Plaši tiek uzskatīts, ka vislabākā vide lāzera ieroču (LW) izmantošanai ir kosmoss. No vienas puses, tas ir loģiski: kosmosā lāzera starojums var izplatīties praktiski bez iejaukšanās, ko izraisa atmosfēra, laika apstākļi, dabiskie un mākslīgie šķēršļi. No otras puses, ir faktori, kas ievērojami sarežģī lāzera ieroču izmantošanu kosmosā.
Lāzeru darbības iezīmes kosmosā
Pirmais šķērslis lieljaudas lāzeru izmantošanai kosmosā ir to efektivitāte, kas labākajiem produktiem ir līdz 50%, atlikušie 50% aiziet lāzera un tā apkārtējo iekārtu sildīšanai.
Pat planētas atmosfērā - uz sauszemes, uz ūdens, zem ūdens un gaisā ir problēmas ar jaudīgu lāzeru dzesēšanu. Neskatoties uz to, planētas dzesēšanas iekārtu iespējas ir daudz lielākas nekā kosmosā, jo vakuumā liekā siltuma pārnešana bez masas zuduma ir iespējama tikai ar elektromagnētiskā starojuma palīdzību.
Uz ūdens un zem ūdens LO dzesēšanu ir visvieglāk organizēt - to var veikt ar jūras ūdeni. Uz zemes varat izmantot masīvus radiatorus ar siltuma izkliedi atmosfērā. Aviācija var izmantot tuvojošos gaisa plūsmu, lai atdzesētu lidmašīnu.
Kosmosā siltuma noņemšanai radiatoru dzesētāji tiek izmantoti rievotu cauruļu veidā, kas savienoti ar cilindriskiem vai konusveida paneļiem un kuros cirkulē dzesēšanas šķidrums. Palielinoties lāzera ieroča jaudai, palielinās tā dzesēšanai nepieciešamo radiatoru dzesētāju izmēri un svars; turklāt radiatoru dzesētāju masa un jo īpaši izmēri var ievērojami pārsniegt masu un izmērus no paša lāzera ieroča.
Padomju orbitālajā kaujas lāzerā "Skif", kuru orbītā plānoja palaist īpaši smagā nesējraķete "Energia", bija paredzēts izmantot gāzu dinamisko lāzeru, kura dzesēšanu, visticamāk, veiks darba šķidruma izmešana. Turklāt ierobežotais darba šķidruma daudzums uz kuģa diez vai varētu nodrošināt lāzera ilgstošas darbības iespēju.
Enerģijas avoti
Otrs šķērslis ir nepieciešamība nodrošināt lāzera ieročus ar spēcīgu enerģijas avotu. Gāzes turbīnu vai dīzeļdzinēju kosmosā nevar izmantot; tiem ir nepieciešams daudz degvielas un vēl vairāk oksidētāja, ķīmiskie lāzeri ar ierobežotām darba šķidruma rezervēm nav labākā izvēle izvietošanai kosmosā. Atlikušas divas iespējas-nodrošināt strāvu cietvielu / šķiedru / šķidram lāzeram, kuram var izmantot saules baterijas ar buferšķīduma akumulatoriem vai atomelektrostacijām (AES), vai lāzerus ar tiešu sūknēšanu ar kodola skaldīšanas fragmentiem (kodolsūkņu lāzeri)) Var izmantot.
Reaktora-lāzera ķēde
Darba ietvaros, kas tika veikts ASV saskaņā ar programmu Boing YAL-1, 14 megavatu lāzeru vajadzēja izmantot, lai iznīcinātu starpkontinentālās ballistiskās raķetes (ICBM) 600 kilometru attālumā. Faktiski tika sasniegta aptuveni 1 megavatu jauda, bet treniņu mērķi tika sasniegti aptuveni 250 kilometru attālumā. Tādējādi 1 megavatu lielu jaudu var izmantot kā bāzes līniju kosmosa lāzera ieročiem, kas, piemēram, var darboties no zemas atskaites orbītas uz mērķiem uz Zemes virsmas vai relatīvi tālu mērķiem kosmosā (mēs neesam apsverot apgaismošanai paredzētu lidmašīnu »Sensori).
Ja lāzera efektivitāte ir 50%, lai iegūtu 1 MW lāzera starojuma, lāzeram ir jāpiegādā 2 MW elektroenerģijas (patiesībā vairāk, jo joprojām ir nepieciešams nodrošināt palīgierīču darbību un dzesēšanu sistēma). Vai ir iespējams iegūt šādu enerģiju, izmantojot saules paneļus? Piemēram, Starptautiskajā kosmosa stacijā (SKS) uzstādītie saules paneļi rada no 84 līdz 120 kW elektroenerģijas. Saules paneļu izmērus, kas nepieciešami, lai iegūtu norādīto jaudu, var viegli noteikt, izmantojot ISS fotogrāfijas. Dizains, kas spēj darbināt 1 MW lāzeru, būtu milzīgs un prasītu minimālu pārnesamību.
Jūs varat uzskatīt akumulatoru komplektu par jaudīga lāzera barošanas avotu mobilo sakaru operatoros (jebkurā gadījumā tas būs vajadzīgs kā buferis saules baterijām). Litija bateriju enerģijas blīvums var sasniegt 300 W * h / kg, tas ir, lai nodrošinātu 1 MW lāzeru ar 50%efektivitāti, 1 stundu nepārtrauktai darbībai ar elektrību ir vajadzīgas baterijas, kuru svars ir aptuveni 7 tonnas. Šķiet, ka tas nav tik daudz? Bet, ņemot vērā nepieciešamību noteikt atbalsta konstrukcijas, pavadošo elektroniku, ierīces akumulatoru temperatūras režīma uzturēšanai, bufera akumulatora masa būs aptuveni 14-15 tonnas. Turklāt radīsies problēmas ar bateriju darbību ekstremālās temperatūras un kosmosa vakuuma apstākļos - ievērojama daļa enerģijas tiks "patērēta", lai nodrošinātu pašu bateriju kalpošanas laiku. Vissliktākais ir tas, ka vienas baterijas elementa atteice var izraisīt visas bateriju baterijas, kā arī lāzera un nesējraķetes nespēju.
Uzticamāku enerģijas uzkrāšanas ierīču izmantošana, kas ir ērta no to darbības viedokļa kosmosā, visticamāk, vēl vairāk palielinās struktūras masu un izmērus, jo to enerģijas blīvums ir mazāks W * h / Kilograms.
Tomēr, ja mēs neuzliekam prasības lāzera ieročiem daudzām darba stundām, bet izmantojam LR, lai atrisinātu īpašas problēmas, kas rodas reizi vairākās dienās un kurām nepieciešama lāzera darbības ilgums, kas nepārsniedz piecas minūtes, tas nozīmē atbilstošu vienkāršošanu no akumulatora …. Baterijas var uzlādēt no saules paneļiem, kuru izmērs būs viens no faktoriem, kas ierobežo lāzera ieroču lietošanas biežumu
Radikālāks risinājums ir atomelektrostacijas izmantošana. Pašlaik kosmosa kuģos tiek izmantoti radioizotopu termoelektriskie ģeneratori (RTG). To priekšrocība ir dizaina relatīvā vienkāršība, trūkums ir zema elektriskā jauda, kas labākajā gadījumā ir vairāki simti vati.
ASV tiek pārbaudīts daudzsološa RTG Kilopower prototips, kurā kā degvielu tiek izmantots urāns-235, siltuma noņemšanai tiek izmantotas nātrija siltuma caurules, bet siltuma pārvēršana elektrībā tiek veikta, izmantojot Stirlinga dzinēju. Kilopower reaktora prototipā ar jaudu 1 kilovats ir sasniegta diezgan augsta efektivitāte - aptuveni 30%. Kilopower kodolreaktora galīgajam paraugam 10 gadus vajadzētu nepārtraukti ražot 10 kilovatus elektroenerģijas.
LR strāvas padeves ķēde ar vienu vai diviem Kilopower reaktoriem un bufera enerģijas uzkrāšanas ierīci jau var darboties, nodrošinot periodisku 1 MW lāzera darbību kaujas režīmā apmēram piecas minūtes, reizi vairākās dienās, izmantojot bufera akumulatoru
Krievijā transporta un enerģētikas modulim (TEM) tiek izveidota atomelektrostacija ar elektrisko jaudu aptuveni 1 MW, kā arī termiskās emisijas atomelektrostacijas, kuru pamatā ir Hercules projekts ar elektrisko jaudu 5-10 MW. Šāda veida atomelektrostacijas var nodrošināt enerģiju lāzera ieročiem jau bez starpniekiem buferšķīduma bateriju veidā, tomēr to radīšana saskaras ar lielām problēmām, kas principā nav pārsteidzoši, ņemot vērā tehnisko risinājumu novitāti un specifiku. darbības vidi un neiespējamību veikt intensīvas pārbaudes. Kosmosa atomelektrostacijas ir atsevišķa materiāla tēma, pie kuras mēs noteikti atgriezīsimies.
Tāpat kā jaudīga lāzera ieroča dzesēšanas gadījumā, viena vai otra veida atomelektrostacijas izmantošana arī izvirza paaugstinātas dzesēšanas prasības. Ledusskapji-radiatori ir vieni no nozīmīgākajiem pēc masas un izmēriem, elektrostacijas elementi, to masas īpatsvars atkarībā no atomelektrostacijas veida un jaudas var svārstīties no 30% līdz 70%.
Dzesēšanas prasības var samazināt, samazinot lāzera ieroču darbības biežumu un ilgumu, kā arī izmantojot salīdzinoši mazjaudas RTG tipa AES, uzlādējot bufera enerģijas krātuvi
Īpaša uzmanība jāpievērš ar kodolenerģiju darbināmu lāzeru izvietošanai orbītā, kuriem nav nepieciešami ārēji elektroenerģijas avoti, jo lāzers tiek sūknēts tieši ar kodolreakcijas produktiem. No vienas puses, ar kodolenerģiju darbināmiem lāzeriem būs vajadzīgas arī masīvas dzesēšanas sistēmas, no otras puses, shēma kodolenerģijas tiešai pārvēršanai lāzera starojumā var būt vienkāršāka nekā ar starpposma siltumenerģijas pārvēršanu kodolreaktorā par elektroenerģiju, kas attiecīgi izraisīs izstrādājumu izmēru un svara samazinājumu.
Tādējādi atmosfēras neesamība, kas novērš lāzera starojuma izplatīšanos uz Zemes, ievērojami sarežģī kosmosa lāzera ieroču dizainu, galvenokārt dzesēšanas sistēmu ziņā. Kosmosa lāzera ieroču nodrošināšana ar elektrību nav daudz mazāka problēma.
Var pieņemt, ka pirmajā posmā, aptuveni XXI gadsimta trīsdesmitajos gados, kosmosā parādīsies lāzera ierocis, kas spēj darboties ierobežotu laiku - dažu minūšu laikā, ar nepieciešamību pēc tam uzlādēt enerģiju uzglabāšanas vienības pietiekami ilgu laiku - vairākas dienas
Tādējādi tuvākajā laikā nav jārunā par masveida lāzera ieroču izmantošanu "pret simtiem ballistisko raķešu". Lāzera ieroči ar uzlabotām iespējām parādīsies ne agrāk kā megavatu klases atomelektrostacijas. Un šīs klases kosmosa kuģu izmaksas ir grūti paredzēt. Turklāt, ja mēs runājam par militārām operācijām kosmosā, tad ir tehniski un taktiski risinājumi, kas lielā mērā var samazināt lāzera ieroču efektivitāti kosmosā.
Tomēr lāzera ieroči, pat ja tie ir ierobežoti nepārtrauktas darbības un lietošanas biežuma ziņā, var kļūt par būtisku līdzekli karadarbībai kosmosā un no tā.
