Lazer silahlarının (LW) kullanımı için en iyi ortamın uzay olduğuna yaygın olarak inanılmaktadır. Bir yandan, bu mantıklı: uzayda, lazer radyasyonu atmosferden, hava koşullarından, doğal ve yapay engellerden kaynaklanan parazitler olmadan pratik olarak yayılabilir. Öte yandan, lazer silahlarının uzayda kullanımını önemli ölçüde zorlaştıran faktörler var.
Lazerlerin uzayda çalışmasının özellikleri
Yüksek güçlü lazerlerin uzayda kullanılmasının önündeki ilk engel, en iyi ürünler için %50'ye varan verimlilikleridir, kalan %50 lazeri ve çevresindeki ekipmanı ısıtmaya gider.
Gezegenin atmosferinin koşullarında bile - karada, suda, su altında ve havada, güçlü lazerlerin soğutulmasıyla ilgili sorunlar var. Bununla birlikte, gezegendeki soğutma ekipmanı olanakları uzaydakinden çok daha yüksektir, çünkü bir vakumda aşırı ısının kütle kaybı olmadan aktarılması ancak elektromanyetik radyasyon yardımıyla mümkündür.
LO'nun su üstü ve su altı soğutması, organize edilmesi en kolay olanıdır - deniz suyu ile gerçekleştirilebilir. Yerde, atmosfere ısı yayılımı olan büyük radyatörler kullanabilirsiniz. Havacılık, uçağı soğutmak için yaklaşan hava akışını kullanabilir.
Uzayda, ısı tahliyesi için radyatör-soğutucular, içlerinde bir soğutucu dolaşan silindirik veya konik panellere bağlı nervürlü borular şeklinde kullanılır. Lazer silahlarının gücünün artmasıyla, soğutması için gerekli olan radyatör-soğutucuların boyutu ve kütlesi artar, ayrıca radyatör-soğutucuların kütlesi ve özellikle boyutları, kütle ve boyutlarını önemli ölçüde aşabilir. lazer silahının kendisi.
Süper ağır taşıyıcı roket "Energia" tarafından yörüngeye fırlatılması planlanan Sovyet yörünge savaş lazeri "Skif" de, soğutması büyük olasılıkla tarafından gerçekleştirilecek olan bir gaz dinamik lazer kullanılacaktı. çalışan bir sıvının püskürtülmesi. Ek olarak, gemideki sınırlı çalışma sıvısı kaynağı, lazerin uzun süreli çalışması olasılığını pek sağlayamazdı.
Enerji kaynakları
İkinci engel, lazer silahlarına güçlü bir enerji kaynağı sağlama ihtiyacıdır. Uzayda bir gaz türbini veya dizel motor konuşlandırılamaz; çok fazla yakıta ve hatta daha fazla oksitleyiciye ihtiyaç duyarlar, sınırlı çalışma sıvısı rezervlerine sahip kimyasal lazerler, uzaya yerleştirmek için en iyi seçim değildir. İki seçenek kaldı - tampon akümülatörlü güneş pillerinin veya nükleer enerji santrallerinin (NPP'ler) kullanılabileceği bir katı hal / fiber / sıvı lazere veya nükleer fisyon parçalarıyla doğrudan pompalanan lazerlere (nükleer pompalı lazerler) güç sağlamak için) kullanılabilir.
Reaktör-lazer devresi
Amerika Birleşik Devletleri'nde Boing YAL-1 programı kapsamında yürütülen çalışmaların bir parçası olarak, 600 kilometre mesafedeki kıtalararası balistik füzeleri (ICBM'ler) imha etmek için 14 megavatlık bir lazer kullanılması gerekiyordu. Aslında, yaklaşık 1 megavatlık bir güce ulaşılırken, eğitim hedefleri yaklaşık 250 kilometre mesafeden vuruldu. Bu nedenle, 1 megavatlık bir güç, örneğin, düşük bir referans yörüngesinden Dünya yüzeyindeki hedeflere veya uzaydaki nispeten uzak hedeflere karşı çalışabilen uzay lazer silahları için bir üs olarak kullanılabilir. aydınlatma için tasarlanmış bir uçağı düşünmemek »Sensörler).
%50 lazer verimliliği ile 1 MW lazer radyasyonu elde etmek için lazere 2 MW elektrik enerjisi sağlamak gerekir (aslında daha fazlası, yardımcı ekipmanın ve soğutmanın çalışmasını sağlamak için hala gerekli olduğundan daha fazladır). sistem). Güneş panelleri kullanarak böyle bir enerji elde etmek mümkün mü? Örneğin, Uluslararası Uzay İstasyonu'na (ISS) kurulan güneş panelleri 84 ile 120 kW arasında elektrik üretiyor. Belirtilen gücü elde etmek için gereken güneş panellerinin boyutları, ISS'nin fotoğraf görüntülerinden kolayca tahmin edilebilir. 1 MW'lık bir lazere güç sağlayabilecek bir tasarım çok büyük olacaktır ve minimum taşınabilirlik gerektirecektir.
Bir pil grubunu, mobil taşıyıcılarda güçlü bir lazer için bir güç kaynağı olarak düşünebilirsiniz (her durumda, güneş pilleri için bir tampon olarak gerekli olacaktır). Lityum pillerin enerji yoğunluğu 300 W * h / kg'a ulaşabilir, yani 1 MW'lık bir lazeri %50 verimle sağlamak için, elektrikle 1 saatlik sürekli çalışma için yaklaşık 7 ton ağırlığındaki pillere ihtiyaç vardır. Bu çok değil gibi görünüyor? Ancak, destekleyici yapıların, beraberindeki elektroniklerin, pillerin sıcaklık rejimini korumak için cihazların yerleştirilmesi ihtiyacı göz önüne alındığında, tampon pilin kütlesi yaklaşık 14-15 ton olacaktır. Ek olarak, aşırı sıcaklık ve boşluk koşullarında pillerin çalışmasıyla ilgili sorunlar olacaktır - pillerin ömrünü sağlamak için enerjinin önemli bir kısmı "tüketilecektir". Hepsinden kötüsü, bir pil hücresinin arızalanması, lazer ve taşıyıcı uzay aracıyla birlikte tüm pil pilinin arızalanmasına ve hatta patlamasına neden olabilir.
Uzayda çalışmaları açısından uygun olan daha güvenilir enerji depolama cihazlarının kullanılması, W * h cinsinden daha düşük enerji yoğunlukları nedeniyle büyük olasılıkla yapının kütlesinde ve boyutlarında daha da büyük bir artışa yol açacaktır. / kilogram.
Bununla birlikte, saatlerce çalışma için lazer silahlarına gereksinimler getirmezsek, ancak LR'yi birkaç günde bir ortaya çıkan ve beş dakikadan fazla olmayan bir lazer operasyon süresi gerektiren özel sorunları çözmek için kullanırsak, bu, buna karşılık gelen bir süre gerektirecektir. pilin basitleştirilmesi. … Piller, boyutu lazer silahlarının kullanım sıklığını sınırlayan faktörlerden biri olacak olan güneş panellerinden şarj edilebilir
Daha radikal bir çözüm ise nükleer santral kullanmaktır. Şu anda, uzay aracı radyoizotop termoelektrik jeneratörler (RTG'ler) kullanıyor. Avantajları, tasarımın göreceli basitliğidir, dezavantajı, en iyi ihtimalle birkaç yüz watt olan düşük elektrik gücüdür.
ABD'de, Uranium-235'in yakıt olarak kullanıldığı, ısıyı çıkarmak için sodyum ısı borularının kullanıldığı ve bir Stirling motoru kullanılarak ısının elektriğe dönüştürüldüğü umut verici Kilopower RTG'nin bir prototipi test ediliyor. 1 kilowatt kapasiteli Kilopower reaktörünün prototipinde yaklaşık %30 gibi oldukça yüksek bir verim elde edilmiştir. Kilopower nükleer reaktörünün son numunesi 10 yıl boyunca sürekli olarak 10 kilovat elektrik üretmelidir.
LR'nin bir veya iki Kilopower reaktörlü ve bir tampon enerji depolama cihazına sahip güç kaynağı devresi halihazırda çalışır durumda olabilir ve 1 MW'lık bir lazerin bir tampon pil aracılığıyla birkaç günde bir yaklaşık beş dakika boyunca savaş modunda periyodik çalışmasını sağlar
Rusya'da, bir ulaşım ve güç modülü (TEM) için yaklaşık 1 MW elektrik gücüne sahip bir nükleer santral ve ayrıca 5-10 MW elektrik gücüne sahip Hercules projesine dayanan termal emisyon nükleer santralleri oluşturuluyor.. Bu tür nükleer santraller, lazer silahlarına zaten aracılar olmadan tampon piller şeklinde güç sağlayabilir, ancak bunların yaratılması, teknik çözümlerin yeniliği, özellikleri göz önüne alındığında, prensipte şaşırtıcı olmayan büyük sorunlarla karşı karşıyadır. çalışma ortamı ve yoğun testler yapmanın imkansızlığı. Uzay nükleer santralleri, kesinlikle geri döneceğimiz ayrı bir malzeme konusudur.
Güçlü bir lazer silahının soğutulması durumunda olduğu gibi, şu veya bu türden bir nükleer santralin kullanılması da artan soğutma gereksinimlerini ortaya koymaktadır. Buzdolapları-radyatörler, kütle ve boyutlar açısından en önemlilerinden biridir, bir santralin elemanları, nükleer santralin türüne ve gücüne bağlı olarak kütlelerinin oranı% 30 ila% 70 arasında değişebilir.
Lazer silahının frekansını ve süresini azaltarak ve nispeten düşük güçlü RTG tipi NPP'ler kullanarak, tampon enerji deposunu yeniden şarj ederek soğutma gereksinimleri azaltılabilir
Özel bir not, lazer doğrudan bir nükleer reaksiyonun ürünleri tarafından pompalandığından, harici elektrik kaynakları gerektirmeyen nükleer pompalı lazerlerin yörüngeye yerleştirilmesidir. Bir yandan, nükleer pompalı lazerler ayrıca büyük soğutma sistemleri gerektirecektir, diğer yandan, nükleer enerjinin lazer radyasyonuna doğrudan dönüştürülmesi şeması, bir nükleer reaktör tarafından salınan ısının elektrik enerjisine ara dönüşümünden daha basit olabilir., bu da boyut ve ağırlıkta karşılık gelen bir azalmayı gerektirecektir.
Bu nedenle, lazer radyasyonunun Dünya'da yayılmasını önleyen bir atmosferin olmaması, öncelikle soğutma sistemleri açısından, uzay lazer silahlarının tasarımını önemli ölçüde karmaşıklaştırmaktadır. Uzay lazer silahlarına elektrik sağlamak çok daha az sorun değil.
İlk aşamada, yaklaşık XXI yüzyılın otuzlu yaşlarında, uzayda sınırlı bir süre çalışabilen bir lazer silahının görüneceği varsayılabilir - birkaç dakika mertebesinde, daha sonra enerjinin yeniden şarj edilmesi ihtiyacı ile. birkaç günlük yeterince uzun bir süre için depolama birimleri
Dolayısıyla kısa vadede "yüzlerce balistik füzeye karşı" lazer silahlarının kitlesel kullanımından bahsetmeye gerek yok. Gelişmiş yeteneklere sahip lazer silahları, megawatt sınıfındaki nükleer santrallerin oluşturulup test edilmesinden daha erken görünmeyecek. Ve bu sınıfın uzay aracının maliyetini tahmin etmek zor. Ayrıca uzaydaki askeri operasyonlardan bahsedecek olursak, o zaman lazer silahlarının uzaydaki etkinliğini büyük ölçüde azaltabilecek teknik ve taktik çözümler var.
Bununla birlikte, lazer silahları, sürekli çalışma süresi ve kullanım sıklığı açısından sınırlı olanlar bile, uzayda ve uzaydan savaş için önemli bir araç haline gelebilir.
