Оптические лазеры

Основной упор в программе СОИ сделан на создание новых видов оружия, использующих в качестве поражающего фактора электромагнитное излучение различных диапазонов спектра: от радиоволн до гамма-излучения. Основным преимуществом такого оружия является практически мгновенное достижение цели, т. к. электромагнитное излучение распространяется со скоростью света. Это позволяет наносить удар неожиданно и быстро с большого расстояния. Кроме того, исчезает необходимость в расчете траектории движения цели с целью упреждения ее движения. Появляется принципиальная возможность уничтожать взлетающие МБР на активном (разгонном) участке их траектории в течение первых 5 минут после старта. Именно поэтому лазерным оружием предполагалось оснастить первый эшелон системы ПРО.

Разрушающее воздействие оптического лазерного излучения основано прежде всего на тепловом нагреве ракет (прожигание топливных баков, электроники и систем управления) и действии ударной («шоковой») волны, которая возникает при попадании на поверхность ракеты импульсного лазерного излучения. В последнем случае ударная волна выводит из строя электронику и системы наведения ракеты, а также может повлечь детонацию взрывчатого вещества в боеголовке. Применение пассивных мер защиты (зеркальных и поглощающих покрытий, экранов и т. д.) значительно снижает поражающее воздействие излучения низких энергий, однако, становятся бесполезными при дальнейшем повышении мощности лазерного излучения.

Идея использовать мощный луч света в качестве оружия восходит еще к Архимеду, но реальную почву эта идея обрела лишь в 1961 г. с появлением первых лазеров. В 1967 г. был разработан первый газодинамический лазер, который продемонстрировал реальность возможности использования лазеров как оружия. Основными его элементами являются: камера сгорания, в которой образуется горячий газ; система сверхзвуковых сопел, после прохождения которых газ, быстро расширяясь, охлаждается и переходит в состояние с инверсной населенностью энергетических уровней; оптическая полость, где и происходит генерация лазерного излучения. В этой полости перпендикулярно потоку газа расположены два плоских зеркала, образующих оптический резонатор. Для пропускания излучения из полости диаметр одного из зеркал чуть меньше, чем у другого.

Близки по конструкции к газодинамическому лазеру химический и электроразрядный: в них также через объем резонатора с большой скоростью прокачивается возбужденная рабочая смесь, только источником их возбуждения является соответственно химическая реакция или электрический разряд. Наиболее подходящим для поражения боеголовок в космическом пространстве считается химический лазер на реакции водорода с фтором. Если же в этом лазере вместо водорода использовать его тяжелый изотоп дейтерий, то излучение будет иметь длину волны не 2,7 мкм, а 3,8 мкм, т. е. попадет в «окно прозрачности» земной атмосферы (3,6–4 мкм) и сможет почти беспрепятственно достигать земной поверхности.

Сложную задачу представляет фокусировка лазерного луча на цель.

Опытная установка для тестирования лазеров в вакууме

Опытная установка для тестирования лазеров в вакууме

С точки зрения фокусировки луча более предпочтительными являются оптические и ультрафиолетовые (УФ) лазеры. Наиболее перспективными среди них считают эксимерные лазеры на молекулах фтористого аргона и фтористого криптона. Эти молекулы-эксимеры могут существовать только в возбужденном состоянии: после излучения фотона они разрушаются. Излучение таких лазеров лежит в диапазоне от 2000 до 3000 ангстрем и поэтому земная атмосфера для него непрозрачна. Внешний источник энергии у эксимерных лазеров — электрический разряд, пучок ускоренных электронов, поток нейтронов от ядерного реактора или, возможно, от ядерного взрыва.

Самым крупным недостатком газовых лазеров всех типов является большое выделение тепла в их рабочем объеме. Это ограничивает повышение мощности на единицу массы таких лазеров. Перспективным в этом отношении считается лазер на свободных электронах, в котором усиление излучения происходит за счет его взаимодействия с пучком электронов, движущимся в периодическом магнитном поле. Можно также использовать такие лазеры как усилители мощности другого лазера, самостоятельных генераторов и умножителей частоты. Поскольку электроны летят в вакууме, не происходит разогрева прибора, как у обычных лазеров. Большим достоинством является также то, что частота генерации у лазера на свободных электронах может перестраиваться в широком спектральном диапазоне от миллиметровой до УФ-области, что делает защиту от излучения большой проблемой.

Идея эта не нова и давно используется в радиотехнике для создания мощных генераторов и усилителей сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона. Относительно высокий ожидаемый коэффициент полезного действия этих усилителей в оптическом и инфракрасном диапазонах длин волн весьма высок — до 30–40 процентов, что по данным американских источников еще до конца столетия позволит получить лазерное излучение мощностью до 100 мегаватт.

Стремление использовать в лазерном оружии коротковолновое излучение связано с тем, что оно хорошо поглощается любыми материалами. Например, титановое покрытие почти полностью отражает ИК-излучение, но поглощает ультрафиолет. Однако УФ-лазеры тяжелы и требуют громоздких источников энергии.

Похожие книги из библиотеки

Асы США пилоты F4U «Corsair»

Первый прототип XF4U-I поднялся в воздух 29.мая 1940 г., решение о серийном производстве новых истребителей было принято 29 мая 1940 г. На самолет был установлен самый крупногабаритный и самый мощный на тот момент звездообразный двигатель воздушного охлаждения Пратт-энд-Уитни R-2800. Огромный мотор требовал соответствующего воздушного винта: пропеллер самолета XF4U-1 имел самый большой среди одномоторных самолетов диаметр. Большой диаметр породил проблему клиренса. Чтобы не делать чрезмерно длинные стойки основных опор шасси инженеры фирмы Чэнс-Воут предложили установить опоры в изломах крыла типа «обратная чайка». За счет использования весьма необычного крыла истребитель приобрел неповторимый силуэт.

Малые противолодочные и малые ракетные корабли ВМФ СССР и России

Малые противолодочные и малые ракетные корабли (по IVIзападной классификации – корветы) – важная составная часть отечественного флота. Их основное предназначение – противолодочная оборона и нанесение ракетных ударов по надводным силам неприятеля в ближней морской зоне. В настоящий справочник включены все представители классов МПК и МРК ВМФ СССР и России, а также являющиеся их модификациями ПСКР проектов 1124МП и 12412. В справочник не вошли большие охотники проектов 122-а и 122-бис, а также малые противолодочные катера проекта 201.

Штурмовые винтовки мира

Любительский обзор современного стрелкового оружия: штурмовые винтовки и автоматы.

Камуфляж и бортовые эмблемы авиатехники советских ВВС в афганской кампании

Афганская война стала не только первым крупномасштабным военным конфликтом нового времени с участием советской военной авиации, но и источником уникального боевого опыта для всех родов ВВС. Впервые после продолжительного послевоенного периода были опробованы новые схемы недавно введенного в советской авиации камуфляжа: на самолетах и вертолетах появились декоративные элементы — отметки о боевых вылетах, наградах летчиков и разнообразные эмблемы. «Бортовая живопись», столь излюбленная в авиации многих стран, долгое время у нас не приветствовалась, считаясь не отвечающей требованиям армейской дисциплины и строгого распорядка. Военная обстановка оказалась более демократичной, дав возможность самовыражению авиаторов и зримому воплощению их отношения к своим боевым машинам.

Своими эмблемами обзавелись штурмовики и разведчики, истребители и вертолетчики. Как известно, всякий самолет и вертолет обладает своим характером и повадками, выражающимися в особенностях техники пилотирования, удобстве в обращении, работоспособности и надежности. Под стать им были и появлявшиеся на бортах рисунки, предоставлявшие авторам большую свободу самовыражения в создании зрительного образа.

Практически все образцы известной «бортовой живописи» ушли в прошлое по завершении афганской кампании и в дальнейшем перестали существовать вместе со снятой с вооружения техникой. Лишь в единичных случаях доставшимся от Афганской войны эмблемам суждено было найти новое воплощение, продолжив жизнь с приходом самолетов нового поколения.