Les armes làser sempre són controvertides. Alguns la consideren una arma del futur, mentre que altres neguen categòricament la probabilitat que apareguin mostres efectives d’aquestes armes en un futur proper. La gent pensava en les armes làser fins i tot abans de la seva aparició real, recordem la clàssica obra "L'hiperboloide de l'enginyer Garin" d'Alexei Tolstoi (per descomptat, l'obra no indica exactament un làser, sinó una arma propera a l'acció i conseqüències) d’utilitzar-lo).
La creació d’un làser real als anys 50-60 del segle XX va tornar a plantejar el tema de les armes làser. Al llarg de les dècades, s’ha convertit en una característica indispensable de les pel·lícules de ciència ficció. Els èxits reals van ser molt més modestos. Sí, els làsers ocupaven un nínxol important en sistemes de reconeixement i designació de dianes, són àmpliament utilitzats a la indústria, però per utilitzar-los com a mitjà de destrucció, la seva potència era encara insuficient i les seves característiques de pes i mida eren inacceptables. Com van evolucionar les tecnologies làser, fins a quin punt estan preparades per a aplicacions militars en el moment actual?
El primer làser operatiu es va crear el 1960. Es tractava d’un làser d’estat sòlid pulsat basat en un robí artificial. En el moment de la creació, aquestes eren les tecnologies més altes. Actualment, aquest làser es pot muntar a casa, mentre que la seva energia de pols pot arribar als 100 J.
Un làser de nitrogen és encara més senzill d’implementar; no són necessaris productes comercials complexos per a la seva implementació; fins i tot pot funcionar amb nitrogen contingut a l’atmosfera. Amb els braços rectes, es pot muntar fàcilment a casa.
Des de la creació del primer làser, s’ha trobat un gran nombre de maneres d’obtenir radiació làser. Hi ha làsers d'estat sòlid, làsers de gas, làsers de tint, làsers d'electrons lliures, làsers de fibra, làsers de semiconductor i altres làsers. A més, els làsers difereixen en la forma d’excitar-se. Per exemple, en làsers de gas de diversos dissenys, el medi actiu pot excitar-se per radiació òptica, descàrrega de corrent elèctric, reacció química, bombament nuclear, bombament tèrmic (làsers de gas dinàmic, GDL). L’aparició dels làsers semiconductors va donar lloc a làsers del tipus DPSS (làser d’estat sòlid amb bombes de díode).
Diversos dissenys de làsers proporcionen sortida de radiació de diferents longituds d'ona, des de raigs X suaus fins a radiació infraroja. Els làsers durs de raigs X i gamma estan en desenvolupament. Això us permet seleccionar un làser en funció del problema que es resolgui. Pel que fa a les aplicacions militars, això significa, per exemple, la possibilitat d’escollir un làser, amb una radiació de tal longitud d’ona que sigui mínimament absorbida per l’atmosfera del planeta.
Des del desenvolupament del primer prototip, la potència ha anat augmentant contínuament, les característiques de pes i mida i l’eficiència (eficiència) dels làsers han millorat. Això es veu molt clarament en l'exemple dels díodes làser. A la dècada dels 90 del segle passat, van aparèixer els indicadors làser amb una potència de 2-5 mW a la gran venda, el 2005-2010 ja era possible comprar un punter làser de 200-300 mW, ara, el 2019, hi ha punteres làser amb una potència òptica de 7. a la vendaA Rússia, hi ha mòduls de díodes làser infrarojos amb sortida de fibra òptica, amb una potència òptica de 350 W.
La taxa d'augment de la potència dels díodes làser és comparable a la taxa d'augment de la potència computacional dels processadors, d'acord amb la llei de Moore. Per descomptat, els díodes làser no són adequats per crear làsers de combat, però, al seu torn, s’utilitzen per bombar làsers eficients d’estat sòlid i fibra. Per als díodes làser, l’eficiència de convertir l’energia elèctrica en energia òptica pot superar el 50%, teòricament es pot obtenir una eficiència superior al 80%. L’alta eficiència no només redueix els requisits de subministrament elèctric, sinó que també simplifica el refredament de l’equip làser.
Un element important del làser és el sistema d’enfocament del feix: com més petita sigui la zona puntual de l’objectiu, major serà la densitat de potència que permet danyar-lo. Els avenços en el desenvolupament de sistemes òptics complexos i l’aparició de nous materials òptics d’alta temperatura permeten crear sistemes d’enfocament molt eficients. El sistema d’enfocament i objectiu del làser experimental americà de combat HEL inclou 127 miralls, lents i filtres de llum.
Un altre component important que ofereix la possibilitat de crear armes làser és el desenvolupament de sistemes per guiar i mantenir el feix al blanc. Per colpejar objectius amb un tret "instantani", en una fracció de segon, es necessiten potències de gigawatt, però la creació d'aquests làsers i fonts d'alimentació per a ells en un xassís mòbil és qüestió d'un futur llunyà. En conseqüència, per destruir objectius amb làsers amb una potència de centenars de quilowatts (desenes de megawatts), cal mantenir la taca de radiació làser a l'objectiu durant algun temps (des de diversos segons fins a diverses desenes de segons). Això requereix unitats d'alta precisió i alta velocitat capaces de rastrejar l'objectiu amb el feix làser, segons el sistema de guiatge.
Quan es dispara a distàncies llargues, el sistema de guiatge ha de compensar les distorsions introduïdes per l'atmosfera, per a les quals es poden utilitzar diversos làsers per a diversos propòsits en el sistema de guiatge, proporcionant una guia precisa del làser principal de "combat" fins a l'objectiu.
Quins làsers han rebut un desenvolupament prioritari en el camp de les armes? A causa de l'absència de fonts d'alta potència de bombament òptic, els làsers de gas dinàmic i químic s'han convertit en tals.
A la fi del segle XX, l'opinió pública va ser agitada pel programa American Strategic Defense Initiative (SDI). Com a part d’aquest programa, es va planejar desplegar armes làser a terra i a l’espai per derrotar els míssils balístics intercontinentals soviètics (ICBM). Per a la seva col·locació en òrbita, se suposava que havia d'utilitzar làsers de bombes nuclears que emetessin en la gamma de raigs X o làsers químics amb una potència de fins a 20 megawatts.
El programa SDI es va enfrontar a nombroses dificultats tècniques i va ser tancat. Al mateix temps, algunes de les investigacions realitzades en el marc del programa van permetre obtenir làsers prou potents. El 1985, un làser de fluor de deuteri amb una potència de sortida de 2,2 megawatts va destruir un míssil balístic de combustible líquid fixat a 1 quilòmetre del làser. Com a resultat de la irradiació de 12 segons, les parets del cos del coet van perdre força i van ser destruïdes per la pressió interna.
A l'URSS, també es va dur a terme el desenvolupament de làsers de combat. Als anys vuitanta del segle XX, es treballava per crear la plataforma orbital Skif amb un làser dinàmic de gas amb una potència de 100 kW. La maqueta Skif-DM de grans dimensions (nau espacial Polyus) es va llançar a l'òrbita de la Terra el 1987, però a causa d'una sèrie d'errors no va entrar a l'òrbita calculada i va ser inundada a l'Oceà Pacífic al llarg d'una trajectòria balística. El col·lapse de la URSS va posar fi a aquest i altres projectes similars.
A l'URSS es van dur a terme estudis a gran escala d'armes làser com a part del programa Terra. El programa del míssil zonal i del sistema de defensa antiespacial amb un element impactant de feix basat en armes làser d'alta potència "Terra" es va implementar del 1965 al 1992. Segons dades obertes, en el marc d'aquest programa, els làsers dinàmics de gas es van desenvolupar làsers d 'estat sòlid, fotodissociació explosiva de iode i altres tipus.
També a la URSS, des de mitjan anys 70 del segle XX, es va desenvolupar un complex làser aerotransportat A-60 sobre la base de l'avió Il-76MD. Inicialment, el complex estava destinat a combatre els globus a la deriva automàtics. Com a arma, s'havia d'instal·lar un làser CO dinàmic de gas continu d'una classe de megawatts desenvolupat per l'Oficina de Disseny Khimavtomatika (KBKhA).
Com a part de les proves, es va crear una família de mostres de banc GDT amb una potència de radiació de 10 a 600 kW. Es pot suposar que en el moment de provar el complex A-60, hi havia instal·lat un làser de 100 kW.
Es van realitzar diverses dotzenes de vols amb la prova de la instal·lació làser en un globus estratosfèric situat a una altitud de 30-40 km i a l'objectiu La-17. Algunes fonts indiquen que el complex amb l'avió A-60 es va crear com a component làser d'aviació per a la defensa de míssils sota el programa Terra-3.
Quins tipus de làser són els més prometedors per a aplicacions militars en l'actualitat? Amb tots els avantatges dels làsers químics i dinàmics de gas, tenen desavantatges significatius: la necessitat de components consumibles, la inèrcia de llançament (segons algunes fonts, fins a un minut), l'alliberament de calor important, les grans dimensions i el rendiment dels components gastats del mitjà actiu. Aquests làsers només es poden col·locar en suports grans.
En aquests moments, els làsers d’estat sòlid i de fibra tenen les millors perspectives, per al funcionament dels quals només és necessari proporcionar-los una potència suficient. La Marina dels Estats Units desenvolupa activament la tecnologia de làser d'electrons gratuïts. Un avantatge important dels làsers de fibra és la seva escalabilitat, és a dir, la possibilitat de combinar diversos mòduls per obtenir més potència. L’escalabilitat inversa també és important, si es crea un làser d’estat sòlid amb una potència de 300 kW, segur que es pot crear un làser de mida més petita amb una potència de, per exemple, 30 kW.
Quina és la situació dels làsers de fibra i estat sòlid a Rússia? La ciència de l'URSS en termes de desenvolupament i creació de làsers va ser la més avançada del món. Malauradament, el col·lapse de la URSS ho va canviar tot. Una de les empreses més grans del món per al desenvolupament i producció de làsers de fibra IPG Photonics va ser fundada per un natural de Rússia V. P. Gapontsev sobre la base de l’empresa russa NTO IRE-Polyus. Actualment, la companyia matriu, IPG Photonics, està registrada als Estats Units. Tot i que un dels llocs de producció més grans d’IPG Photonics es troba a Rússia (Fryazino, regió de Moscou), l’empresa opera segons la legislació nord-americana i els seus làsers no es poden utilitzar a les forces armades russes, inclosa l’empresa que ha de complir les sancions imposat a Rússia.
Tot i això, les capacitats dels làsers de fibra IPG Photonics són extremadament elevades. Els làsers de fibra d’ona contínua d’alta potència IPG tenen un rang de potència d’1 kW a 500 kW, a més d’una àmplia gamma de longituds d’ona, i l’eficiència de la conversió de l’energia elèctrica en energia òptica arriba al 50%. Les característiques de divergència dels làsers de fibra IPG són molt superiors a altres làsers d’alta potència.
Hi ha altres desenvolupadors i fabricants de làsers moderns de fibra d'alta potència i d'estat sòlid a Rússia? A jutjar per les mostres comercials, no.
Un fabricant nacional del segment industrial ofereix làsers de gas amb una potència màxima de desenes de kW. Per exemple, l'empresa "Laser Systems" va presentar el 2001 un làser d'oxigen iodat amb una potència de 10 kW amb una eficiència química superior al 32%, que és la font autònoma compacta més prometedora de potent radiació làser d'aquest tipus. En teoria, els làsers d’oxigen-iode poden assolir nivells de potència de fins a un megawatt.
Al mateix temps, no es pot descartar completament que els científics russos hagin aconseguit fer un avanç en alguna altra direcció de creació de làsers d'alta potència, basant-se en una comprensió profunda de la física dels processos làser.
El 2018, el president rus Vladimir Putin va anunciar el complex làser Peresvet, dissenyat per resoldre missions de defensa antimíssils i destruir els orbitadors enemics. Es classifica la informació sobre el complex Peresvet, inclòs el tipus de làser utilitzat (làsers?) I la potència òptica.
Es pot suposar que el candidat més probable per a la instal·lació en aquest complex és un làser dinàmic gasós, descendent del làser que s'està desenvolupant per al programa A-60. En aquest cas, la potència òptica del làser del complex "Peresvet" pot ser de 200 a 400 quilowatts, en un escenari optimista de fins a 1 megawatt. El làser d’oxigen-iode esmentat anteriorment es pot considerar un altre candidat.
Si procedim d’això, al costat de la cabina del vehicle principal del complex Peresvet, hi ha un generador de gasoil o gasolina de corrent elèctric, un compressor, un compartiment d’emmagatzematge de components químics, un làser amb sistema de refrigeració i un presumiblement, el sistema de guiatge de feixos làser es troba en sèrie. La detecció de radars o objectius OLS no es veu enlloc, la qual cosa implica la designació de destinació externa.
En qualsevol cas, aquestes suposicions poden resultar falses, tant en relació amb la possibilitat de crear làsers fonamentalment nous per part de desenvolupadors nacionals, com en relació amb la manca d'informació fiable sobre la potència òptica del complex Peresvet. En particular, hi havia informació a la premsa sobre la presència d'un reactor nuclear de petita mida com a font d'energia al complex "Peresvet". Si això és cert, la configuració del complex i les possibles característiques poden ser completament diferents.
Quin poder es necessita perquè un làser s’utilitzi eficaçment amb finalitats militars com a mitjà de destrucció? Això depèn en gran mesura del rang d’ús previst i de la naturalesa dels objectius afectats, així com del mètode de destrucció.
El complex d’autodefensa aerotransportada de Vitebsk inclou una estació de bloqueig activa L-370-3S. Contraresta els míssils enemics entrants amb un cap de direcció tèrmic encegant la radiació làser d'infrarojos. Tenint en compte les dimensions de l'estació de bloqueig activa L-370-3S, la potència de l'emissor làser és màxima de diverses desenes de watts. Això difícilment és suficient per destruir el cap d’inici tèrmic del míssil, però és suficient per a l’encegament temporal.
Durant les proves del complex A-60 amb un làser de 100 kW, els objectius L-17, que representaven un anàleg d'un avió a reacció, van ser colpejats. Es desconeix el rang de destrucció, es pot suposar que tenia uns 5-10 km.
Exemples de proves de sistemes làser estranys:
[
Basant-nos en l’anterior, podem suposar:
- per destruir petits UAV a una distància d’1-5 quilòmetres, es necessita un làser amb una potència de 2-5 kW;
- per destruir mines no obertes, obus i municions d'alta precisió a una distància de 5-10 quilòmetres, cal un làser amb una potència de 20-100 kW;
- Per colpejar objectius com un avió o un míssil a una distància de 100-500 km, es necessita un làser amb una potència d’1-10 MW.
Els làsers de les potències indicades ja existeixen o es crearan en un futur previsible. Quins tipus d'armes làser en un futur proper poden utilitzar les forces aèries, les forces terrestres i la marina, considerarem a la continuació d'aquest article.
