Trước đó, chúng tôi đã kiểm tra xem công nghệ laser đang phát triển như thế nào, loại vũ khí laser nào có thể được tạo ra để sử dụng cho lợi ích của lực lượng không quân, lực lượng mặt đất và phòng không và hải quân.
Bây giờ chúng ta cần hiểu liệu có thể chống lại nó hay không và làm thế nào. Người ta thường nói chỉ cần tráng gương hoặc đánh bóng đường đạn là đủ để phủ lên tên lửa, nhưng thật không may, mọi thứ không đơn giản như vậy.
Một gương tráng nhôm điển hình phản xạ khoảng 95% bức xạ tới và hiệu suất của nó phụ thuộc nhiều vào bước sóng.
Trong số tất cả các vật liệu được hiển thị trong biểu đồ, nhôm có độ phản xạ cao nhất, hoàn toàn không phải là vật liệu chịu lửa. Nếu khi tiếp xúc với bức xạ công suất thấp, gương nóng lên một chút, thì khi có bức xạ mạnh chiếu vào, vật liệu của lớp tráng gương sẽ nhanh chóng không sử dụng được, dẫn đến suy giảm tính chất phản chiếu của nó và làm nóng hơn nữa giống như tuyết lở và sự phá hủy.
Ở bước sóng nhỏ hơn 200 nm, hiệu suất của các gương giảm mạnh; chống lại bức xạ tia cực tím hoặc tia X (laser điện tử tự do) sự bảo vệ như vậy sẽ hoàn toàn không hoạt động.
Có những vật liệu nhân tạo thử nghiệm có hệ số phản xạ 100%, nhưng chúng chỉ hoạt động đối với một bước sóng nhất định. Ngoài ra, gương có thể được phủ bằng các lớp phủ nhiều lớp đặc biệt giúp tăng khả năng phản chiếu lên đến 99,999%. Nhưng phương pháp này cũng chỉ hoạt động đối với một bước sóng và sự cố ở một góc nhất định.
Đừng quên rằng điều kiện hoạt động của vũ khí khác xa với điều kiện trong phòng thí nghiệm, tức là tên lửa gương hoặc đạn sẽ cần được bảo quản trong thùng chứa đầy khí trơ. Một chút khói mù hoặc vết nhòe nhỏ nhất, chẳng hạn như từ dấu tay, sẽ ngay lập tức làm giảm khả năng phản chiếu của gương.
Rời khỏi thùng chứa sẽ ngay lập tức tiếp xúc với mặt gương với môi trường - khí quyển và nhiệt. Nếu bề mặt gương không được phủ một lớp màng bảo vệ thì ngay lập tức sẽ dẫn đến việc giảm tính năng phản chiếu của nó, và nếu nó được phủ một lớp bảo vệ, thì bản thân nó sẽ làm giảm tính chất phản chiếu của bề mặt.
Tóm tắt những điều trên, chúng tôi lưu ý rằng gương bảo vệ không phù hợp lắm để bảo vệ chống lại vũ khí laser. Và những gì sau đó phù hợp?
Ở một mức độ nào đó, phương pháp "bôi nhọ" năng lượng nhiệt của chùm tia laze lên cơ thể bằng cách cung cấp chuyển động quay của máy bay (AC) quanh trục dọc của chính nó sẽ hữu ích. Nhưng phương pháp này chỉ phù hợp với đạn dược và ở mức độ hạn chế đối với máy bay không người lái (UAV), ở mức độ thấp hơn nó sẽ hiệu quả hơn khi chiếu tia laser vào phía trước thân tàu.
Đối với một số loại vật thể được bảo vệ, chẳng hạn như bom lượn, tên lửa hành trình (CR), hoặc tên lửa dẫn đường chống tăng (ATGM) tấn công mục tiêu khi bay từ trên cao, cũng không thể áp dụng phương pháp này. Không quay, phần lớn, là các loại mìn cối. Rất khó để thu thập dữ liệu về tất cả các máy bay không quay, nhưng tôi chắc chắn rằng có rất nhiều trong số chúng.
Trong mọi trường hợp, chuyển động quay của máy bay sẽ chỉ làm giảm một chút ảnh hưởng của bức xạ laser lên mục tiêu, bởi vìnhiệt lượng do bức xạ laser mạnh truyền tới cơ thể sẽ được truyền đến các cấu trúc bên trong và xa hơn đến tất cả các bộ phận của máy bay.
Việc sử dụng khói và bình xịt làm biện pháp đối phó với vũ khí laser cũng bị hạn chế. Như đã đề cập trong các bài viết của loạt bài này, việc sử dụng tia laser chống lại các phương tiện bọc thép trên mặt đất hoặc tàu chỉ có thể thực hiện được khi được sử dụng chống lại thiết bị giám sát, để bảo vệ chúng sẽ trở lại sau. Việc đốt cháy thân xe chiến đấu bộ binh / xe tăng hoặc tàu nổi bằng tia laze trong tương lai gần là không thực tế.
Tất nhiên, không thể áp dụng biện pháp bảo vệ bằng khói hoặc bình xịt đối với máy bay. Do tốc độ cao của máy bay, khói hoặc bình xịt sẽ luôn bị thổi ngược trở lại bởi áp suất không khí đang bay tới, trong máy bay trực thăng chúng sẽ bị thổi bay bởi luồng không khí từ cánh quạt.
Do đó, chỉ có thể yêu cầu bảo vệ chống lại vũ khí laser dưới dạng khói phun và bình xịt trên các phương tiện bọc thép hạng nhẹ. Mặt khác, xe tăng và các loại xe bọc thép khác thường đã được trang bị các hệ thống tiêu chuẩn để thiết lập màn khói nhằm phá vỡ sự truy bắt của các hệ thống vũ khí của đối phương, và trong trường hợp này, khi phát triển các chất độn thích hợp, chúng cũng có thể được sử dụng để chống lại vũ khí laser..
Quay trở lại vấn đề bảo vệ thiết bị trinh sát quang học và ảnh nhiệt, có thể giả định rằng việc lắp đặt các bộ lọc quang học ngăn cản sự truyền bức xạ laser của một bước sóng nhất định sẽ chỉ phù hợp ở giai đoạn đầu để bảo vệ chống lại vũ khí laser công suất thấp, vì những lý do sau đây:
- trong dịch vụ sẽ có nhiều loại laser từ các nhà sản xuất khác nhau hoạt động ở các bước sóng khác nhau;
- một bộ lọc được thiết kế để hấp thụ hoặc phản xạ một bước sóng nhất định, khi tiếp xúc với bức xạ mạnh, có khả năng bị hỏng, dẫn đến bức xạ laze chạm vào các phần tử nhạy cảm, hoặc hỏng bản thân quang học (che phủ, biến dạng hình ảnh);
- một số laser, đặc biệt là laser electron tự do, có thể thay đổi bước sóng hoạt động trên một phạm vi rộng.
Có thể tiến hành bảo vệ thiết bị trinh sát quang học và ảnh nhiệt cho thiết bị mặt đất, tàu và thiết bị hàng không, bằng cách lắp đặt các màn chắn bảo vệ tốc độ cao. Nếu bức xạ laze được phát hiện, màn hình bảo vệ phải che các thấu kính trong một phần giây, nhưng ngay cả điều này cũng không đảm bảo không làm hỏng các phần tử nhạy cảm. Có thể việc sử dụng rộng rãi vũ khí laser theo thời gian sẽ đòi hỏi ít nhất sự sao chép của các tài sản trinh sát hoạt động trong phạm vi quang học.
Nếu trên các tàu sân bay lớn, việc lắp đặt các tấm chắn bảo vệ và nhân bản các phương tiện trinh sát ảnh nhiệt và quang học là khá khả thi, thì trên các vũ khí chính xác cao, đặc biệt là các vũ khí nhỏ gọn, điều này khó thực hiện hơn nhiều. Thứ nhất, các yêu cầu về trọng lượng và kích thước để bảo vệ được thắt chặt đáng kể, và thứ hai, tác động của bức xạ laser công suất cao ngay cả khi cửa trập đóng có thể gây ra quá nhiệt cho các thành phần của hệ thống quang học do bố trí dày đặc, điều này sẽ dẫn đến một phần hoặc gián đoạn hoàn toàn hoạt động của nó.
Có thể sử dụng những phương pháp nào để bảo vệ hiệu quả thiết bị, vũ khí khỏi vũ khí laze? Có hai cách chính - bảo vệ mài mòn và bảo vệ cách nhiệt xây dựng.
Bảo vệ triệt tiêu (từ ablatio trong tiếng Latinh - lấy đi, chuyển khối lượng) dựa trên việc loại bỏ một chất khỏi bề mặt của đối tượng được bảo vệ bởi một dòng khí nóng và / hoặc sự tái cấu trúc của lớp ranh giới, chúng cùng với nhau một cách đáng kể làm giảm sự truyền nhiệt lên bề mặt được bảo vệ. Nói cách khác, năng lượng đến được sử dụng để làm nóng, nóng chảy và bay hơi của vật liệu bảo vệ.
Hiện tại, biện pháp bảo vệ chống mài mòn được sử dụng tích cực trong các mô-đun hạ nhiệt của tàu vũ trụ (SC) và trong các vòi phun của động cơ phản lực. Được sử dụng rộng rãi nhất là nhựa đốt cháy dựa trên phenolic, organosilicon và các loại nhựa tổng hợp khác có chứa carbon (bao gồm cả than chì), silicon dioxide (silica, thạch anh) và nylon làm chất độn.
Bảo vệ cắt bỏ là loại dùng một lần, nặng và lớn, vì vậy không có ý nghĩa gì nếu sử dụng nó trên các máy bay có thể tái sử dụng (không phải tất cả các máy bay có người lái và hầu hết các máy bay không người lái). Ứng dụng duy nhất của nó là trên các đường đạn có dẫn đường và không có điều hướng. Và ở đây câu hỏi chính là lớp bảo vệ cho tia laser có công suất như thế nào, ví dụ, 100 kW, 300 kW, v.v.
Trên tàu vũ trụ Apollo, độ dày của lớp che chắn từ 8 đến 44 mm đối với nhiệt độ từ vài trăm đến vài nghìn độ. Ở một nơi nào đó trong phạm vi này, độ dày cần thiết của lớp bảo vệ chống lại tia laser chiến đấu cũng sẽ nằm trong phạm vi này. Có thể dễ dàng hình dung nó sẽ ảnh hưởng như thế nào đến các đặc điểm về trọng lượng và kích thước, và do đó là tầm bắn, khả năng cơ động, trọng lượng đầu đạn và các thông số khác của đạn. Bảo vệ nhiệt Ablative cũng phải chịu được quá tải trong quá trình phóng và cơ động, tuân thủ các tiêu chuẩn của điều khoản và điều kiện kho đạn.
Đạn không có điều khiển là một vấn đề đáng nghi ngờ, vì sự phá hủy không đồng đều của lớp bảo vệ chống lại bức xạ laser có thể làm thay đổi đường đạn bên ngoài, do đó đạn đi chệch khỏi mục tiêu. Nếu bảo vệ chống mài mòn đã được sử dụng ở đâu đó, chẳng hạn như trong đạn siêu thanh, thì bạn sẽ phải tăng độ dày của nó.
Một phương pháp bảo vệ khác là phủ kết cấu hoặc thực hiện vỏ bằng một số lớp bảo vệ bằng vật liệu chịu lửa có khả năng chống lại các tác động bên ngoài.
Nếu chúng ta rút ra một phép tương tự với tàu vũ trụ, thì chúng ta có thể xem xét khả năng bảo vệ nhiệt của tàu vũ trụ có thể tái sử dụng "Buran". Ở những khu vực có nhiệt độ bề mặt là 371 - 1260 độ C, một lớp phủ được áp dụng bao gồm sợi thạch anh vô định hình có độ tinh khiết 99,7%, trong đó chất kết dính, silicon dioxide dạng keo, đã được thêm vào. Lớp phủ được làm dưới dạng gạch có hai kích thước tiêu chuẩn với độ dày từ 5 đến 64 mm.
Thủy tinh borosilicat có chứa một chất màu đặc biệt (lớp phủ trắng dựa trên oxit silic và nhôm sáng bóng) được phủ lên bề mặt bên ngoài của gạch để có được hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời thấp và độ phát xạ cao. Bảo vệ chống cắt đã được sử dụng trên nón mũi và đầu cánh của xe, nơi nhiệt độ vượt quá 1260 độ.
Cần lưu ý rằng khi hoạt động trong thời gian dài, khả năng bảo vệ gạch khỏi độ ẩm có thể bị suy giảm, dẫn đến mất tính năng bảo vệ nhiệt của các đặc tính của nó, do đó, nó không thể được sử dụng trực tiếp làm lớp bảo vệ chống tia laser trên máy bay có thể tái sử dụng.
Hiện tại, một biện pháp bảo vệ chống mài mòn đầy hứa hẹn với độ mài mòn bề mặt tối thiểu đang được phát triển, đảm bảo bảo vệ máy bay khỏi nhiệt độ lên đến 3000 độ.
Một nhóm các nhà khoa học từ Viện Royce thuộc Đại học Manchester (Anh) và Đại học Trung Nam (Trung Quốc) đã phát triển một loại vật liệu mới với các đặc tính cải tiến có thể chịu được nhiệt độ lên tới 3000 ° C mà không bị thay đổi cấu trúc. Đây là lớp phủ gốm Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, được phủ trên nền hỗn hợp carbon-carbon. Về các đặc tính của nó, lớp phủ mới vượt trội hơn đáng kể so với các loại gốm nhiệt độ cao tốt nhất.
Bản thân cấu trúc hóa học của gốm chịu nhiệt hoạt động như một cơ chế bảo vệ. Ở nhiệt độ 2000 ° C, các vật liệu Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 và SiC bị oxy hóa và biến đổi thành Zr0.80T0.20O2, B2O3 và SiO2 tương ứng. Zr0.80Ti0.20O2 nóng chảy một phần và tạo thành một lớp tương đối dày đặc, trong khi các oxit nóng chảy thấp SiO2 và B2O3 bay hơi. Ở nhiệt độ cao hơn 2500 ° C, các tinh thể Zr0.80Ti0.20O2 được hợp nhất thành các hình thành lớn hơn. Ở nhiệt độ 3000 ° C, một lớp bên ngoài gần như tuyệt đối dày đặc được hình thành, chủ yếu bao gồm Zr0,80Ti0,20O2, zirconi titanat và SiO2.
Thế giới cũng đang phát triển các lớp phủ đặc biệt được thiết kế để bảo vệ khỏi bức xạ laser.
Trở lại năm 2014, một phát ngôn viên của Quân đội Giải phóng Nhân dân Trung Quốc tuyên bố rằng tia laser của Mỹ không gây nguy hiểm cụ thể cho các thiết bị quân sự của Trung Quốc được bọc một lớp bảo vệ đặc biệt. Câu hỏi duy nhất còn lại là tia laser về sức mạnh nào mà lớp phủ này bảo vệ, độ dày và khối lượng của nó.
Mối quan tâm lớn nhất là một lớp phủ được phát triển bởi các nhà nghiên cứu Mỹ từ Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia và Đại học Kansas - một chế phẩm dạng sol khí dựa trên hỗn hợp các ống nano carbon và gốm sứ đặc biệt, có khả năng hấp thụ hiệu quả ánh sáng laser. Các ống nano của vật liệu mới hấp thụ đồng đều ánh sáng và truyền nhiệt đến các khu vực lân cận, hạ nhiệt độ tại điểm tiếp xúc với chùm tia laze. Các mối nối nhiệt độ cao bằng sứ cung cấp lớp phủ bảo vệ có độ bền cơ học cao và khả năng chống hư hỏng do nhiệt độ cao.
Trong quá trình thử nghiệm, một lớp vật liệu mỏng được phủ lên bề mặt đồng và sau khi khô, tập trung vào bề mặt vật liệu một chùm tia laser hồng ngoại sóng dài, một tia laser dùng để cắt kim loại và các vật liệu cứng khác.
Phân tích dữ liệu thu thập được cho thấy lớp phủ đã hấp thụ thành công 97,5% năng lượng chùm tia laser và chịu được mức năng lượng 15 kW trên mỗi cm vuông bề mặt mà không bị phá hủy.
Trên lớp phủ này, câu hỏi được đặt ra: trong các thử nghiệm, một lớp phủ bảo vệ đã được phủ lên bề mặt đồng, bản thân nó là một trong những vật liệu khó xử lý laser nhất, do tính dẫn nhiệt cao, không rõ làm thế nào mà lớp phủ bảo vệ như vậy. sẽ hoạt động với các vật liệu khác. Ngoài ra, các câu hỏi nảy sinh về khả năng chịu nhiệt độ tối đa, khả năng chống rung và tải trọng xung kích, ảnh hưởng của điều kiện khí quyển và bức xạ tia cực tím (mặt trời). Thời gian tiến hành chiếu xạ không được chỉ định.
Một điểm thú vị khác: nếu động cơ máy bay cũng được phủ một lớp chất có tính dẫn nhiệt cao, thì toàn bộ thân máy bay sẽ được làm nóng đều từ chúng, giúp máy bay hiển thị tối đa trong quang phổ nhiệt.
Trong mọi trường hợp, các đặc điểm của bảo vệ bằng bình xịt ở trên sẽ tỷ lệ thuận với kích thước của đối tượng được bảo vệ. Đối tượng được bảo vệ và diện tích bao phủ càng lớn, thì càng có nhiều năng lượng có thể được phân tán trên khu vực và được cung cấp dưới dạng bức xạ nhiệt và làm mát bởi dòng không khí tới. Đối tượng được bảo vệ càng nhỏ thì lớp bảo vệ càng phải dày. diện tích nhỏ sẽ không cho phép thoát đủ nhiệt và các phần tử cấu trúc bên trong sẽ bị quá nhiệt.
Việc sử dụng biện pháp bảo vệ chống lại bức xạ la-de, bất kể là cách nhiệt triệt tiêu hay xây dựng, đều có thể đảo ngược xu hướng giảm kích thước của các loại đạn có dẫn đường, làm giảm đáng kể hiệu quả của cả loại đạn có dẫn đường và không dẫn đường.
Tất cả các bề mặt chịu lực và bộ điều khiển - cánh, bộ ổn định, bánh lái - sẽ phải được làm bằng vật liệu chịu lửa đắt tiền và khó gia công.
Một câu hỏi riêng đặt ra về việc bảo vệ thiết bị phát hiện radar. Trên tàu vũ trụ thử nghiệm "BOR-5", tấm chắn nhiệt trong suốt vô tuyến đã được thử nghiệm - sợi thủy tinh với chất độn silica, nhưng tôi không thể tìm thấy các đặc điểm che chắn nhiệt cũng như trọng lượng và kích thước của nó.
Vẫn chưa rõ liệu sự hình thành plasma nhiệt độ cao có thể hình thành do sự chiếu xạ với bức xạ laser mạnh từ radome của thiết bị trinh sát radar, mặc dù được bảo vệ khỏi bức xạ nhiệt, ngăn cản sự truyền đi của sóng vô tuyến, do mà mục tiêu có thể bị mất.
Để bảo vệ vỏ máy, có thể sử dụng kết hợp nhiều lớp bảo vệ - chịu nhiệt - dẫn nhiệt thấp từ bên trong và phản xạ - chịu nhiệt - dẫn nhiệt cao từ bên ngoài. Cũng có thể vật liệu tàng hình sẽ được áp dụng bên trên lớp bảo vệ chống lại bức xạ laser, vật liệu này sẽ không thể chống lại bức xạ laser và sẽ phải phục hồi sau thiệt hại từ vũ khí laser trong trường hợp bản thân máy bay sống sót.
Có thể giả định rằng việc cải tiến và phân phối rộng rãi vũ khí laser sẽ đòi hỏi phải cung cấp khả năng bảo vệ chống tia laser cho tất cả các loại đạn có sẵn, cả có dẫn đường và không dẫn đường, cũng như các phương tiện bay có người lái và không người lái.
Sự ra đời của biện pháp bảo vệ chống tia laser chắc chắn sẽ dẫn đến sự gia tăng chi phí, trọng lượng và kích thước của các loại đạn có dẫn đường và không dẫn đường, cũng như các phương tiện bay có người lái và không người lái.
Tóm lại, chúng ta có thể đề cập đến một trong những phương pháp đã phát triển để chủ động chống lại cuộc tấn công bằng tia laser. Adsys Controls có trụ sở tại California đang phát triển hệ thống phòng thủ Helios, được cho là có thể đánh bại sự dẫn đường bằng laser của đối phương.
Khi nhắm tia laser chiến đấu của kẻ thù vào thiết bị được bảo vệ, Helios xác định các thông số của nó: công suất, bước sóng, tần số xung, hướng và khoảng cách tới nguồn. Helios còn ngăn chặn chùm tia laser của kẻ thù tập trung vào mục tiêu, có lẽ bằng cách nhắm vào một chùm tia laser năng lượng thấp đang tới, điều này gây nhầm lẫn cho hệ thống nhắm mục tiêu của kẻ thù. Các đặc điểm chi tiết của hệ thống Helios, giai đoạn phát triển và hiệu suất thực tế của nó vẫn chưa được biết rõ.
