ở Xí nghiệp hợp nhất Nhà nước Liên bang “Trung tâm Khoa học Nhà nước của Liên bang Nga - Viện Vật lý và Kỹ thuật Điện mang tên A. I. Leipunsky”, bằng chứng là bằng sáng chế RU 2502140 cho việc tạo ra“Cài đặt lò phản ứng-laser với bơm trực tiếp bởi các mảnh phân hạch”.

Các chuyên gia của Trung tâm Nghiên cứu Nhà nước IPPE của Liên bang Nga đã phát triển một mô hình năng lượng của hệ thống laze-lò phản ứng xung - một bộ khuếch đại lượng tử quang học bơm hạt nhân (OKUYAN).

Nhắc lại tuyên bố của Thứ trưởng Bộ Quốc phòng Nga Yuri Borisov trong cuộc phỏng vấn năm ngoái với tờ báo Krasnaya Zvezda (“Các hệ thống laser đã được đưa vào sử dụng, có khả năng giải giáp kẻ thù tiềm tàng và đánh trúng tất cả những đối tượng làm mục tiêu chùm tia laze của hệ thống này. Các nhà khoa học hạt nhân của chúng tôi đã học cách tập trung năng lượng cần thiết để đánh bại vũ khí tương ứng của kẻ thù trên thực tế trong khoảnh khắc, chỉ trong một phần nhỏ của giây ), chúng ta có thể nói rằng Peresvet BLK được trang bị không hề nhỏ - lò phản ứng hạt nhân kích thước cung cấp điện cho tia laze, nhưng với lò phản ứng laze, trong đó năng lượng phân hạch được chuyển đổi trực tiếp thành bức xạ laze.

Sự nghi ngờ chỉ được dấy lên bởi đề xuất nói trên về việc đặt Peresvet BLK trên máy bay. Cho dù bạn đảm bảo độ tin cậy của máy bay trên tàu sân bay bằng cách nào, thì luôn có nguy cơ xảy ra tai nạn và rơi máy bay với sự phân tán của vật liệu phóng xạ sau đó. Tuy nhiên, có thể có những cách để ngăn chặn sự phát tán của chất phóng xạ khi vật mang rơi. Vâng, và chúng tôi đã có một lò phản ứng bay trong tên lửa hành trình, petrel.

Dựa trên những điều đã nói ở trên, có thể giả định rằng xác suất triển khai Peresvet BLK trong phiên bản 3 dựa trên tia laser bơm hạt nhân có thể được ước tính là cao

Không biết liệu tia laser được lắp đặt là xung hay liên tục. Trong trường hợp thứ hai, thời gian hoạt động liên tục của laser và thời gian nghỉ giữa các chế độ hoạt động là vấn đề đáng nghi ngờ. Hy vọng rằng Peresvet BLK có một lò phản ứng laze liên tục, thời gian hoạt động của lò này chỉ bị giới hạn bởi việc cung cấp chất làm lạnh, hoặc không bị giới hạn nếu việc làm mát được cung cấp theo một cách khác.

Trong trường hợp này, công suất quang đầu ra của Peresvet BLK có thể được ước tính trong khoảng 1-3 MW với triển vọng tăng lên 5-10 MW. Rất khó để có thể bắn trúng đầu đạn hạt nhân ngay cả với tia laser như vậy, nhưng máy bay, bao gồm cả máy bay không người lái hay tên lửa hành trình thì hoàn toàn có thể. Nó cũng có thể đảm bảo đánh bại hầu hết mọi tàu vũ trụ không được bảo vệ ở quỹ đạo thấp và có thể làm hỏng các phần tử nhạy cảm của tàu vũ trụ ở quỹ đạo cao hơn.

Do đó, mục tiêu đầu tiên của Peresvet BLK có thể là các phần tử quang học nhạy cảm của vệ tinh cảnh báo tấn công tên lửa của Mỹ, có thể hoạt động như một phần tử phòng thủ tên lửa trong trường hợp Mỹ bất ngờ tấn công vũ khí sát thương.

kết luận

Như chúng tôi đã nói ở phần đầu của bài báo, có một số cách khá lớn để thu được bức xạ laser. Ngoài những loại đã thảo luận ở trên, có những loại laser khác có thể được sử dụng hiệu quả trong quân sự, ví dụ, laser điện tử tự do, trong đó có thể thay đổi bước sóng trong một phạm vi rộng cho đến bức xạ tia X mềm. và chỉ cần nhiều năng lượng điện.phát hành bởi một lò phản ứng hạt nhân cỡ nhỏ. Một loại laser như vậy đang được tích cực phát triển vì lợi ích của Hải quân Hoa Kỳ. Tuy nhiên, việc sử dụng laser electron tự do trong Peresvet BLK là không thể, vì hiện tại thực tế không có thông tin về sự phát triển của loại laser này ở Nga, ngoài việc Nga tham gia vào chương trình tia X tự do của châu Âu. laze điện tử.

Cần phải hiểu rằng việc đánh giá khả năng sử dụng giải pháp này hoặc giải pháp đó trong BLK Peresvet được đưa ra khá có điều kiện: sự hiện diện của chỉ thông tin gián tiếp thu được từ các nguồn mở không cho phép hình thành các kết luận với mức độ tin cậy cao.