Lāzera ieroči vienmēr ir pretrunīgi. Daži to uzskata par nākotnes ieroci, bet citi kategoriski noliedz šādu ieroču efektīvu paraugu parādīšanās varbūtību tuvākajā nākotnē. Cilvēki domāja par lāzera ieročiem pat pirms to faktiskās parādīšanās, atcerēsimies Alekseja Tolstoja klasisko darbu "Inženiera Garina hiperboloīds" (protams, darbs nenorāda tieši lāzeru, bet gan ieroci, kas tam tuvs darbībā un sekās) par tā izmantošanu).
Īsta lāzera radīšana XX gadsimta 50. - 60. gados atkal aktualizēja lāzera ieroču tēmu. Gadu desmitiem tā ir kļuvusi par neaizstājamu zinātniskās fantastikas filmu iezīmi. Patiesie panākumi bija daudz pieticīgāki. Jā, lāzeri ieņēma nozīmīgu nišu izlūkošanas un mērķu noteikšanas sistēmās, tos plaši izmanto rūpniecībā, taču, lai tos izmantotu kā iznīcināšanas līdzekli, to jauda joprojām bija nepietiekama, un to svara un izmēra īpašības bija nepieņemamas. Kā attīstījās lāzera tehnoloģijas, cik lielā mērā tās ir gatavas militāram pielietojumam šobrīd?
Pirmais operatīvais lāzers tika izveidots 1960. gadā. Tas bija pulsējošs cietvielu lāzers, kura pamatā bija mākslīgs rubīns. Radīšanas laikā tās bija augstākās tehnoloģijas. Mūsdienās šādu lāzeru var salikt mājās, savukārt tā impulsa enerģija var sasniegt 100 J.
Slāpekļa lāzers ir vēl vienkāršāk īstenojams; tā ieviešanai nav nepieciešami sarežģīti komerciāli produkti; tas var darboties pat ar slāpekli, kas atrodas atmosfērā. Ar taisnām rokām to var viegli salikt mājās.
Kopš pirmā lāzera izveides ir atrasts milzīgs skaits veidu, kā iegūt lāzera starojumu. Ir cietvielu lāzeri, gāzes lāzeri, krāsvielu lāzeri, bezmaksas elektronu lāzeri, šķiedru lāzeri, pusvadītāju lāzeri un citi lāzeri. Arī lāzeri atšķiras ar to, kā tie ir satraukti. Piemēram, dažādu konstrukciju gāzes lāzeros aktīvo vidi var ierosināt optiskais starojums, elektriskās strāvas izlāde, ķīmiskā reakcija, kodolsūknēšana, termiskā sūknēšana (gāzes dinamiskie lāzeri, GDL). Pusvadītāju lāzeru parādīšanās radīja DPSS tipa lāzerus (diodes sūknēts cietvielu lāzers).
Dažāda dizaina lāzeri nodrošina dažāda viļņa garuma starojuma izvadi, sākot no mīkstajiem rentgenstariem un beidzot ar infrasarkano starojumu. Tiek izstrādāti cietie rentgena un gamma lāzeri. Tas ļauj jums izvēlēties lāzeru, pamatojoties uz atrisināmo problēmu. Attiecībā uz militārajiem lietojumiem tas nozīmē, piemēram, iespēju izvēlēties lāzeru ar tāda viļņa garuma starojumu, ko minimāli absorbē planētas atmosfēra.
Kopš pirmā prototipa izstrādes jauda nepārtraukti pieaug, ir uzlabojušās lāzera svara un izmēra īpašības un efektivitāte (efektivitāte). Tas ir ļoti skaidri redzams lāzera diodes piemērā. Pagājušā gadsimta 90. gados plašajā pārdošanā parādījās lāzera rādītāji ar jaudu 2–5 mW, 2005. – 2010. Gadā jau bija iespējams iegādāties 200–300 mW lāzera rādītāju, tagad, 2019. gadā pārdošanā lāzera norādes ar optisko jaudu 7. OtKrievijā ir infrasarkano lāzera diožu moduļi ar optisko šķiedru izeju, optiskā jauda 350 W.
Lāzera diodes jaudas pieauguma temps ir salīdzināms ar procesoru skaitļošanas jaudas pieauguma tempu saskaņā ar Mūra likumu. Protams, lāzera diodes nav piemērotas kaujas lāzeru radīšanai, bet tās, savukārt, tiek izmantotas efektīvu cietvielu un šķiedru lāzeru sūknēšanai. Lāzera diodēm elektroenerģijas pārvēršanas optiskajā enerģijā efektivitāte var pārsniegt 50%, teorētiski jūs varat iegūt efektivitāti virs 80%. Augsta efektivitāte ne tikai samazina barošanas avota prasības, bet arī vienkāršo lāzera iekārtas dzesēšanu.
Svarīgs lāzera elements ir staru fokusēšanas sistēma - jo mazāks ir vietas laukums uz mērķa, jo lielāks jaudas blīvums pieļauj bojājumus. Progress sarežģītu optisko sistēmu izstrādē un jaunu augstas temperatūras optisko materiālu parādīšanās ļauj izveidot ļoti efektīvas fokusēšanas sistēmas. Amerikāņu eksperimentālā kaujas lāzera HEL fokusēšanas un mērķēšanas sistēma ietver 127 spoguļus, lēcas un gaismas filtrus.
Vēl viena svarīga sastāvdaļa, kas nodrošina iespēju izveidot lāzera ieročus, ir sistēmu izstrāde, lai vadītu un noturētu staru uz mērķa. Lai trāpītu mērķos ar "tūlītēju" šāvienu, sekundes daļā ir nepieciešamas gigavatu jaudas, taču šādu lāzeru un barošanas avotu izveide uz mobilās šasijas ir tālās nākotnes jautājums. Attiecīgi, lai iznīcinātu mērķus ar lāzeriem, kuru jauda ir simtiem kilovatu - desmitiem megavatu, ir nepieciešams kādu laiku (no vairākām sekundēm līdz vairākiem desmitiem sekunžu) noturēt lāzera starojuma punktu uz mērķa. Tam nepieciešami augstas precizitātes un ātrgaitas piedziņas, kas saskaņā ar vadības sistēmu spēj izsekot mērķim ar lāzera staru.
Apšaujot lielos attālumos, vadības sistēmai ir jākompensē atmosfēras radītie izkropļojumi, kuriem vadības sistēmā var izmantot vairākus lāzerus dažādiem mērķiem, nodrošinot precīzu galvenā "kaujas" lāzera vadību līdz mērķim.
Kādi lāzeri ir saņēmuši prioritāru attīstību ieroču jomā? Tā kā nav lieljaudas optiskās sūknēšanas avotu, gāzu dinamiskie un ķīmiskie lāzeri ir kļuvuši par tādiem.
20. gadsimta beigās sabiedrisko domu izraisīja Amerikas stratēģiskās aizsardzības iniciatīvas (SDI) programma. Šīs programmas ietvaros tika plānots izvietot lāzera ieročus uz zemes un kosmosā, lai uzvarētu padomju starpkontinentālās ballistiskās raķetes (ICBM). Lai novietotu orbītā, tai vajadzēja izmantot kodolpumpētus lāzerus, kas izstaro rentgenstaru diapazonu, vai ķīmiskos lāzerus ar jaudu līdz 20 megavatiem.
SDI programma saskārās ar daudzām tehniskām grūtībām, un tā tika slēgta. Tajā pašā laikā daži no programmas ietvaros veiktajiem pētījumiem ļāva iegūt pietiekami jaudīgus lāzerus. 1985. gadā deitērija fluorīda lāzers ar izejas jaudu 2,2 megavati iznīcināja šķidro propelentu ballistisko raķeti, kas fiksēta 1 kilometru no lāzera. 12 sekunžu apstarošanas rezultātā raķetes korpusa sienas zaudēja spēku un tika iznīcinātas iekšējā spiediena dēļ.
PSRS tika veikta arī kaujas lāzeru izstrāde. XX gadsimta astoņdesmitajos gados tika uzsākts darbs pie Skif orbitālās platformas izveides ar gāzu dinamisko lāzeru ar jaudu 100 kW. Skif-DM liela izmēra makets (kosmosa kuģis Polyus) tika palaists Zemes orbītā 1987. gadā, taču vairāku kļūdu dēļ tas neiebrauca aprēķinātajā orbītā un tika appludināts Klusajā okeānā pa ballistisko trajektoriju. PSRS sabrukums izbeidza šo un līdzīgus projektus.
Plaša mēroga lāzera ieroču pētījumi tika veikti PSRS programmas Terra ietvaros. Programma zonālajai raķešu un prettelpas aizsardzības sistēmai ar staru trieciena elementu, kuras pamatā ir lieljaudas lāzera ieroči "Terra", tika īstenota no 1965. līdz 1992. gadam. Saskaņā ar atklātajiem datiem šīs programmas ietvaros gāzu dinamiskie lāzeri tika izstrādāti cietvielu lāzeri, sprādzienbīstama joda fotodisociācija un citi veidi.
Arī PSRS no 20. gadsimta 70. gadu vidus uz lidmašīnas Il-76MD bāzes tika izstrādāts gaisa lāzera komplekss A-60. Sākotnēji komplekss bija paredzēts, lai apkarotu automātiskus dreifējošus gaisa balonus. Kā ierocis bija jāuzstāda megavatu klases nepārtraukts gāzu dinamisks CO lāzers, ko izstrādājis Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA).
Pārbaužu ietvaros tika izveidota GDT stenda paraugu saime ar starojuma jaudu no 10 līdz 600 kW. Var pieņemt, ka A-60 kompleksa pārbaudes laikā uz tā tika uzstādīts 100 kW lāzers.
Tika veikti vairāki desmiti lidojumu, pārbaudot lāzera instalāciju stratosfēras balonā, kas atrodas 30–40 km augstumā, un mērķī La-17. Daži avoti norāda, ka komplekss ar lidmašīnu A-60 tika izveidots kā pretraķešu aizsardzības aviācijas lāzera sastāvdaļa saskaņā ar programmu Terra-3.
Kādi lāzeru veidi šobrīd ir visdaudzsološākie militārām vajadzībām? Ar visām gāzu dinamisko un ķīmisko lāzeru priekšrocībām tiem ir būtiski trūkumi: vajadzība pēc palīgmateriāliem, palaišanas inerce (pēc dažiem avotiem, līdz vienai minūtei), ievērojama siltuma izdalīšanās, lieli izmēri un izlietoto komponentu raža no aktīvās vides. Šādus lāzerus var novietot tikai uz lieliem nesējiem.
Šobrīd vislielākās perspektīvas ir cietvielu un šķiedru lāzeriem, kuru darbībai nepieciešams tikai nodrošināt tiem pietiekamu jaudu. ASV Jūras spēki aktīvi izstrādā bezmaksas elektronu lāzera tehnoloģiju. Šķiedru lāzeru būtiska priekšrocība ir to mērogojamība, t.i. iespēja apvienot vairākus moduļus, lai iegūtu lielāku jaudu. Svarīga ir arī apgrieztā mērogojamība, ja tiek izveidots cietvielu lāzers ar 300 kW jaudu, tad noteikti uz tā pamata var izveidot mazāka izmēra lāzeru ar jaudu, piemēram, 30 kW.
Kāda ir situācija ar šķiedru un cietvielu lāzeriem Krievijā? PSRS zinātne lāzeru attīstības un radīšanas ziņā bija visprogresīvākā pasaulē. Diemžēl PSRS sabrukums visu mainīja. Vienu no pasaules lielākajiem uzņēmumiem, kas izstrādā un ražo šķiedru lāzerus IPG Photonics, uz Krievijas uzņēmuma NTO IRE-Polyus bāzes dibināja Krievijas dzimtā valsts pārstāvis V. P. Gaponcevs. Mātes uzņēmums IPG Photonics pašlaik ir reģistrēts ASV. Neskatoties uz to, ka viena no lielākajām IPG Photonics ražotnēm atrodas Krievijā (Fryazino, Maskavas apgabals), uzņēmums darbojas saskaņā ar ASV likumiem un tā lāzerus nevar izmantot Krievijas bruņotajos spēkos, tostarp uzņēmumam ir jāievēro sankcijas uzlikts Krievijai.
Tomēr IPG Photonics šķiedru lāzeru iespējas ir ārkārtīgi augstas. IPG lieljaudas nepārtrauktu viļņu šķiedru lāzeriem ir jaudas diapazons no 1 kW līdz 500 kW, kā arī plašs viļņu garumu diapazons, un elektroenerģijas pārvēršanas optiskajā enerģijā efektivitāte sasniedz 50%. IPG šķiedru lāzeru atšķirīgās īpašības ir daudz pārākas par citiem lieljaudas lāzeriem.
Vai Krievijā ir arī citi mūsdienu lieljaudas šķiedru un cietvielu lāzeru izstrādātāji un ražotāji? Spriežot pēc komerciālajiem paraugiem, nē.
Pašmāju ražotājs rūpniecības segmentā piedāvā gāzes lāzerus ar maksimālo jaudu desmitiem kW. Piemēram, uzņēmums "Laser Systems" 2001. gadā prezentēja skābekļa-joda lāzeru ar jaudu 10 kW ar ķīmisko efektivitāti, kas pārsniedz 32%, kas ir daudzsološākais kompaktais autonomais šāda veida spēcīga lāzera starojuma avots. Teorētiski skābekļa-joda lāzeri var sasniegt jaudas līmeni līdz vienam megavatam.
Tajā pašā laikā nevar pilnībā izslēgt, ka krievu zinātniekiem ir izdevies panākt izrāvienu kādā citā lieljaudas lāzeru radīšanas virzienā, pamatojoties uz dziļu lāzera procesu fizikas izpratni.
Krievijas prezidents Vladimirs Putins 2018. gadā paziņoja par lāzeru kompleksu Peresvet, kas paredzēts pretraķešu aizsardzības misiju risināšanai un ienaidnieka orbītas iznīcināšanai. Informācija par Peresvet kompleksu ir klasificēta, ieskaitot izmantotā lāzera veidu (lāzeri?) Un optisko jaudu.
Var pieņemt, ka visticamākais kandidāts uzstādīšanai šajā kompleksā ir gāzu dinamiskais lāzers, lāzera pēcnācējs, kas tiek izstrādāts programmai A-60. Šajā gadījumā "Peresvet" kompleksa lāzera optiskā jauda var būt 200-400 kilovati, optimistiskā scenārijā līdz 1 megavatam. Iepriekš minēto skābekļa-joda lāzeru var uzskatīt par citu kandidātu.
Ja mēs turpinām no tā, tad Peresvet kompleksa galvenā transportlīdzekļa salona pusē ir dīzeļdegvielas vai benzīna elektriskās strāvas ģenerators, kompresors, ķīmisko komponentu uzglabāšanas nodalījums, lāzers ar dzesēšanas sistēmu un domājams, ka lāzera staru vadības sistēma atrodas virknē. Radars vai mērķa noteikšanas OLS nekur nav redzams, kas nozīmē ārēju mērķa noteikšanu.
Jebkurā gadījumā šie pieņēmumi var izrādīties nepatiesi gan saistībā ar vietējo izstrādātāju iespēju radīt principiāli jaunus lāzerus, gan saistībā ar ticamas informācijas trūkumu par Peresvet kompleksa optisko jaudu. Jo īpaši presē bija informācija par neliela izmēra kodolreaktora kā enerģijas avota klātbūtni kompleksā "Peresvet". Ja tā ir taisnība, tad kompleksa konfigurācija un iespējamās īpašības var būt pilnīgi atšķirīgas.
Kāda jauda ir nepieciešama, lai lāzers tiktu efektīvi izmantots militāriem mērķiem kā iznīcināšanas līdzeklis? Tas lielā mērā ir atkarīgs no paredzētā izmantošanas diapazona un trāpīto mērķu rakstura, kā arī no to iznīcināšanas metodes.
Vitebskas gaisa aizsardzības komplekss ietver L-370-3S aktīvo traucējumu staciju. Tas neitralizē ienākošās ienaidnieka raķetes ar termoizolācijas galvu, aklinot infrasarkano lāzera starojumu. Ņemot vērā L-370-3S aktīvās traucēšanas stacijas izmērus, lāzera izstarotāja jauda ir maksimāli vairāki desmiti vati. Diez vai ar to pietiek, lai iznīcinātu raķetes termoizolācijas galvu, bet ar to pietiek, lai veiktu īslaicīgu apžilbināšanu.
Veicot kompleksa A-60 testus ar 100 kW lāzeru, trāpīja L-17 mērķi, kas attēlo reaktīvās lidmašīnas analogu. Iznīcināšanas diapazons nav zināms, var pieņemt, ka tas bija apmēram 5-10 km.
Ārvalstu lāzeru sistēmu testu piemēri:
[
Pamatojoties uz iepriekš minēto, mēs varam pieņemt:
-lai iznīcinātu mazos UAV 1-5 kilometru attālumā, nepieciešams lāzers ar jaudu 2-5 kW;
-lai iznīcinātu nevadāmas mīnas, šāviņus un augstas precizitātes munīciju 5-10 kilometru attālumā, ir nepieciešams lāzers ar jaudu 20-100 kW;
-lai trāpītu mērķos, piemēram, lidmašīnā vai raķetē 100–500 km attālumā, ir nepieciešams lāzers ar jaudu 1–10 MW.
Norādīto spēku lāzeri vai nu jau pastāv, vai arī tie tiks radīti pārskatāmā nākotnē. Kāda veida lāzera ieročus tuvākajā nākotnē var izmantot gaisa spēki, sauszemes spēki un jūras spēki, mēs apsvērsim šī raksta turpinājumā.
