Daha önce lazer teknolojilerinin nasıl geliştiğini, hava kuvvetleri, kara kuvvetleri ve hava savunma ve donanmanın çıkarları için hangi lazer silahlarının oluşturulabileceğini inceledik.
Şimdi buna karşı savunmanın mümkün olup olmadığını ve nasıl olduğunu anlamamız gerekiyor. Roketi bir ayna kaplaması ile kaplamanın veya mermiyi cilalamanın yeterli olduğu sıklıkla söylenir, ancak ne yazık ki her şey o kadar basit değil.
Tipik bir alüminyum kaplı ayna, gelen radyasyonun yaklaşık %95'ini yansıtır ve verimliliği, dalga boyuna büyük ölçüde bağlıdır.
Grafikte gösterilen tüm malzemeler arasında alüminyum, hiçbir şekilde refrakter bir malzeme olmayan en yüksek yansıtıcılığa sahiptir. Düşük güçlü radyasyona maruz kaldığında, ayna hafifçe ısınırsa, güçlü radyasyon çarptığında, ayna kaplamanın malzemesi hızla kullanılamaz hale gelir, bu da yansıtıcı özelliklerinde bozulmaya ve çığ benzeri ısınmaya yol açar ve yıkım.
200 nm'den daha düşük bir dalga boyunda, aynaların verimliliği keskin bir şekilde düşer; ultraviyole veya X-ışını radyasyonuna karşı (serbest elektron lazeri) bu tür bir koruma hiç çalışmayacaktır.
%100 yansıtıcılığa sahip deneysel yapay malzemeler vardır, ancak bunlar yalnızca belirli bir dalga boyu için çalışırlar. Ayrıca aynalar, yansıtıcılıklarını %99,999'a kadar artıran özel çok katmanlı kaplamalarla kaplanabilir. Ancak bu yöntem aynı zamanda yalnızca bir dalga boyu ve belirli bir açıyla olay için de çalışır.
Silahların çalışma koşullarının laboratuvar koşullarından uzak olduğunu unutmayın, yani. aynalı roket veya merminin, soy gazla dolu bir kapta saklanması gerekecektir. El izleri gibi en ufak bir bulanıklık veya leke, aynanın yansıtıcılığını hemen bozacaktır.
Kabı terk etmek ayna yüzeyini hemen çevreye - atmosfere ve ısıya maruz bırakacaktır. Ayna yüzeyi koruyucu bir filmle kaplanmazsa, bu hemen yansıtıcı özelliklerinin bozulmasına neden olur ve koruyucu bir kaplama ile kaplanırsa, yüzeyin yansıtıcı özelliklerini bozar.
Yukarıdakileri özetleyerek, ayna korumasının lazer silahlarına karşı koruma için pek uygun olmadığını not ediyoruz. Ve sonra ne uyuyor?
Bir dereceye kadar, lazer ışınının termal enerjisini, uçağın (AC) kendi uzunlamasına ekseni etrafında dönme hareketi sağlayarak vücut üzerine "bulaştırma" yöntemi yardımcı olacaktır. Ancak bu yöntem sadece mühimmat için ve sınırlı bir ölçüde insansız hava araçları (İHA) için uygundur, daha az ölçüde, gövdenin ön tarafına lazer ışınlandığında etkili olacaktır.
Örneğin, yukarıdan uçarken bir hedefe saldıran kayan bombalar, seyir füzeleri (CR) veya tanksavar güdümlü füzeler (ATGM) gibi bazı korunan nesne türlerinde bu yöntem de uygulanamaz. Dönmeyen, çoğunlukla havan madenleridir. Dönmeyen tüm uçaklar hakkında veri toplamak zor ama eminim ki birçoğu vardır.
Her durumda, uçağın dönüşü, lazer radyasyonunun hedef üzerindeki etkisini sadece biraz azaltacaktır, çünkügüçlü lazer radyasyonunun vücuda ilettiği ısı, iç yapılara ve ayrıca uçağın tüm bileşenlerine aktarılacaktır.
Lazer silahlarına karşı önlem olarak duman ve aerosollerin kullanımı da sınırlıdır. Serinin makalelerinde daha önce belirtildiği gibi, lazerlerin karada konuşlanmış zırhlı araçlara veya gemilere karşı kullanılması, ancak korumasına daha sonra geri döneceğimiz gözetim ekipmanlarına karşı kullanıldığında mümkündür. Yakın gelecekte bir piyade savaş aracının / tankının veya su üstü gemisinin gövdesini lazer ışını ile yakmak gerçekçi değildir.
Elbette uçaklara karşı duman veya aerosol koruması uygulamak mümkün değildir. Uçağın yüksek hızı nedeniyle, duman veya aerosol her zaman üzerine gelen hava basıncıyla geri üflenir, helikopterlerde pervaneden gelen hava akımıyla üflenirler.
Bu nedenle, püskürtülen dumanlar ve aerosoller şeklindeki lazer silahlarına karşı koruma, yalnızca hafif zırhlı araçlarda gerekli olabilir. Öte yandan, tanklar ve diğer zırhlı araçlar, genellikle düşman silah sistemlerinin ele geçirilmesini engellemek için sis perdeleri kurmak için standart sistemlerle donatılmıştır ve bu durumda, uygun dolgular geliştirilirken, lazer silahlarına karşı koymak için de kullanılabilirler..
Optik ve termal görüntüleme keşif ekipmanının korunmasına geri dönersek, belirli bir dalga boyundaki lazer radyasyonunun geçişini önleyen optik filtrelerin kurulumunun, düşük güçlü lazer silahlarına karşı koruma için yalnızca ilk aşamada uygun olacağı varsayılabilir, Aşağıdaki sebeplerden dolayı:
- hizmette, farklı dalga boylarında çalışan farklı üreticilerin geniş bir lazer yelpazesi olacaktır;
- güçlü radyasyona maruz kaldığında belirli bir dalga boyunu absorbe etmek veya yansıtmak için tasarlanmış bir filtrenin arızalanması muhtemeldir, bu da lazer radyasyonunun hassas elemanlara çarpmasına veya optiğin kendisinin arızalanmasına (bulutlanma, görüntü bozulması) yol açacaktır;
- bazı lazerler, özellikle serbest elektron lazeri, geniş bir aralıkta çalışma dalga boyunu değiştirebilir.
Optik ve termal görüntüleme keşif ekipmanlarının korunması, yüksek hızlı koruyucu ekranlar takılarak yer ekipmanı, gemiler ve havacılık ekipmanı için gerçekleştirilebilir. Lazer radyasyonu algılanırsa, koruyucu ekran lensleri saniyenin çok küçük bir bölümünde kaplamalıdır, ancak bu bile hassas elemanlarda hasar olmadığını garanti etmez. Lazer silahlarının zamanla yaygın olarak kullanılmasının, optik menzilde çalışan keşif varlıklarının en azından çoğaltılmasını gerektirmesi mümkündür.
Büyük taşıyıcılarda koruyucu ekranların ve optik ve termal görüntüleme keşif araçlarının çoğaltılması oldukça mümkünse, o zaman yüksek hassasiyetli silahlarda, özellikle kompakt silahlarda, bunu yapmak çok daha zordur. İlk olarak, koruma için ağırlık ve boyut gereksinimleri önemli ölçüde sıkılaştırılır ve ikincisi, yüksek güçlü lazer radyasyonunun kapalı bir deklanşörle bile etkisi, yoğun yerleşim nedeniyle optik sistem bileşenlerinin aşırı ısınmasına neden olabilir, bu da kısmi sorunlara yol açacaktır. veya çalışmasının tamamen kesintiye uğraması.
Ekipman ve silahları lazer silahlarından etkili bir şekilde korumak için hangi yöntemler kullanılabilir? İki ana yol vardır - ablatif koruma ve yapıcı ısı yalıtım koruması.
Ablasyon koruması (Latince ablatio'dan - uzaklaştırma, kütlenin taşınması), bir maddenin bir sıcak gaz akımı ile korunan nesnenin yüzeyinden çıkarılmasına ve / veya birlikte önemli ölçüde birlikte olan sınır tabakasının yeniden yapılandırılmasına dayanır. korunan yüzeye ısı transferini azaltır. Başka bir deyişle, gelen enerji koruyucu malzemenin ısıtılması, eritilmesi ve buharlaşması için harcanır.
Şu anda, uzay aracı (SC) iniş modüllerinde ve jet motoru nozullarında ablatif koruma aktif olarak kullanılmaktadır. En yaygın olarak kullanılanlar, dolgu maddesi olarak karbon (grafit dahil), silikon dioksit (silika, kuvars) ve naylon içeren fenolik, organosilikon ve diğer sentetik reçinelere dayalı kömürleşen plastiklerdir.
Ablasyon koruması tek kullanımlık, ağır ve hacimlidir, bu nedenle yeniden kullanılabilir uçaklarda kullanılması mantıklı değildir (tüm insanlı değil ve insansız uçakların çoğunu okuyun). Tek uygulaması güdümlü ve güdümsüz mermiler üzerindedir. Ve burada asıl soru, örneğin 100 kW, 300 kW, vb. Gibi bir güce sahip bir lazer için korumanın ne kadar kalın olması gerektiğidir.
Apollo uzay aracında, kalkanın kalınlığı, birkaç yüz ila birkaç bin derece arasındaki sıcaklıklar için 8 ila 44 mm arasında değişmektedir. Bu aralıkta bir yerde, savaş lazerlerinden gerekli ablatif koruma kalınlığı da olacaktır. Mühimmatın ağırlık ve boyut özelliklerini ve dolayısıyla menzili, manevra kabiliyetini, savaş başlığı ağırlığını ve diğer parametrelerini nasıl etkileyeceğini hayal etmek kolaydır. Ablatif termal koruma, fırlatma ve manevra sırasında aşırı yüklere dayanmalı, mühimmat depolama şart ve koşullarının normlarına uymalıdır.
Güdümsüz mühimmat sorgulanabilir, çünkü lazer radyasyonundan ablatif korumanın düzensiz imhası, mühimmatın hedeften sapması sonucu dış balistikleri değiştirebilir. Ablatif koruma zaten bir yerde, örneğin hipersonik mühimmatta kullanılıyorsa, kalınlığını arttırmanız gerekecektir.
Başka bir koruma yöntemi, kasanın dış etkilere dayanıklı birkaç koruyucu refrakter malzeme katmanıyla yapısal bir kaplama veya uygulamadır.
Uzay aracıyla bir benzetme yaparsak, yeniden kullanılabilir uzay aracı "Buran" ın termal korumasını düşünebiliriz. Yüzey sıcaklığının 371 - 1260 santigrat derece olduğu alanlarda, %99.7 saflıkta amorf kuvars lifinden oluşan bir kaplama uygulandı ve buna bir bağlayıcı, kolloidal silikon dioksit eklendi. Kaplama, 5 ila 64 mm kalınlığında iki standart boyutta karo şeklinde yapılır.
Özel bir pigment (silikon oksit ve parlak alümina bazlı beyaz kaplama) içeren borosilikat cam, düşük güneş radyasyonu absorpsiyon katsayısı ve yüksek emisyon elde etmek için karoların dış yüzeyine uygulanır. Sıcaklıkların 1260 dereceyi geçtiği aracın burun konisi ve kanat uçlarında ablasyon koruması kullanıldı.
Uzun süreli çalışma ile, karoların nemden korunmasının bozulabileceği ve bu da özelliklerinin termal koruma kaybına yol açabileceği akılda tutulmalıdır, bu nedenle yeniden kullanılabilir uçaklarda doğrudan anti-lazer koruması olarak kullanılamaz.
Şu anda, uçağın 3000 dereceye kadar sıcaklıklardan korunmasını sağlayan, minimum yüzey aşınmasına sahip umut verici bir ablatif termal koruma geliştirilmektedir.
Manchester Üniversitesi (İngiltere) ve Central South Üniversitesi'ndeki (Çin) Royce Enstitüsü'nden bir bilim insanı ekibi, yapısal değişiklikler olmadan 3000 ° C'ye kadar sıcaklıklara dayanabilen gelişmiş özelliklere sahip yeni bir malzeme geliştirdi. Bu, bir karbon-karbon kompozit matrisi üzerine bindirilmiş bir seramik kaplama Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26'dır. Özellikleri açısından, yeni kaplama, en iyi yüksek sıcaklık seramiklerinden önemli ölçüde daha iyi performans gösteriyor.
Isıya dayanıklı seramiklerin kimyasal yapısının kendisi bir savunma mekanizması görevi görür. 2000 °C sıcaklıkta Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 ve SiC oksitlenir ve sırasıyla Zr0.80T0.20O2, B2O3 ve SiO2'ye dönüşür. Zr0.80Ti0.20O2 kısmen erir ve nispeten yoğun bir tabaka oluştururken, düşük erime noktalı oksitler SiO2 ve B2O3 buharlaşır. 2500 ° C'lik daha yüksek bir sıcaklıkta, Zr0.80Ti0.20O2 kristalleri daha büyük oluşumlara kaynaştırılır.3000 ° C sıcaklıkta, esas olarak Zr0.80Ti0.20O2, zirkonyum titanat ve SiO2'den oluşan neredeyse tamamen yoğun bir dış katman oluşur.
Dünya ayrıca lazer radyasyonuna karşı koruma sağlamak için tasarlanmış özel kaplamalar geliştiriyor.
2014 yılında, Çin Halk Kurtuluş Ordusu sözcüsü, Amerikan lazerlerinin özel bir koruyucu tabaka ile kaplanmış Çin askeri teçhizatı için özel bir tehlike oluşturmadığını belirtti. Geriye kalan tek soru, bu kaplamanın hangi gücü koruduğuna ve hangi kalınlık ve kütleye sahip olduğuna dair lazerler.
En büyük ilgi, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü ve Kansas Üniversitesi'nden Amerikalı araştırmacılar tarafından geliştirilen bir kaplamadır - lazer ışığını etkili bir şekilde emebilen, karbon nanotüpler ve özel seramiklerin bir karışımına dayanan bir aerosol bileşimi. Yeni malzemenin nanotüpleri, ışığı eşit şekilde emer ve ısıyı yakındaki alanlara aktararak lazer ışını ile temas noktasındaki sıcaklığı düşürür. Seramik yüksek sıcaklık derzleri, koruyucu kaplamaya yüksek mekanik mukavemet ve yüksek sıcaklıklardan kaynaklanan hasarlara karşı direnç sağlar.
Test sırasında, bakırın yüzeyine ince bir malzeme tabakası uygulandı ve kuruduktan sonra, malzemenin yüzeyine uzun dalgalı bir kızılötesi lazer, metal ve diğer sert malzemeleri kesmek için kullanılan bir lazer ışını odaklandı.
Toplanan verilerin analizi, kaplamanın lazer ışını enerjisinin yüzde 97,5'ini başarıyla emdiğini ve tahribat olmadan santimetre kare başına 15 kW'lık bir enerji seviyesine dayandığını gösterdi.
Bu kaplamada şu soru ortaya çıkıyor: Testlerde, yüksek ısı iletkenliği nedeniyle lazer işleme için kendi içinde en zor malzemelerden biri olan bakır bir yüzeye koruyucu bir kaplama uygulandı, böyle bir koruyucu kaplamanın nasıl olduğu açık değil. diğer malzemelerle davranacaktır. Ayrıca, maksimum sıcaklık direnci, titreşim ve şok yüklerine karşı direnci, atmosferik koşulların ve ultraviyole radyasyonun (güneş) etkileri hakkında sorular ortaya çıkıyor. Işınlamanın gerçekleştirildiği süre belirtilmemiştir.
Bir başka ilginç nokta: uçak motorları ayrıca yüksek termal iletkenliğe sahip bir madde ile kaplanırsa, tüm vücut onlardan eşit şekilde ısıtılır ve bu da uçağın termal spektrumda maksimum maskesini kaldırır.
Her durumda, yukarıdaki aerosol korumasının özellikleri, korunan nesnenin boyutuyla doğru orantılı olacaktır. Korunan nesne ve kapsama alanı ne kadar büyük olursa, alan üzerine o kadar fazla enerji saçılabilir ve gelen hava akımı ile ısı radyasyonu ve soğutma şeklinde verilebilir. Korunan nesne ne kadar küçükse, korumanın o kadar kalın olması gerekir. küçük alan, yeterli ısının uzaklaştırılmasına izin vermeyecek ve iç yapı elemanları aşırı ısınacaktır.
Lazer radyasyonuna karşı korumanın kullanılması, aşındırıcı veya yapıcı ısı yalıtımı ne olursa olsun, güdümlü mühimmatın boyutundaki azalma eğilimini tersine çevirebilir, hem güdümlü hem de güdümsüz mühimmatın etkinliğini önemli ölçüde azaltabilir.
Tüm yatak yüzeyleri ve kontroller - kanatlar, dengeleyiciler, dümenler - pahalı ve işlenmesi zor refrakter malzemelerden yapılmalıdır.
Radar algılama ekipmanının korunması konusunda ayrı bir soru ortaya çıkıyor. Deneysel uzay aracı "BOR-5" üzerinde, radyo-şeffaf ısı kalkanı test edildi - silika dolgulu cam elyafı, ancak ısı korumasını ve ağırlık ve boyut özelliklerini bulamadım.
Radar keşif ekipmanı radomundan güçlü lazer radyasyonu ile ışınlamanın bir sonucu olarak, radyo dalgalarının geçişini engelleyen termal radyasyondan korunmaya rağmen, yüksek sıcaklıkta bir plazma oluşumunun ortaya çıkıp çıkmayacağı henüz açık değildir. hangi hedef kaybedilebilir.
Kasayı korumak için, birkaç koruyucu katmanın bir kombinasyonu kullanılabilir - içeriden ısıya dayanıklı-düşük ısı iletken ve dışarıdan yansıtıcı-ısıya dayanıklı-yüksek ısı iletken. Lazer radyasyonuna karşı korumanın üstüne, lazer radyasyonuna dayanamayacak ve uçağın kendisinin hayatta kalması durumunda lazer silahlarından kaynaklanan hasardan kurtulmak zorunda kalacak olan gizli malzemelerin uygulanması da mümkündür.
Lazer silahlarının geliştirilmesi ve yaygınlaştırılmasının, hem güdümlü hem güdümsüz tüm mevcut mühimmatın yanı sıra insanlı ve insansız hava araçları için lazere karşı koruma sağlanmasını gerektireceği varsayılabilir.
Anti-lazer korumasının getirilmesi, kaçınılmaz olarak, güdümlü ve güdümsüz mühimmatın yanı sıra insanlı ve insansız hava araçlarının maliyetinde ve ağırlığında ve boyutlarında bir artışa yol açacaktır.
Sonuç olarak, bir lazer saldırısına aktif olarak karşı koymak için geliştirilmiş yöntemlerden birinden bahsedebiliriz. California merkezli Adsys Controls, düşman lazer yönlendirmesini yıkması beklenen Helios savunma sistemini geliştiriyor.
Düşmanın savaş lazerini korunan cihaza hedeflerken, Helios parametrelerini belirler: güç, dalga boyu, darbe frekansı, yön ve kaynağa olan mesafe. Helios ayrıca düşmanın lazer ışınının bir hedefe odaklanmasını engeller, muhtemelen düşmanın hedefleme sistemini karıştıran düşük enerjili bir lazer ışınını hedefleyerek. Helios sisteminin ayrıntılı özellikleri, geliştirilme aşaması ve pratik performansı hala bilinmiyor.
