Lazer silahları her zaman tartışmalıdır. Bazıları bunu geleceğin bir silahı olarak görürken, diğerleri yakın gelecekte bu tür silahların etkili örneklerinin ortaya çıkma olasılığını kategorik olarak reddediyor. İnsanlar lazer silahlarını gerçek görünümlerinden önce bile düşündüler, Alexei Tolstoy'un klasik eseri "Mühendis Garin'in Hiperboloidi" ni hatırlayalım (elbette, çalışma tam olarak bir lazeri değil, eylem ve sonuçlarında ona yakın bir silahı gösteriyor) kullanma).
XX yüzyılın 50'li - 60'lı yıllarında gerçek bir lazerin yaratılması, lazer silahları konusunu tekrar gündeme getirdi. On yıllar boyunca, bilim kurgu filmlerinin vazgeçilmez bir özelliği haline geldi. Gerçek başarılar çok daha mütevazıydı. Evet, lazerler keşif ve hedef belirleme sistemlerinde önemli bir yer işgal etti, endüstride yaygın olarak kullanılıyorlar, ancak bir imha aracı olarak kullanım için güçleri hala yetersizdi ve ağırlık ve boyut özellikleri kabul edilemezdi. Lazer teknolojileri nasıl gelişti, günümüzde askeri uygulamalara ne ölçüde hazır?
İlk operasyonel lazer 1960 yılında oluşturuldu. Yapay bir yakuta dayalı darbeli katı hal lazeriydi. Yaratılış zamanında, bunlar en yüksek teknolojilerdi. Günümüzde böyle bir lazer evde monte edilebilirken, nabız enerjisi 100 J'ye ulaşabilir.
Bir nitrojen lazerin uygulanması daha da basittir; uygulanması için karmaşık ticari ürünler gerekli değildir; atmosferde bulunan nitrojen üzerinde bile çalışabilir. Düz kolları ile evde kolayca monte edilebilir.
İlk lazerin yaratılmasından bu yana, lazer radyasyonu elde etmenin çok sayıda yolu bulunmuştur. Katı hal lazerleri, gaz lazerleri, boya lazerleri, serbest elektron lazerleri, fiber lazerler, yarı iletken lazerler ve diğer lazerler vardır. Ayrıca, lazerler uyarılma biçimlerine göre farklılık gösterir. Örneğin, çeşitli tasarımlardaki gaz lazerlerinde, aktif ortam optik radyasyon, elektrik akımı deşarjı, kimyasal reaksiyon, nükleer pompalama, termal pompalama (gaz dinamik lazerler, GDL'ler) ile uyarılabilir. Yarı iletken lazerlerin ortaya çıkışı, DPSS tipi lazerlere (Diyot pompalı katı hal lazeri) yol açmıştır.
Çeşitli lazer tasarımları, yumuşak X ışınlarından kızılötesi radyasyona kadar farklı dalga boylarında radyasyon çıktısı sağlar. Sert X-ışını ve gama lazerleri geliştirilmektedir. Bu, çözülmekte olan soruna göre bir lazer seçmenize olanak tanır. Askeri uygulamalarla ilgili olarak, bu, örneğin, gezegenin atmosferi tarafından minimum düzeyde emilen böyle bir dalga boyunda radyasyona sahip bir lazer seçme olasılığı anlamına gelir.
İlk prototipin geliştirilmesinden bu yana, güç sürekli artıyor, lazerlerin ağırlık ve boyut özellikleri ve verimliliği (verimliliği) arttı. Bu, lazer diyotları örneğinde çok açık bir şekilde görülmektedir. Geçen yüzyılın 90'larında, geniş satışta 2-5 mW gücünde lazer işaretçiler ortaya çıktı, 2005-2010'da 200-300 mW'lık bir lazer işaretçi satın almak zaten mümkündü, şimdi 2019'da 7 optik güce sahip lazer işaretçiler satışta. Rusya'da, fiber optik çıkışlı, 350 W optik güce sahip kızılötesi lazer diyot modülleri var.
Lazer diyotların gücündeki artış hızı, Moore yasasına göre işlemcilerin hesaplama gücündeki artış hızıyla karşılaştırılabilir. Tabii ki, lazer diyotları savaş lazerleri oluşturmak için uygun değildir, ancak sırayla verimli katı hal ve fiber lazerleri pompalamak için kullanılırlar. Lazer diyotlar için elektrik enerjisini optik enerjiye dönüştürme verimi %50'nin üzerinde olabilir, teorik olarak %80'in üzerinde verim alabilirsiniz. Yüksek verimlilik yalnızca güç kaynağı gereksinimlerini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda lazer ekipmanının soğutulmasını da kolaylaştırır.
Lazerin önemli bir unsuru, ışın odaklama sistemidir - hedef üzerindeki nokta alanı ne kadar küçükse, hasara izin veren güç yoğunluğu o kadar yüksek olur. Karmaşık optik sistemlerin geliştirilmesindeki ilerleme ve yeni yüksek sıcaklıklı optik malzemelerin ortaya çıkması, yüksek verimli odaklama sistemleri oluşturmayı mümkün kılmaktadır. Amerikan deneysel savaş lazeri HEL'in odaklama ve nişan alma sistemi 127 ayna, lens ve ışık filtresi içerir.
Lazer silahları yaratma imkanı sağlayan bir diğer önemli bileşen, ışını hedef üzerinde yönlendirme ve tutma sistemlerinin geliştirilmesidir. Hedefleri "anlık" bir atışla vurmak için, bir saniyede, gigawatt güçlere ihtiyaç vardır, ancak bu tür lazerlerin ve güç kaynaklarının mobil bir şaside yaratılması uzak bir gelecek meselesidir. Buna göre, yüzlerce kilowatt - onlarca megawatt gücünde lazerlerle hedefleri yok etmek için, lazer radyasyon noktasını bir süre (birkaç saniyeden birkaç on saniyeye kadar) hedefte tutmak gerekir. Bu, yönlendirme sistemine göre lazer ışını ile hedefi takip edebilen yüksek hassasiyetli ve yüksek hızlı sürücüler gerektirir.
Uzun mesafelerde ateş ederken, rehberlik sistemi, rehberlik sisteminde çeşitli amaçlar için birkaç lazerin kullanılabileceği, ana "savaş" lazerinin hedefe doğru bir şekilde yönlendirilmesini sağlayan atmosferin neden olduğu bozulmaları telafi etmelidir.
Silah alanında hangi lazerler öncelikli gelişme aldı? Yüksek güçlü optik pompalama kaynaklarının olmaması nedeniyle, gaz dinamik ve kimyasal lazerler böyle hale geldi.
20. yüzyılın sonunda, Amerikan Stratejik Savunma Girişimi (SDI) programı kamuoyunu harekete geçirdi. Bu programın bir parçası olarak, Sovyet kıtalararası balistik füzelerini (ICBM'ler) yenmek için yere ve uzaya lazer silahlarının yerleştirilmesi planlandı. Yörüngeye yerleştirmek için, X-ışını aralığında yayan nükleer pompalı lazerler veya 20 megawatt'a kadar güce sahip kimyasal lazerler kullanması gerekiyordu.
SDI programı çok sayıda teknik zorlukla karşılaştı ve kapatıldı. Aynı zamanda program çerçevesinde yapılan araştırmaların bir kısmı da yeterince güçlü lazerlerin elde edilmesini mümkün kıldı. 1985 yılında, 2,2 megavatlık bir çıkış gücüne sahip bir döteryum florür lazeri, lazerden 1 kilometre uzağa sabitlenmiş sıvı yakıtlı bir balistik füzeyi imha etti. 12 saniyelik ışınlamanın bir sonucu olarak, roket gövdesinin duvarları güç kaybetti ve iç basınç tarafından tahrip edildi.
SSCB'de savaş lazerlerinin geliştirilmesi de gerçekleştirildi. XX yüzyılın seksenlerinde, 100 kW gücünde bir gaz dinamik lazerli Skif yörünge platformunu oluşturmak için çalışmalar devam ediyordu. Skif-DM büyük boyutlu maketi (Polyus uzay aracı) 1987'de Dünya'nın yörüngesine fırlatıldı, ancak bir dizi hata nedeniyle hesaplanan yörüngeye girmedi ve Pasifik Okyanusu'nda balistik bir yörünge boyunca sular altında kaldı. SSCB'nin çöküşü bu ve benzeri projelere son verdi.
Terra programının bir parçası olarak SSCB'de büyük ölçekli lazer silah çalışmaları yapıldı. Yüksek güçlü lazer silahları "Terra"ya dayalı bir ışın çarpma elemanına sahip bölgesel füze ve uzay savunma sistemi programı 1965'ten 1992'ye kadar uygulandı. Açık verilere göre, bu program çerçevesinde gaz dinamik lazerler, katı hal lazerleri, patlayıcı iyot foto ayrışması ve diğer tipler geliştirildi.
Ayrıca SSCB'de, 20. yüzyılın 70'lerinin ortalarından itibaren, Il-76MD uçağı temelinde bir havadan lazer kompleksi A-60 geliştirildi. Başlangıçta, kompleksin otomatik sürüklenen balonlarla mücadele etmesi amaçlandı. Silah olarak, Khimavtomatika Tasarım Bürosu (KBKhA) tarafından geliştirilen megawatt sınıfında sürekli bir gaz dinamik CO-lazer kurulacaktı.
Testlerin bir parçası olarak, 10 ila 600 kW arasında bir radyasyon gücüne sahip bir GDT tezgah numuneleri ailesi oluşturuldu. A-60 kompleksinin test edilmesi sırasında üzerine 100 kW'lık bir lazer takıldığı varsayılabilir.
30-40 km yükseklikte ve La-17 hedefinde bulunan bir stratosferik balon üzerinde lazer kurulumunun test edilmesiyle birkaç düzine uçuş gerçekleştirildi. Bazı kaynaklar, A-60 uçağı ile kompleksin Terra-3 programı kapsamında füze savunmasının bir havacılık lazer bileşeni olarak yaratıldığını gösteriyor.
Şu anda askeri uygulamalar için en umut verici lazer türleri nelerdir? Gaz dinamik ve kimyasal lazerlerin tüm avantajlarıyla birlikte önemli dezavantajları vardır: sarf malzemelerine duyulan ihtiyaç, fırlatma ataleti (bazı kaynaklara göre, bir dakikaya kadar), önemli ısı salınımı, büyük boyutlar ve harcanan bileşenlerin verimi aktif ortamdan. Bu tür lazerler yalnızca büyük ortamlara yerleştirilebilir.
Şu anda, katı hal ve fiber lazerler, çalışması için yalnızca onlara yeterli gücü sağlamak için gerekli olan en büyük beklentilere sahiptir. ABD Donanması aktif olarak serbest elektron lazer teknolojisi geliştiriyor. Fiber lazerlerin önemli bir avantajı ölçeklenebilirlikleridir, yani. daha fazla güç elde etmek için birkaç modülü birleştirme yeteneği. Tersine ölçeklenebilirlik de önemlidir, eğer 300 kW gücünde bir katı hal lazeri oluşturulursa, o zaman kesinlikle, örneğin 30 kW gücünde daha küçük boyutlu bir lazer oluşturulabilir.
Rusya'da fiber ve katı hal lazerlerinde durum nedir? Lazerlerin geliştirilmesi ve yaratılması açısından SSCB bilimi, dünyanın en gelişmişiydi. Ne yazık ki, SSCB'nin çöküşü her şeyi değiştirdi. Fiber lazerlerin geliştirilmesi ve üretimi için dünyanın en büyük şirketlerinden biri olan IPG Photonics, Rus şirketi NTO IRE-Polyus temelinde Rusya'nın yerlisi V. P. Gapontsev tarafından kuruldu. Ana şirket olan IPG Photonics, şu anda Amerika Birleşik Devletleri'nde kayıtlıdır. IPG Photonics'in en büyük üretim tesislerinden birinin Rusya'da (Fryazino, Moskova Bölgesi) bulunmasına rağmen, şirket ABD yasalarına göre faaliyet gösteriyor ve lazerleri Rus silahlı kuvvetlerinde kullanılamıyor, şirket de dahil olmak üzere yaptırımlara uymak zorundadır. Rusya'ya dayatıldı.
Ancak, IPG Photonics'in fiber lazerlerinin yetenekleri son derece yüksektir. IPG yüksek güçlü sürekli dalga fiber lazerler, 1 kw ile 500 kw arasında güç aralığına sahip olmakla birlikte geniş bir dalga boyu aralığına sahiptir ve elektrik enerjisini optik enerjiye dönüştürme verimliliği %50'ye ulaşmaktadır. IPG fiber lazerlerin farklılık özellikleri, diğer yüksek güçlü lazerlerden çok daha üstündür.
Rusya'da modern yüksek güçlü fiber ve katı hal lazerlerinin başka geliştiricileri ve üreticileri var mı? Ticari örneklere bakılırsa, hayır.
Endüstriyel segmentteki yerli bir üretici, maksimum onlarca kW gücünde gaz lazerleri sunmaktadır. Örneğin, 2001 yılında "Laser Systems" şirketi, bu tip güçlü lazer radyasyonunun en umut verici kompakt otonom kaynağı olan% 32'yi aşan kimyasal verimliliğe sahip 10 kW gücünde bir oksijen-iyot lazeri sundu. Teorik olarak, oksijen-iyot lazerleri bir megawatt'a kadar güç seviyelerine ulaşabilir.
Aynı zamanda, Rus bilim adamlarının, lazer süreçlerinin fiziğinin derin bir anlayışına dayanarak, yüksek güçlü lazerler yaratmanın başka bir yönünde bir atılım yapmayı başardıkları tamamen göz ardı edilemez.
2018'de Rusya Devlet Başkanı Vladimir Putin, füze savunma görevlerini çözmek ve düşman yörüngelerini yok etmek için tasarlanan Peresvet lazer kompleksini duyurdu. Peresvet kompleksi hakkındaki bilgiler, kullanılan lazer türü (lazerler?) Ve optik güç dahil olmak üzere sınıflandırılır.
Bu komplekste kurulum için en olası adayın, A-60 programı için geliştirilen lazerin soyundan gelen bir gaz dinamik lazer olduğu varsayılabilir. Bu durumda, "Peresvet" kompleksinin lazerinin optik gücü, iyimser senaryoda 1 megawatt'a kadar 200-400 kilovat olabilir. Daha önce bahsedilen oksijen-iyot lazer başka bir aday olarak düşünülebilir.
Bundan devam edersek, o zaman Peresvet kompleksinin ana aracının kabininin yanında, bir dizel veya benzinli elektrik akımı jeneratörü, bir kompresör, kimyasal bileşenler için bir saklama bölmesi, bir soğutma sistemli lazer ve bir lazer ışını yönlendirme sistemi muhtemelen seri olarak yerleştirilmiştir. Radar veya hedef tespit OLS hiçbir yerde görülmez, bu da harici hedef belirleme anlamına gelir.
Her durumda, bu varsayımlar, hem yerli geliştiriciler tarafından temelde yeni lazerler yaratma olasılığı ile bağlantılı olarak hem de Peresvet kompleksinin optik gücü hakkında güvenilir bilgi eksikliği ile bağlantılı olarak yanlış olabilir. Özellikle, basında "Peresvet" kompleksinde bir enerji kaynağı olarak küçük boyutlu bir nükleer reaktörün varlığı hakkında bilgi vardı. Bu doğruysa, kompleksin konfigürasyonu ve olası özellikler tamamen farklı olabilir.
Bir lazerin bir imha aracı olarak askeri amaçlarla etkin bir şekilde kullanılabilmesi için hangi güce ihtiyaç vardır? Bu, büyük ölçüde amaçlanan kullanım aralığına ve vurulan hedeflerin doğasına ve bunların imha yöntemine bağlıdır.
Vitebsk havadan kendini savunma kompleksi, bir L-370-3S aktif sıkışma istasyonu içerir. Kızılötesi lazer radyasyonunu kör ederek, termal güdümlü bir kafa ile gelen düşman füzelerine karşı koyar. L-370-3S aktif jammer istasyonunun boyutları dikkate alındığında, lazer emitörünün gücü maksimum birkaç on watt'tır. Bu, füzenin termal güdümlü kafasını yok etmek için pek yeterli değil, ancak geçici körleme için oldukça yeterli.
A-60 kompleksinin 100 kW lazerli testleri sırasında, bir jet uçağının analogunu temsil eden L-17 hedefleri vuruldu. Yıkım aralığı bilinmiyor, yaklaşık 5-10 km olduğu varsayılabilir.
Yabancı lazer sistemlerinin test örnekleri:
[
Yukarıdakilere dayanarak şunları varsayabiliriz:
- 1-5 kilometre mesafedeki küçük İHA'ları yok etmek için 2-5 kW gücünde bir lazer gerekir;
- 5-10 kilometre mesafedeki güdümsüz mayınları, mermileri ve yüksek hassasiyetli mühimmatı imha etmek için 20-100 kW gücünde bir lazer gerekir;
- 100-500 km mesafedeki uçak veya füze gibi hedefleri vurmak için 1-10 MW gücünde bir lazer gerekir.
Belirtilen güçlere sahip lazerler ya zaten var ya da yakın gelecekte oluşturulacak. Yakın gelecekte hava kuvvetleri, kara kuvvetleri ve deniz kuvvetleri tarafından ne tür lazer silahlarının kullanılabileceğini bu makalenin devamında ele alacağız.
