BLK "Peresvet": hoe werkt het Russische laserzwaard?

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Sinds hun oprichting worden lasers gezien als wapens met het potentieel om een revolutie teweeg te brengen in de strijd. Sinds het midden van de 20e eeuw zijn lasers een integraal onderdeel geworden van sciencefictionfilms, wapens van supersoldaten en interstellaire schepen.

Zoals echter vaak het geval is in de praktijk, stuitte de ontwikkeling van krachtige lasers op grote technische problemen, wat ertoe heeft geleid dat tot nu toe de belangrijkste niche van militaire lasers hun gebruik is geworden in verkennings-, richt- en doelaanduidingssystemen. Desalniettemin stopte het werk aan de creatie van gevechtslasers in de leidende landen van de wereld praktisch niet, programma's voor de creatie van nieuwe generaties laserwapens vervingen elkaar.

Eerder hebben we enkele van de stadia in de ontwikkeling van lasers en de creatie van laserwapens onderzocht, evenals de ontwikkelingsstadia en de huidige situatie in de creatie van laserwapens voor de luchtmacht, laserwapens voor grondtroepen en luchtverdediging, laserwapens voor de marine. Op dit moment is de intensiteit van programma's voor het maken van laserwapens in verschillende landen zo hoog dat er geen twijfel meer over bestaat dat ze binnenkort op het slagveld zullen verschijnen. En het zal niet zo eenvoudig zijn om jezelf te beschermen tegen laserwapens als sommige mensen denken, in ieder geval zal het zeker niet mogelijk zijn met zilver.

Als je goed kijkt naar de ontwikkeling van laserwapens in het buitenland, zul je merken dat de meeste van de voorgestelde moderne lasersystemen worden geïmplementeerd op basis van fiber- en solid-state lasers. Bovendien zijn deze lasersystemen voor het grootste deel ontworpen om tactische problemen op te lossen. Hun uitgangsvermogen varieert momenteel van 10 kW tot 100 kW, maar kan in de toekomst worden verhoogd tot 300-500 kW. In Rusland is er praktisch geen informatie over het werk aan het maken van gevechtslasers van tactische klasse, we zullen hieronder praten over de redenen waarom dit gebeurt.

Op 1 maart 2018 kondigde de Russische president Vladimir Poetin in de loop van zijn boodschap aan de Federale Vergadering, samen met een aantal andere baanbrekende wapensystemen, het Peresvet lasergevechtscomplex (BLK) aan, waarvan de omvang en het beoogde doel impliceren dat het gebruik ervan voor het oplossen van strategische problemen.

Het Peresvet-complex is omgeven door een sluier van geheimhouding. De kenmerken van andere nieuwste soorten wapens (complexen "Dagger", "Avangard", "Zircon", "Poseidon") werden tot op zekere hoogte uitgedrukt, wat ons gedeeltelijk in staat stelt hun doel en effectiviteit te beoordelen. Tegelijkertijd werd er geen specifieke informatie over het Peresvet-lasercomplex verstrekt: noch het type van de geïnstalleerde laser, noch de energiebron ervoor. Dienovereenkomstig is er geen informatie over de capaciteit van het complex, wat ons op zijn beurt niet in staat stelt om de echte mogelijkheden en de doelen en doelstellingen die ervoor zijn vastgesteld, te begrijpen.

Laserstraling kan op tientallen, misschien zelfs honderden manieren worden verkregen. Dus welke methode voor het verkrijgen van laserstraling is geïmplementeerd in de nieuwste Russische BLK "Peresvet"? Om de vraag te beantwoorden, zullen we verschillende versies van de Peresvet BLK overwegen en de mate van waarschijnlijkheid van hun implementatie beoordelen.

De onderstaande informatie is de aannames van de auteur op basis van informatie uit open bronnen die op internet zijn geplaatst.

BLK "Peresvet". Uitvoering nummer 1. Vezel-, vastestof- en vloeistoflasers

Zoals hierboven vermeld, is de belangrijkste trend bij het maken van laserwapens de ontwikkeling van complexen op basis van glasvezel. Waarom gebeurt dit? Want het vermogen van laserinstallaties op basis van fiberlasers is eenvoudig op te schalen. Verkrijg met behulp van een pakket modules van 5-10 kW straling aan de uitgang met een vermogen van 50-100 kW.

Kan de Peresvet BLK op basis van deze technologieën worden geïmplementeerd? Het is zeer waarschijnlijk dat dit niet het geval is. De belangrijkste reden hiervoor is dat tijdens de jaren van perestrojka, de toonaangevende ontwikkelaar van fiberlasers, de IRE-Polyus Scientific and Technical Association, uit Rusland "vluchtte" op basis waarvan de transnationale onderneming IPG Photonics Corporation werd opgericht, geregistreerd in de VS en is nu de wereldleider in de industrie high power fiber lasers. Internationale zaken en de belangrijkste plaats van registratie van IPG Photonics Corporation impliceert zijn strikte gehoorzaamheid aan de Amerikaanse wetgeving, wat, gezien de huidige politieke situatie, niet de overdracht van kritieke technologieën naar Rusland impliceert, die uiteraard technologieën omvatten voor het creëren van hoogwaardige krachtige lasers.

Kunnen fiberlasers in Rusland door andere organisaties worden ontwikkeld? Misschien, maar onwaarschijnlijk, of terwijl dit producten met een laag vermogen zijn. Fiberlasers zijn een winstgevend commercieel product; daarom wijst de afwezigheid van huishoudelijke fiberlasers met hoog vermogen op de markt hoogstwaarschijnlijk op hun daadwerkelijke afwezigheid.

De situatie is vergelijkbaar met solid-state lasers. Vermoedelijk is het moeilijker om een batchoplossing onder hen te implementeren, niettemin is het mogelijk, en in het buitenland is dit de tweede meest voorkomende oplossing na fiberlasers. Er is geen informatie gevonden over krachtige industriële vastestoflasers die in Rusland zijn gemaakt. Aan het Institute of Laser Physics Research RFNC-VNIIEF (ILFI) wordt gewerkt aan vastestoflasers, dus theoretisch kan een vastestoflaser in de Peresvet BLK worden geïnstalleerd, maar in de praktijk is dit onwaarschijnlijk, aangezien in het begin meer compacte monsters van laserwapens zouden hoogstwaarschijnlijk verschijnen of experimentele installaties.

Er is nog minder informatie over vloeibare lasers, hoewel er informatie is dat een laser voor vloeibare oorlogsvoering wordt ontwikkeld (werd het ontwikkeld, maar werd het afgewezen?) In de VS onder het HELLADS-programma (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Defense systeem gebaseerd op een hoogenergetische vloeistoflaser"). Vermoedelijk hebben vloeibare lasers het voordeel dat ze kunnen koelen, maar een lager rendement (efficiëntie) hebben in vergelijking met lasers in vaste toestand.

In 2017 verscheen informatie over de plaatsing van het Polyus Research Institute van een aanbesteding voor een integraal onderdeel van onderzoekswerkzaamheden (R&D), met als doel het realiseren van een mobiel lasercomplex ter bestrijding van kleine onbemande luchtvaartuigen (UAV's) overdag en schemering omstandigheden. Het complex moet bestaan uit een volgsysteem en de aanleg van vliegroutes voor het doel, die een doelaanduiding opleveren voor het geleidingssysteem van laserstraling, waarvan de bron een vloeibare laser zal zijn. Van belang is de eis die is gespecificeerd in de werkbeschrijving voor het maken van een vloeistoflaser, en tegelijkertijd de eis voor de aanwezigheid van een fiberpowerlaser in het complex. Ofwel is het een drukfout, ofwel is er een nieuw type fiberlaser met een vloeibaar actief medium in een vezel ontwikkeld (ontwikkeld), die de voordelen van een vloeibare laser in termen van gemak van koeling en een fiberlaser combineert in het combineren van emitter pakketjes.

De belangrijkste voordelen van fiber-, solid-state- en vloeistoflasers zijn hun compactheid, de mogelijkheid van een batchtoename van het vermogen en het gemak van integratie in verschillende klassen van wapens. Dit alles in tegenstelling tot de BLK "Peresvet"-laser, die duidelijk niet als universele module is ontwikkeld, maar als een oplossing "met één doel, volgens één concept". Daarom kan de waarschijnlijkheid van implementatie van BLK "Peresvet" in versie nr. 1 op basis van vezel-, vastestof- en vloeistoflasers als laag worden ingeschat.

BLK "Peresvet". Uitvoering nummer 2. Gasdynamische en chemische lasers

Gasdynamische en chemische lasers kunnen als een verouderde oplossing worden beschouwd. Hun grootste nadeel is de behoefte aan een groot aantal verbruikscomponenten die nodig zijn om de reactie te behouden, wat de ontvangst van laserstraling garandeert. Niettemin waren het chemische lasers die het meest ontwikkeld waren in de ontwikkeling van de jaren 70 - 80 van de 20e eeuw.

Blijkbaar werden in de USSR en de VS voor het eerst continue stralingsvermogens van meer dan 1 megawatt verkregen met gasdynamische lasers, waarvan de werking is gebaseerd op adiabatische koeling van verwarmde gasmassa's die met supersonische snelheid bewegen.

In de USSR werd sinds het midden van de jaren 70 van de 20e eeuw een lasercomplex A-60 in de lucht ontwikkeld op basis van het Il-76MD-vliegtuig, vermoedelijk bewapend met een RD0600-laser of zijn analoog. Aanvankelijk was het complex bedoeld om automatisch ronddrijvende ballonnen te bestrijden. Als wapen moest een continue gasdynamische CO-laser van een megawatt-klasse worden geïnstalleerd, ontwikkeld door het Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA). Als onderdeel van de tests werd een familie van GDT-bankmonsters gemaakt met een stralingsvermogen van 10 tot 600 kW. De nadelen van de GDT zijn de lange stralingsgolflengte van 10,6 m, die zorgt voor een hoge diffractiedivergentie van de laserstraal.

Nog hogere stralingsvermogens werden verkregen met chemische lasers op basis van deuteriumfluoride en met zuurstof-jodium (jodium) lasers (COIL's). Met name in het kader van het Strategic Defense Initiative (SDI)-programma in de Verenigde Staten is een chemische laser op basis van deuteriumfluoride met een vermogen van meerdere megawatts gecreëerd; in het kader van de Amerikaanse National Anti-Ballistic Missile Defense (NMD)) programma, het Boeing ABL (AirBorne Laser) luchtvaartcomplex met een zuurstof-jodiumlaser met een vermogen in de orde van grootte van 1 megawatt.

VNIIEF heeft 's werelds krachtigste gepulseerde chemische laser voor de reactie van fluor met waterstof (deuterium) gemaakt en getest, een herhaaldelijk gepulseerde laser ontwikkeld met een stralingsenergie van enkele kJ per puls, een pulsherhalingssnelheid van 1-4 Hz en een stralingsdivergentie dicht bij de diffractielimiet en een efficiëntie van ongeveer 70% (de hoogste bereikt voor lasers).

In de periode van 1985 tot 2005. lasers werden ontwikkeld op de niet-ketenreactie van fluor met waterstof (deuterium), waarbij zwavelhexafluoride SF6, dissociërend in een elektrische ontlading (fotodissociatielaser?), werd gebruikt als een fluorhoudende stof. Om een langdurige en veilige werking van de laser in een herhaaldelijk gepulseerde modus te garanderen, zijn installaties gecreëerd met een gesloten cyclus voor het veranderen van het werkmengsel. De mogelijkheid van het verkrijgen van een stralingsdivergentie dichtbij de diffractielimiet, een pulsherhalingsfrequentie tot 1200 Hz en een gemiddeld stralingsvermogen van enkele honderden watts wordt getoond.

Gasdynamische en chemische lasers hebben een belangrijk nadeel, in de meeste oplossingen is het noodzakelijk om de voorraad "munitie" aan te vullen, die vaak uit dure en giftige componenten bestaat. Het is ook noodzakelijk om de uitlaatgassen die het gevolg zijn van de werking van de laser te reinigen. Over het algemeen zijn gasdynamische en chemische lasers moeilijk een effectieve oplossing te noemen. Daarom zijn de meeste landen overgestapt op de ontwikkeling van fiber-, solid-state- en liquid lasers.

Als we het hebben over een laser op basis van de niet-ketenreactie van fluor met deuterium, dissociëren in een elektrische ontlading, met een gesloten cyclus van verandering van het werkmengsel, dan werden in 2005 vermogens van ongeveer 100 kW verkregen, het is onwaarschijnlijk dat tijdens deze keer konden ze naar een megawatt-niveau worden gebracht.

Met betrekking tot BLK "Peresvet" is de kwestie van het installeren van een gasdynamische en chemische laser nogal controversieel. Enerzijds zijn er in Rusland belangrijke ontwikkelingen op het gebied van deze lasers. Op internet verscheen informatie over de ontwikkeling van een verbeterde versie van het luchtvaartcomplex A 60 - A 60M met een 1 MW laser. Er wordt ook gezegd over de plaatsing van het "Peresvet" -complex op een vliegdekschip ", wat mogelijk de tweede kant van dezelfde medaille is. Dat wil zeggen, ze hadden eerst een krachtiger grondcomplex kunnen maken op basis van een gasdynamische of chemische laser en dit nu, volgens de gebaande paden, op een vliegdekschip installeren.

De oprichting van "Peresvet" werd uitgevoerd door specialisten van het nucleaire centrum in Sarov, in het Russian Federal Nuclear Center - All-Russian Research Institute of Experimental Physics (RFNC-VNIIEF), bij het reeds genoemde Institute of Laser Physics Research, dat ontwikkelt o.a. gasdynamische en zuurstof-jodiumlasers…

Aan de andere kant, wat je ook mag zeggen, gasdynamische en chemische lasers zijn verouderde technische oplossingen. Bovendien circuleert er actief informatie over de aanwezigheid van een kernenergiebron in de Peresvet BLK om de laser aan te drijven, en in Sarov zijn ze meer betrokken bij het creëren van de nieuwste baanbrekende technologieën, vaak geassocieerd met kernenergie.

Op basis van het voorgaande kan worden aangenomen dat de waarschijnlijkheid van implementatie van de Peresvet BLK in Uitvoering nr. 2 op basis van gasdynamische en chemische lasers als matig kan worden ingeschat

Nucleair gepompte lasers

Aan het eind van de jaren zestig begon in de USSR met de creatie van krachtige lasers met kernpomp. Aanvankelijk waren specialisten van VNIIEF, I. A. E. Kurchatov en het Onderzoeksinstituut voor Kernfysica, Staatsuniversiteit van Moskou. Daarna werden ze vergezeld door wetenschappers van MEPhI, VNIITF, IPPE en andere centra. In 1972 exciteerde VNIIEF een mengsel van helium en xenon met uraniumsplijtingsfragmenten met behulp van een VIR 2-pulsreactor.

1974-1976. experimenten worden uitgevoerd in de TIBR-1M-reactor, waarin het laserstralingsvermogen ongeveer 1-2 kW was. In 1975 werd op basis van de VIR-2 pulsreactor een tweekanaals laserinstallatie LUNA-2 ontwikkeld, die in 2005 nog in bedrijf was en mogelijk nog steeds werkt. In 1985 werd in de LUNA-2M-faciliteit voor het eerst ter wereld een neonlaser gepompt.

In het begin van de jaren tachtig ontwikkelden en vervaardigden wetenschappers van VNIIEF, om een nucleair laserelement te creëren dat in een continue modus werkt, een 4-kanaals lasermodule LM-4. Het systeem wordt aangeslagen door een neutronenflux uit de BIGR-reactor. De duur van de opwekking wordt bepaald door de duur van de bestralingspuls van de reactor. Voor het eerst ter wereld werd cw laseren in nucleair gepompte lasers in de praktijk gedemonstreerd en werd de efficiëntie van de methode van transversale gascirculatie aangetoond. Het laserstralingsvermogen was ongeveer 100 W.

In 2001 werd de LM-4-eenheid geüpgraded en kreeg de aanduiding LM-4M / BIGR. De werking van een nucleair laserapparaat met meerdere elementen in een continue modus werd gedemonstreerd na 7 jaar conservering van de faciliteit zonder optische en splijtstofelementen te vervangen. De LM-4-installatie kan worden beschouwd als een prototype van een laserreactor (RL), die al zijn kwaliteiten bezit, behalve de mogelijkheid van een zichzelf in stand houdende nucleaire kettingreactie.

In 2007 werd in plaats van de LM-4-module de LM-8 achtkanaals lasermodule in gebruik genomen, waarin de sequentiële toevoeging van vier en twee laserkanalen was voorzien.

Een laserreactor is een autonoom apparaat dat de functies van een lasersysteem en een kernreactor combineert. De actieve zone van een laserreactor is een set van een bepaald aantal lasercellen die op een bepaalde manier in een neutronenmoderatormatrix zijn geplaatst. Het aantal lasercellen kan variëren van honderden tot enkele duizenden. De totale hoeveelheid uranium varieert van 5-7 kg tot 40-70 kg, lineaire afmetingen 2-5 m.

Bij VNIIEF zijn voorlopige schattingen gemaakt van de belangrijkste energie-, nucleair-fysische, technische en operationele parameters van verschillende versies van laserreactoren met laservermogen van 100 kW en meer, werkend van fracties van een seconde tot continue modus. We overwogen laserreactoren met warmteaccumulatie in de reactorkern bij lanceringen, waarvan de duur wordt beperkt door de toelaatbare verwarming van de kern (warmtecapaciteitsradar) en continue radar met verwijdering van thermische energie buiten de kern.

Vermoedelijk zou een laserreactor met een laservermogen in de orde van grootte van 1 MW ongeveer 3000 lasercellen moeten bevatten.

In Rusland werd intensief gewerkt aan nucleair gepompte lasers, niet alleen bij VNIIEF, maar ook bij de Federal State Unitary Enterprise "State Scientific Center of the Russian Federation - Institute of Physics and Power Engineering genoemd naar A. I. Leipunsky ", zoals blijkt uit het octrooi RU 2502140 voor de oprichting van" Reactor-laserinstallatie met direct pompen door splijtingsfragmenten ".

Specialisten van het State Research Center van de Russische Federatie IPPE hebben een energiemodel ontwikkeld van een gepulseerd reactor-lasersysteem - een nucleair gepompte optische kwantumversterker (OKUYAN).

Herinnerend aan de verklaring van de vice-minister van Defensie van Rusland, Yuri Borisov, vorig jaar in een interview met de krant Krasnaya Zvezda ("Lasersystemen zijn in gebruik genomen, die het mogelijk maken een potentiële vijand te ontwapenen en al die objecten te raken die als doelwit dienen voor de laserstraal van dit systeem. Onze nucleaire wetenschappers hebben geleerd om de energie te concentreren die nodig is om de overeenkomstige wapens van de vijand praktisch in enkele ogenblikken, in een kwestie van fracties van een seconde te verslaan "), kunnen we zeggen dat de Peresvet BLK niet is uitgerust met een kleine kernreactor van formaat die de laser voedt met elektriciteit, maar met een laserreactor, waarin splijtingsenergie direct wordt omgezet in laserstraling.

Er wordt pas twijfel gewekt door het eerder genoemde voorstel om de Peresvet BLK op het vliegtuig te plaatsen. Hoe u ook de betrouwbaarheid van het draagvliegtuig waarborgt, er is altijd het risico van een ongeval en een vliegtuigcrash met de daaropvolgende verstrooiing van radioactieve stoffen. Het is echter mogelijk dat er manieren zijn om de verspreiding van radioactieve stoffen te voorkomen wanneer de drager valt. Ja, en we hebben al een vliegende reactor in een kruisraket, de stormvogel.

Op basis van het voorgaande kan worden aangenomen dat de waarschijnlijkheid van implementatie van de Peresvet BLK in versie 3 op basis van een nucleair gepompte laser als hoog kan worden ingeschat

Het is niet bekend of de geïnstalleerde laser gepulseerd of continu is. In het tweede geval zijn de tijd van continue werking van de laser en de pauzes die moeten worden uitgevoerd tussen de bedrijfsmodi twijfelachtig. Hopelijk heeft de Peresvet BLK een continue laserreactor, waarvan de bedrijfstijd alleen wordt beperkt door de toevoer van koelmiddel, of niet wordt beperkt als op een andere manier wordt gekoeld.

In dit geval kan het optische uitgangsvermogen van de Peresvet BLK worden geschat in het bereik van 1-3 MW met het vooruitzicht op te stijgen tot 5-10 MW. Zelfs met zo'n laser is het bijna niet mogelijk om een kernkop te raken, maar een vliegtuig, inclusief een onbemand luchtvaartuig, of een kruisraket is vrij. Het is ook mogelijk om bijna elk onbeschermd ruimtevaartuig in lage banen te verslaan en mogelijk de gevoelige elementen van ruimtevaartuigen in hogere banen te beschadigen.

Het eerste doelwit voor de Peresvet BLK kunnen dus de gevoelige optische elementen zijn van de Amerikaanse waarschuwingssatellieten voor raketaanvallen, die kunnen fungeren als een raketverdedigingselement in het geval van een verrassingsaanval van de VS.

conclusies

Zoals we aan het begin van het artikel zeiden, zijn er een vrij groot aantal manieren om laserstraling te verkrijgen. Naast de hierboven besproken soorten lasers zijn er andere soorten lasers die effectief kunnen worden gebruikt in militaire aangelegenheden, bijvoorbeeld een vrije elektronenlaser, waarbij het mogelijk is om de golflengte over een breed bereik te variëren tot zachte röntgenstraling en die gewoon veel elektrische energie nodig heeft.afgegeven door een kleine kernreactor. Een dergelijke laser wordt actief ontwikkeld in het belang van de Amerikaanse marine. Het gebruik van een vrije elektronenlaser in de Peresvet BLK is echter onwaarschijnlijk, aangezien er momenteel praktisch geen informatie is over de ontwikkeling van dit type laser in Rusland, afgezien van deelname in Rusland aan het programma van de Europese röntgenvrije elektronen laser.

Het is noodzakelijk om te begrijpen dat de beoordeling van de waarschijnlijkheid van het gebruik van deze of gene oplossing in de Peresvet BLK nogal voorwaardelijk is: de aanwezigheid van alleen indirecte informatie verkregen uit open bronnen maakt het niet mogelijk om conclusies met een hoge mate van betrouwbaarheid te formuleren.