Vũ khí laser luôn gây tranh cãi. Một số người coi đây là vũ khí của tương lai, trong khi những người khác lại phủ nhận khả năng xuất hiện các mẫu vũ khí hiệu quả như vậy trong tương lai gần. Mọi người đã nghĩ về vũ khí laser ngay cả trước khi chúng xuất hiện thực sự, chúng ta hãy nhớ lại tác phẩm kinh điển "The Hyperboloid of Engineer Garin" của Alexei Tolstoy (tất nhiên, tác phẩm không chỉ ra chính xác một tia laser, mà là một vũ khí gần với nó trong hoạt động và hậu quả của việc sử dụng nó).
Việc tạo ra một tia laser thực sự vào những năm 50 - 60 của thế kỷ XX một lần nữa làm dấy lên chủ đề về vũ khí laser. Trải qua nhiều thập kỷ, nó đã trở thành một đặc trưng không thể thiếu của các bộ phim khoa học viễn tưởng. Thành công thực sự khiêm tốn hơn nhiều. Đúng vậy, laser chiếm một vị trí quan trọng trong các hệ thống trinh sát và chỉ định mục tiêu, chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nhưng để sử dụng như một phương tiện hủy diệt, công suất của chúng vẫn không đủ và các đặc điểm về trọng lượng và kích thước của chúng là không thể chấp nhận được. Các công nghệ laser đã phát triển như thế nào, chúng đã sẵn sàng cho các ứng dụng quân sự ở mức độ nào vào thời điểm hiện tại?
Tia laser hoạt động đầu tiên được tạo ra vào năm 1960. Đó là một tia laser thể rắn xung dựa trên một viên hồng ngọc nhân tạo. Vào thời điểm sáng tạo, đây là những công nghệ cao nhất. Ngày nay, một tia laser như vậy có thể được lắp ráp tại nhà, trong khi năng lượng xung của nó có thể đạt tới 100 J.
Một laser nitơ thậm chí còn đơn giản hơn để thực hiện; các sản phẩm thương mại phức tạp không cần thiết để thực hiện nó; nó thậm chí có thể hoạt động trên nitơ có trong khí quyển. Với cánh tay thẳng, nó có thể được lắp ráp dễ dàng tại nhà.
Kể từ khi tia laser đầu tiên được tạo ra, người ta đã tìm ra rất nhiều cách để thu được bức xạ laser. Có các loại laser trạng thái rắn, laser khí, laser nhuộm, laser điện tử tự do, laser sợi quang, laser bán dẫn và các loại laser khác. Ngoài ra, các tia laser khác nhau ở cách chúng bị kích thích. Ví dụ, trong các laser khí có nhiều thiết kế khác nhau, môi trường hoạt động có thể bị kích thích bởi bức xạ quang học, phóng điện dòng điện, phản ứng hóa học, bơm hạt nhân, bơm nhiệt (laser động khí, GDL). Sự ra đời của laser bán dẫn đã làm phát sinh ra laser loại DPSS (laser trạng thái rắn bơm đi-ốt).
Các thiết kế khác nhau của laser cung cấp đầu ra bức xạ có bước sóng khác nhau, từ tia X mềm đến bức xạ hồng ngoại. Tia X cứng và tia laser gamma đang được phát triển. Điều này cho phép bạn chọn một tia laser dựa trên sự cố đang được giải quyết. Đối với các ứng dụng quân sự, điều này có nghĩa là, ví dụ, khả năng lựa chọn một tia laze, với bức xạ có bước sóng như vậy được bầu khí quyển của hành tinh hấp thụ tối thiểu.
Kể từ khi phát triển nguyên mẫu đầu tiên, sức mạnh đã không ngừng tăng lên, các đặc tính về trọng lượng và kích thước cũng như hiệu suất (hiệu suất) của laser đã được cải thiện. Điều này được thấy rất rõ trong ví dụ về điốt laze. Vào những năm 90 của thế kỷ trước, con trỏ laser có công suất 2-5 mW xuất hiện trên thị trường bán rộng rãi, năm 2005-2010 người ta đã có thể mua con trỏ laser công suất 200-300 mW, hiện nay, năm 2019, có Giảm giá con trỏ laser có công suất quang 7. Thứ baỞ Nga có mô-đun điốt laze hồng ngoại có công xuất sợi quang, công suất quang 350 W.
Tốc độ tăng công suất của điốt laze có thể so sánh với tốc độ tăng công suất tính toán của bộ vi xử lý, phù hợp với định luật Moore. Tất nhiên, điốt laze không thích hợp để tạo ra các tia laze chiến đấu, nhưng đến lượt nó, chúng được sử dụng để bơm các tia laze sợi quang và trạng thái rắn hiệu quả. Đối với điốt laze, hiệu suất chuyển đổi năng lượng điện thành quang năng có thể trên 50%, về mặt lý thuyết, bạn có thể nhận được hiệu suất trên 80%. Hiệu suất cao không chỉ làm giảm yêu cầu cung cấp điện mà còn đơn giản hóa việc làm mát thiết bị laser.
Một yếu tố quan trọng của laser là hệ thống hội tụ chùm tia - diện tích điểm trên mục tiêu càng nhỏ, mật độ công suất càng cao cho phép gây sát thương. Tiến bộ trong quá trình phát triển các hệ thống quang học phức tạp và sự xuất hiện của các vật liệu quang học nhiệt độ cao mới giúp chúng ta có thể tạo ra các hệ thống lấy nét hiệu quả cao. Hệ thống lấy nét và ngắm bắn của laser chiến đấu thử nghiệm của Mỹ HEL bao gồm 127 gương, thấu kính và bộ lọc ánh sáng.
Một thành phần quan trọng khác cung cấp khả năng tạo ra vũ khí laser là sự phát triển của các hệ thống hướng dẫn và giữ chùm tia trên mục tiêu. Để bắn trúng mục tiêu bằng một phát bắn "tức thì", chỉ trong tích tắc, cần có năng lượng gigawatt, nhưng việc tạo ra các tia laser và nguồn cung cấp năng lượng như vậy cho chúng trên khung gầm di động là chuyện của tương lai xa. Theo đó, để tiêu diệt mục tiêu bằng tia laser có công suất hàng trăm kilowatt - hàng chục megawatt, cần giữ điểm bức xạ laser trên mục tiêu trong một thời gian (từ vài giây đến vài chục giây). Điều này đòi hỏi các bộ truyền động có độ chính xác cao và tốc độ cao có khả năng theo dõi mục tiêu bằng chùm tia laze, theo hệ thống dẫn đường.
Khi bắn ở tầm xa, hệ thống dẫn đường phải bù đắp những biến dạng do bầu khí quyển đưa vào, trong đó một số tia laser cho các mục đích khác nhau có thể được sử dụng trong hệ thống dẫn đường, cung cấp hướng dẫn chính xác của tia laser "chiến đấu" chính tới mục tiêu.
Những loại laser nào đã được ưu tiên phát triển trong lĩnh vực vũ khí? Do không có các nguồn bơm quang công suất cao, các laser động khí và hóa học đã trở nên như vậy.
Cuối thế kỷ 20, dư luận xôn xao trước chương trình Sáng kiến Phòng thủ Chiến lược (SDI) của Mỹ. Là một phần của chương trình này, nó được lên kế hoạch triển khai vũ khí laser trên mặt đất và trong không gian để đánh bại tên lửa đạn đạo xuyên lục địa (ICBM) của Liên Xô. Để đặt trên quỹ đạo, nó được cho là sử dụng các tia laser được bơm hạt nhân phát ra trong phạm vi tia X hoặc tia laser hóa học có công suất lên tới 20 megawatt.
Chương trình SDI gặp nhiều khó khăn về kỹ thuật và đã bị đóng cửa. Đồng thời, một số nghiên cứu được thực hiện trong khuôn khổ chương trình đã giúp có thể thu được các tia laser đủ mạnh. Năm 1985, một tia laser deuterium florua có công suất đầu ra 2,2 megawatt đã phá hủy một tên lửa đạn đạo phóng chất lỏng được đặt cách tia laser 1 km. Kết quả của quá trình chiếu xạ kéo dài 12 giây, các thành của thân tên lửa bị mất sức mạnh và bị phá hủy bởi áp suất bên trong.
Tại Liên Xô, việc phát triển các loại laser chiến đấu cũng được thực hiện. Vào những năm tám mươi của thế kỷ XX, công việc đang được tiến hành để tạo ra nền tảng quỹ đạo Skif bằng tia laser động khí có công suất 100 kW. Mô phỏng kích thước lớn Skif-DM (tàu vũ trụ Polyus) được phóng lên quỹ đạo Trái đất vào năm 1987, nhưng do một số lỗi nên nó đã không đi vào quỹ đạo tính toán và bị ngập trên Thái Bình Dương theo quỹ đạo đạn đạo. Sự sụp đổ của Liên Xô đã chấm dứt điều này và các dự án tương tự.
Các nghiên cứu quy mô lớn về vũ khí laser đã được thực hiện ở Liên Xô trong khuôn khổ chương trình Terra. Chương trình tên lửa khu vực và hệ thống phòng thủ phòng không với phần tử tấn công bằng chùm tia dựa trên vũ khí laser công suất cao "Terra" được thực hiện từ năm 1965 đến năm 1992. Theo dữ liệu mở, trong khuôn khổ chương trình này, laser động khí, laser trạng thái rắn, quang phân ly iốt nổ và các loại khác đã được phát triển. laser.
Cũng tại Liên Xô, từ giữa những năm 70 của thế kỷ 20, tổ hợp laser đường không A-60 đã được phát triển trên cơ sở máy bay Il-76MD. Ban đầu, tổ hợp này nhằm mục đích chống lại khí cầu trôi tự động. Như một vũ khí, một tia laser CO động khí liên tục loại megawatt do Phòng thiết kế Khimavtomatika (KBKhA) phát triển sẽ được lắp đặt.
Là một phần của các thử nghiệm, một họ các mẫu bàn GDT đã được tạo ra với công suất bức xạ từ 10 đến 600 kW. Có thể giả định rằng tại thời điểm thử nghiệm tổ hợp A-60, một tia laser 100 kW đã được lắp đặt trên nó.
Vài chục chuyến bay đã được thực hiện với việc thử nghiệm lắp đặt laser trên khí cầu tầng bình lưu ở độ cao 30-40 km và trên mục tiêu La-17. Một số nguồn tin chỉ ra rằng tổ hợp với máy bay A-60 được tạo ra như một thành phần laser hàng không của phòng thủ tên lửa theo chương trình Terra-3.
Loại laser nào hứa hẹn nhất cho các ứng dụng quân sự vào thời điểm hiện tại? Với tất cả các ưu điểm của laser khí và hóa học, chúng có những nhược điểm đáng kể: cần các thành phần tiêu hao, quán tính phóng (theo một số nguồn, lên đến một phút), giải phóng nhiệt đáng kể, kích thước lớn và năng suất của các thành phần đã tiêu hao của môi trường hoạt động. Những tia laser như vậy chỉ có thể được đặt trên các phương tiện truyền thông lớn.
Hiện tại, laser thể rắn và laser sợi quang có triển vọng lớn nhất, đối với hoạt động mà chỉ cần cung cấp đủ năng lượng cho chúng. Hải quân Hoa Kỳ đang tích cực phát triển công nghệ laser điện tử tự do. Một lợi thế quan trọng của laser sợi quang là khả năng mở rộng của chúng, tức là khả năng kết hợp một số mô-đun để có được nhiều năng lượng hơn. Khả năng mở rộng ngược cũng rất quan trọng, nếu một tia laser thể rắn có công suất 300 kW được tạo ra, thì chắc chắn một tia laser có kích thước nhỏ hơn với công suất, ví dụ, 30 kW, có thể được tạo ra trên cơ sở đó.
Tình hình với sợi quang và laser trạng thái rắn ở Nga như thế nào? Khoa học của Liên Xô về sự phát triển và tạo ra tia laser là tiên tiến nhất trên thế giới. Thật không may, sự sụp đổ của Liên Xô đã thay đổi tất cả. Một trong những công ty lớn nhất thế giới về phát triển và sản xuất laser sợi quang IPG Photonics được thành lập bởi một người gốc Nga V. P. Gapontsev trên cơ sở công ty Nga NTO IRE-Polyus. Công ty mẹ, IPG Photonics, hiện đã đăng ký tại Hoa Kỳ. Mặc dù thực tế là một trong những địa điểm sản xuất lớn nhất của IPG Photonics được đặt tại Nga (Fryazino, khu vực Moscow), công ty hoạt động theo luật pháp Hoa Kỳ và tia laser của nó không được sử dụng trong các lực lượng vũ trang Nga, bao gồm cả việc công ty phải tuân thủ các lệnh trừng phạt. áp đặt đối với Nga.
Tuy nhiên, khả năng của laser sợi quang IPG Photonics là rất cao. Laser sợi quang sóng liên tục công suất cao IPG có dải công suất từ 1 kW đến 500 kW, cũng như dải bước sóng rộng, và hiệu suất chuyển đổi năng lượng điện thành quang năng đạt 50%. Đặc tính phân kỳ của laser sợi quang IPG vượt trội hơn nhiều so với các loại laser công suất cao khác.
Có các nhà phát triển và nhà sản xuất laser thể rắn và sợi quang năng lượng cao hiện đại nào khác ở Nga không? Đánh giá bằng các mẫu thương mại, không.
Một nhà sản xuất trong nước trong lĩnh vực công nghiệp cung cấp laser khí với công suất tối đa hàng chục kW. Ví dụ, công ty "Hệ thống Laser" vào năm 2001 đã trình bày một loại laser oxy-iốt có công suất 10 kW với hiệu suất hóa học vượt quá 32%, đây là nguồn bức xạ laser mạnh mẽ tự trị nhỏ gọn hứa hẹn nhất của loại này. Về lý thuyết, tia laser oxy-iốt có thể đạt mức công suất lên đến một megawatt.
Đồng thời, không thể loại trừ hoàn toàn việc các nhà khoa học Nga đã tìm cách tạo ra một bước đột phá trong một số hướng khác là tạo ra tia laser công suất cao, dựa trên sự hiểu biết sâu sắc về vật lý của các quá trình laser.
Năm 2018, Tổng thống Nga Vladimir Putin đã công bố tổ hợp laser Peresvet, được thiết kế để giải quyết các nhiệm vụ phòng thủ chống tên lửa và tiêu diệt tàu quỹ đạo của đối phương. Thông tin về phức hợp Peresvet được phân loại, bao gồm loại laser được sử dụng (laser?) Và công suất quang học.
Có thể giả định rằng ứng cử viên khả dĩ nhất để lắp đặt trong khu phức hợp này là laser động khí, một hậu duệ của laser đang được phát triển cho chương trình A-60. Trong trường hợp này, công suất quang học của laser của tổ hợp "Peresvet" có thể là 200-400 kilowatt, trong kịch bản lạc quan lên đến 1 megawatt. Có thể coi laze oxy-iốt đã được đề cập trước đây là một ứng cử viên khác.
Nếu chúng ta tiếp tục điều này, thì ở phía bên của cabin của phương tiện chính của tổ hợp Peresvet, một máy phát điện chạy bằng dầu hoặc xăng, một máy nén, một ngăn chứa các thành phần hóa học, một tia laser với hệ thống làm mát, và một Hệ thống dẫn hướng chùm tia laze có lẽ được đặt trong chuỗi. Radar hoặc OLS phát hiện mục tiêu không được nhìn thấy, điều này ngụ ý chỉ định mục tiêu bên ngoài.
Trong mọi trường hợp, những giả định này có thể là sai, cả về khả năng tạo ra các tia laser mới về cơ bản của các nhà phát triển trong nước, và liên quan đến việc thiếu thông tin đáng tin cậy về sức mạnh quang học của tổ hợp Peresvet. Đặc biệt, đã có thông tin trên báo chí về sự hiện diện của một lò phản ứng hạt nhân cỡ nhỏ làm nguồn cung cấp năng lượng trong tổ hợp "Peresvet". Nếu điều này là đúng, thì cấu hình của phức chất và các đặc tính khả dĩ có thể hoàn toàn khác nhau.
Năng lượng nào là cần thiết để tia laser được sử dụng hiệu quả cho mục đích quân sự như một phương tiện hủy diệt? Điều này phần lớn phụ thuộc vào phạm vi sử dụng dự định và bản chất của các mục tiêu bị tấn công, cũng như phương pháp tiêu diệt chúng.
Tổ hợp phòng không Vitebsk bao gồm một trạm gây nhiễu chủ động L-370-3S. Nó chống lại tên lửa đối phương đang lao tới bằng đầu điều khiển nhiệt bằng cách làm chói mắt bức xạ laser hồng ngoại. Tính đến kích thước của trạm gây nhiễu hoạt động L-370-3S, công suất của bộ phát laser tối đa là vài chục watt. Điều này hầu như không đủ để phá hủy đầu dẫn nhiệt của tên lửa, nhưng nó khá đủ để làm chói mắt tạm thời.
Trong các cuộc thử nghiệm của tổ hợp A-60 với tia laser 100 kW, các mục tiêu L-17, đại diện cho một thiết bị tương tự của máy bay phản lực, đã bị bắn trúng. Phạm vi phá hủy không rõ, có thể giả định rằng nó là khoảng 5-10 km.
Ví dụ về các thử nghiệm của các hệ thống laze nước ngoài:
[
Dựa trên những điều trên, chúng ta có thể giả định:
- Để tiêu diệt các UAV cỡ nhỏ ở khoảng cách 1-5 km, cần dùng tia laser có công suất 2-5 kW;
- để phá mìn, đạn pháo không có điều khiển và đạn dược có độ chính xác cao ở khoảng cách 5-10 km, cần phải sử dụng tia laze có công suất 20-100 kW;
- Để bắn trúng mục tiêu như máy bay hoặc tên lửa ở khoảng cách 100-500 km, cần phải sử dụng tia laser có công suất 1-10 MW.
Tia laze của sức mạnh được chỉ định hoặc đã tồn tại hoặc sẽ được tạo ra trong tương lai gần. Những loại vũ khí laser nào trong tương lai gần có thể được sử dụng bởi lực lượng không quân, lực lượng mặt đất và hải quân, chúng tôi sẽ xem xét trong phần tiếp theo của bài viết này.
