BLK "Peresvet": Wie funktioniert das russische Laserschwert?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Seit ihrer Einführung gelten Laser als Waffen mit dem Potenzial, den Kampf zu revolutionieren. Seit Mitte des 20. Jahrhunderts sind Laser aus Science-Fiction-Filmen, Waffen von Supersoldaten und interstellaren Schiffen nicht mehr wegzudenken.

Die Entwicklung von Hochleistungslasern stieß jedoch, wie so oft in der Praxis, auf große technische Schwierigkeiten, die dazu führten, dass der Einsatz von militärischen Lasern bisher in Aufklärungs-, Ziel- und Zielbestimmungssystemen die Hauptnische ist. Trotzdem hörten die Arbeiten an der Entwicklung von Kampflasern in den führenden Ländern der Welt praktisch nicht auf, Programme zur Schaffung neuer Generationen von Laserwaffen ersetzten sich gegenseitig.

Zuvor haben wir einige Stadien bei der Entwicklung von Lasern und der Herstellung von Laserwaffen sowie die Entwicklungsstadien und die aktuelle Situation bei der Herstellung von Laserwaffen für die Luftwaffe, Laserwaffen für Bodentruppen und Luftverteidigung untersucht, Laserwaffen für die Marine. Derzeit ist die Intensität der Programme zur Herstellung von Laserwaffen in verschiedenen Ländern so hoch, dass kein Zweifel mehr besteht, dass sie bald auf dem Schlachtfeld erscheinen werden. Und es wird nicht so einfach sein, sich vor Laserwaffen zu schützen, wie manche meinen, zumindest wird es mit Silber definitiv nicht möglich sein.

Schaut man sich die Entwicklung von Laserwaffen im Ausland genau an, stellt man fest, dass die meisten der vorgeschlagenen modernen Lasersysteme auf der Basis von Faser- und Festkörperlasern realisiert werden. Darüber hinaus sind diese Lasersysteme größtenteils darauf ausgelegt, taktische Probleme zu lösen. Ihre Ausgangsleistung reicht derzeit von 10 kW bis 100 kW, kann aber in Zukunft auf 300-500 kW gesteigert werden. In Russland gibt es praktisch keine Informationen über die Arbeit an der Entwicklung von Kampflasern der taktischen Klasse; wir werden im Folgenden über die Gründe sprechen.

Am 1. März 2018 kündigte der russische Präsident Wladimir Putin in seiner Botschaft an die Bundesversammlung zusammen mit einer Reihe anderer bahnbrechender Waffensysteme den Peresvet Laser Combat Complex (BLK) an, dessen Größe und Zweck implizieren seine Verwendung zur Lösung strategischer Probleme.

Der Peresvet-Komplex ist von einem Schleier der Geheimhaltung umgeben. Die Eigenschaften anderer neuester Waffentypen (Komplexe "Dagger", "Avangard", "Zircon", "Poseidon") wurden in gewissem Maße geäußert, was es uns teilweise ermöglicht, ihren Zweck und ihre Wirksamkeit zu beurteilen. Gleichzeitig wurden keine spezifischen Informationen über den Peresvet-Laserkomplex bereitgestellt: weder die Art des installierten Lasers noch die Energiequelle dafür. Dementsprechend gibt es keine Informationen über die Kapazität des Komplexes, was es uns wiederum nicht erlaubt, seine tatsächlichen Fähigkeiten und die dafür gesetzten Ziele zu verstehen.

Laserstrahlung kann auf Dutzende, vielleicht sogar Hunderte von Wegen erhalten werden. Welche Methode zur Gewinnung von Laserstrahlung wird also im neuesten russischen BLK "Peresvet" implementiert? Um die Frage zu beantworten, werden wir verschiedene Versionen des Peresvet BLK betrachten und den Grad der Wahrscheinlichkeit ihrer Implementierung bewerten.

Die folgenden Informationen sind die Annahmen des Autors, die auf Informationen aus offenen Quellen im Internet basieren.

BLK "Peresvet". Ausführungsnummer 1. Faser-, Festkörper- und Flüssigkeitslaser

Wie bereits erwähnt, ist der Haupttrend bei der Entwicklung von Laserwaffen die Entwicklung von Komplexen auf der Grundlage von Faseroptik. Warum passiert das? Denn die Leistung von Laseranlagen auf Basis von Faserlasern lässt sich einfach skalieren. Mit einem Modulpaket von 5-10 kW erhalten Sie eine Strahlung am Ausgang mit einer Leistung von 50-100 kW.

Kann der Peresvet BLK auf Basis dieser Technologien implementiert werden? Es ist sehr wahrscheinlich, dass dies nicht der Fall ist. Der Hauptgrund dafür ist, dass in den Jahren der Perestroika der führende Entwickler von Faserlasern, die IRE-Polyus Scientific and Technical Association, aus Russland "geflohen" ist, auf deren Grundlage der transnationale Konzern IPG Photonics Corporation gegründet wurde in den USA und ist heute weltweit führend in der Branche Hochleistungs-Faserlaser. Das internationale Geschäft und der Hauptregistrierungssitz der IPG Photonics Corporation implizieren deren strikte Einhaltung der US-Gesetzgebung, die angesichts der aktuellen politischen Situation nicht den Transfer kritischer Technologien nach Russland beinhaltet, zu denen natürlich Technologien zur Herstellung hoch- Leistungslaser.

Können Faserlaser in Russland von anderen Organisationen entwickelt werden? Vielleicht, aber unwahrscheinlich, oder während dies Produkte mit geringer Leistung sind. Faserlaser sind ein rentables kommerzielles Produkt, daher deutet das Fehlen von Hochleistungs-Faserlasern für den Heimgebrauch auf dem Markt höchstwahrscheinlich auf deren tatsächliches Fehlen hin.

Bei Festkörperlasern ist die Situation ähnlich. Vermutlich ist es schwieriger, eine Batch-Lösung unter ihnen zu implementieren, dennoch ist es möglich und im Ausland ist dies die zweithäufigste Lösung nach Faserlasern. Informationen über in Russland hergestellte industrielle Hochleistungs-Festkörperlaser wurden nicht gefunden. Am Institut für Laserphysikforschung RFNC-VNIIEF (ILFI) wird an Festkörperlasern gearbeitet, so dass theoretisch ein Festkörperlaser im Peresvet BLK installiert werden kann, in der Praxis aber unwahrscheinlich, da anfangs kompaktere Muster von Laserwaffen würden höchstwahrscheinlich erscheinen oder experimentelle Installationen.

Noch weniger Informationen gibt es über Flüssiglaser, obwohl es Informationen gibt, dass ein Liquid Warfare-Laser entwickelt wird (wurde er entwickelt, aber abgelehnt?) In den USA im Rahmen des HELLADS-Programms (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Defense." auf einem hochenergetischen Flüssigkeitslaser"). Vermutlich haben Flüssigkeitslaser den Vorteil, dass sie kühlen können, jedoch eine geringere Effizienz (Effizienz) im Vergleich zu Festkörperlasern haben.

Im Jahr 2017 erschienen Informationen über die Vergabe einer Ausschreibung für einen integralen Bestandteil der Forschungsarbeit (F&E) an das Polyus-Forschungsinstitut mit dem Ziel, einen mobilen Laserkomplex zur Bekämpfung kleiner unbemannter Luftfahrzeuge (UAVs) am Tag zu schaffen und Dämmerungsbedingungen. Der Komplex sollte aus einem Verfolgungssystem und dem Bau von Zielflugwegen bestehen, die eine Zielbezeichnung für das Leitsystem der Laserstrahlung bieten, dessen Quelle ein Flüssigkeitslaser sein wird. Interessant ist die in der Leistungsbeschreibung spezifizierte Anforderung zur Schaffung eines Flüssigkeitslasers und gleichzeitig die Anforderung an das Vorhandensein eines Faserleistungslasers in der Anlage. Entweder handelt es sich um einen Druckfehler, oder es wurde ein neuartiger Faserlaser mit flüssigem aktivem Medium in einer Faser entwickelt (entwickelt), der die Vorteile eines Flüssiglasers in Bezug auf den Kühlkomfort und eines Faserlasers in der Kombination von Strahler. vereint Pakete.

Die Hauptvorteile von Faser-, Festkörper- und Flüssigkeitslasern sind ihre Kompaktheit, die Möglichkeit einer Chargenleistungssteigerung und die einfache Integration in verschiedene Waffenklassen. All dies unterscheidet sich vom BLK-Laser "Peresvet", der eindeutig nicht als universelles Modul, sondern als Lösung "mit einem einzigen Zweck, nach einem einzigen Konzept" entwickelt wurde. Daher ist die Wahrscheinlichkeit einer Umsetzung des BLK „Peresvet“in der Version Nr. 1 auf Basis von Faser-, Festkörper- und Flüssigkeitslasern als gering einzuschätzen.

BLK "Peresvet". Ausführungsnummer 2. Gasdynamische und chemische Laser

Gasdynamische und chemische Laser können als veraltete Lösung angesehen werden. Ihr Hauptnachteil ist die Notwendigkeit einer großen Anzahl von Verbrauchsmaterialien, die zur Aufrechterhaltung der Reaktion erforderlich sind, die den Empfang von Laserstrahlung gewährleistet. Nichtsdestotrotz waren es chemische Laser, die in der Entwicklung der 70er - 80er Jahre des 20. Jahrhunderts am weitesten entwickelt wurden.

Offenbar wurden in der UdSSR und den USA erstmals kontinuierliche Strahlungsleistungen über 1 Megawatt an gasdynamischen Lasern erzielt, deren Betrieb auf der adiabatischen Kühlung von erhitzten Gasmassen beruht, die sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegen.

In der UdSSR wurde seit Mitte der 70er Jahre des 20. Ursprünglich sollte der Komplex automatisch treibende Ballons bekämpfen. Als Waffe sollte ein vom Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA) entwickelter kontinuierlicher gasdynamischer CO-Laser der Megawattklasse installiert werden. Im Rahmen der Tests wurde eine Familie von GDT-Bankmustern mit einer Strahlungsleistung von 10 bis 600 kW erstellt. Die Nachteile der GDT sind die lange Strahlungswellenlänge von 10,6 µm, die eine hohe Beugungsdivergenz des Laserstrahls ermöglicht.

Noch höhere Strahlungsleistungen wurden mit chemischen Lasern auf Basis von Deuteriumfluorid und mit Sauerstoff-Jod-(Jod)-Lasern (COILs) erzielt. Insbesondere wurde im Rahmen des Programms Strategic Defence Initiative (SDI) in den USA ein chemischer Laser auf Deuteriumfluoridbasis mit einer Leistung von mehreren Megawatt geschaffen; im Rahmen der US-amerikanischen National Anti-Ballistic Missile Defense (NMD) Programm, den Boeing ABL (AirBorne Laser) Luftfahrtkomplex mit einem Sauerstoff-Jod-Laser mit einer Leistung in der Größenordnung von 1 Megawatt.

VNIIEF hat den weltweit leistungsstärksten gepulsten chemischen Laser für die Reaktion von Fluor mit Wasserstoff (Deuterium) entwickelt und getestet, einen repetitiv gepulsten Laser mit einer Strahlungsenergie von mehreren kJ pro Puls, einer Pulswiederholrate von 1–4 Hz und a Strahlungsdivergenz nahe der Beugungsgrenze und eine Effizienz von etwa 70 % (die höchste für Laser erreichte).

Im Zeitraum von 1985 bis 2005. Laser wurden auf der Nicht-Kettenreaktion von Fluor mit Wasserstoff (Deuterium) entwickelt, wobei Schwefelhexafluorid SF6, das in einer elektrischen Entladung dissoziiert (Photodissoziationslaser?), als fluorhaltige Substanz verwendet wurde. Um einen langfristigen und sicheren Betrieb des Lasers im repetitiven Pulsbetrieb zu gewährleisten, wurden Anlagen mit einem geschlossenen Kreislauf zum Wechseln des Arbeitsgemisches geschaffen. Gezeigt wird die Möglichkeit, eine Strahlungsdivergenz nahe der Beugungsgrenze, eine Pulswiederholrate von bis zu 1200 Hz und eine mittlere Strahlungsleistung von mehreren hundert Watt zu erreichen.

Gasdynamische und chemische Laser haben einen erheblichen Nachteil, bei den meisten Lösungen ist es notwendig, den Nachschub des "Munitions" -Lagers sicherzustellen, der oft aus teuren und giftigen Komponenten besteht. Auch die beim Betrieb des Lasers entstehenden Abgase müssen gereinigt werden. Im Allgemeinen ist es schwierig, gasdynamische und chemische Laser als effektive Lösung zu bezeichnen, weshalb die meisten Länder auf die Entwicklung von Faser-, Festkörper- und Flüssigkeitslasern umgestiegen sind.

Wenn wir über einen Laser sprechen, der auf der Nicht-Kettenreaktion von Fluor mit Deuterium basiert und in einer elektrischen Entladung dissoziiert, mit einem geschlossenen Zyklus der Änderung des Arbeitsgemisches, dann wurden im Jahr 2005 Leistungen von etwa 100 kW erzielt, es ist unwahrscheinlich, dass während diesmal konnten sie auf Megawatt-Niveau gebracht werden.

Im Hinblick auf BLK „Peresvet“ist die Frage der Installation eines gasdynamischen und chemischen Lasers darauf durchaus umstritten. Einerseits gibt es in Russland bedeutende Entwicklungen bei diesen Lasern. Im Internet erschienen Informationen über die Entwicklung einer verbesserten Version des Luftfahrtkomplexes A 60 - A 60M mit einem 1-MW-Laser. Es wird auch über die Platzierung des "Peresvet" -Komplexes auf einem Flugzeugträger gesagt, die möglicherweise die zweite Seite derselben Medaille ist. Das heißt, sie hätten zunächst einen leistungsfähigeren Bodenkomplex auf Basis eines gasdynamischen oder chemischen Lasers bauen können und ihn nun auf ausgetretenen Pfaden auf einem Flugzeugträger installieren können.

Die Schaffung von "Peresvet" wurde von Spezialisten des Nuklearzentrums in Sarow, des Russischen Föderalen Nuklearzentrums - Allrussisches Forschungsinstitut für Experimentalphysik (RFNC-VNIIEF) des bereits erwähnten Instituts für Laserphysikforschung durchgeführt, das entwickelt unter anderem gasdynamische und Sauerstoff-Jod-Laser …

Andererseits sind gasdynamische und chemische Laser, was immer man sagen mag, veraltete technische Lösungen. Darüber hinaus zirkulieren aktiv Informationen über das Vorhandensein einer Kernenergiequelle im Peresvet BLK, um den Laser anzutreiben, und in Sarow sind sie mehr an der Entwicklung der neuesten bahnbrechenden Technologien beteiligt, die oft mit Kernenergie in Verbindung gebracht werden.

Aufgrund der vorstehenden Ausführungen ist davon auszugehen, dass die Wahrscheinlichkeit einer Umsetzung des Peresvet BLK in der Ausführung Nr. 2 auf Basis gasdynamischer und chemischer Laser als mäßig einzuschätzen ist

Kerngepumpte Laser

In den späten 1960er Jahren begannen in der UdSSR die Arbeiten an der Entwicklung von nukleargepumpten Hochleistungslasern. Zunächst wurden Spezialisten von VNIIEF, I. A. E. Kurchatov und dem Forschungsinstitut für Kernphysik der Staatlichen Universität Moskau. Dann kamen Wissenschaftler von MEPhI, VNIITF, IPPE und anderen Zentren hinzu. 1972 regte VNIIEF eine Mischung aus Helium und Xenon mit Uranspaltungsfragmenten unter Verwendung eines VIR 2-Pulsreaktors an.

1974-1976. Experimente werden am Reaktor TIBR-1M durchgeführt, in dem die Laserstrahlungsleistung etwa 1–2 kW betrug. 1975 wurde auf Basis des VIR-2-Pulsreaktors eine Zweikanal-Laseranlage LUNA-2 entwickelt, die 2005 noch in Betrieb war und möglicherweise noch funktioniert. 1985 wurde in der Anlage LUNA-2M weltweit zum ersten Mal ein Neonlaser gepumpt.

In den frühen 1980er Jahren entwickelten und produzierten Wissenschaftler des VNIIEF ein 4-Kanal-Lasermodul LM-4, um ein im Dauerbetrieb arbeitendes Kernlaserelement zu entwickeln. Das System wird durch einen Neutronenfluss aus dem BIGR-Reaktor angeregt. Die Dauer der Erzeugung wird durch die Dauer des Bestrahlungspulses des Reaktors bestimmt. Weltweit erstmalig wurde das cw-Lasern in kerngepumpten Lasern in der Praxis demonstriert und die Effizienz der Methode der transversalen Gaszirkulation demonstriert. Die Laserstrahlungsleistung betrug etwa 100 W.

Im Jahr 2001 wurde die LM-4-Einheit aufgerüstet und erhielt die Bezeichnung LM-4M / BIGR. Der Betrieb eines Mehrelement-Kernlasergeräts im Dauerbetrieb wurde nach 7-jähriger Erhaltung der Anlage ohne Austausch von Optik- und Brennelementen demonstriert. Die LM-4-Installation kann als Prototyp eines Laserreaktors (RL) angesehen werden, der alle seine Eigenschaften besitzt, mit Ausnahme der Möglichkeit einer autarken nuklearen Kettenreaktion.

2007 wurde anstelle des LM-4-Moduls das LM-8 Achtkanal-Lasermodul in Betrieb genommen, bei dem die sequentielle Addition von vier und zwei Laserkanälen vorgesehen war.

Ein Laserreaktor ist ein autonomes Gerät, das die Funktionen eines Lasersystems und eines Kernreaktors kombiniert. Die aktive Zone eines Laserreaktors ist ein Satz einer bestimmten Anzahl von Laserzellen, die auf eine bestimmte Weise in einer Neutronenmoderatormatrix platziert sind. Die Anzahl der Laserzellen kann von Hunderten bis zu mehreren Tausend reichen. Die Gesamtmenge an Uran reicht von 5-7 kg bis 40-70 kg, Längenmaße 2-5 m.

Am VNIIEF wurden vorläufige Abschätzungen der wesentlichen energetischen, nuklearphysikalischen, technischen und betrieblichen Parameter verschiedener Versionen von Laserreaktoren mit Laserleistungen ab 100 kW und mehr im Sekundenbruchteil bis zum Dauerbetrieb durchgeführt. Betrachtet wurden Laserreaktoren mit Wärmestau im Reaktorkern bei Starts, deren Dauer durch die zulässige Erwärmung des Kerns begrenzt ist (Wärmekapazitätsradar) und Dauerradar mit Abfuhr thermischer Energie außerhalb des Kerns.

Vermutlich sollte ein Laserreaktor mit einer Laserleistung in der Größenordnung von 1 MW etwa 3000 Laserzellen enthalten.

In Russland wurde intensiv an nukleargepumpten Lasern nicht nur beim VNIIEF, sondern auch beim Föderalen staatlichen Einheitsunternehmen „Staatliches Wissenschaftszentrum der Russischen Föderation – Institut für Physik und Energietechnik benannt nach A. I. Leipunsky “, wie durch das Patent RU 2502140 für die Schaffung von “Reaktor-Laser-Installation mit direktem Pumpen durch Spaltfragmente” belegt.

Spezialisten des Staatlichen Forschungszentrums der Russischen Föderation IPPE haben ein Energiemodell eines gepulsten Reaktor-Laser-Systems - eines nukleargepumpten optischen Quantenverstärkers (OKUYAN) - entwickelt.

Unter Hinweis auf die Erklärung des stellvertretenden russischen Verteidigungsministers Yuri Borisov im letztjährigen Interview mit der Zeitung Krasnaya Zvezda („Lasersysteme sind in Betrieb gegangen, die es ermöglichen, einen potenziellen Feind zu entwaffnen und alle Objekte zu treffen, die als Ziel für den Laserstrahl dieses Systems. Unsere Nuklearwissenschaftler haben gelernt, die Energie zu konzentrieren, die notwendig ist, um die entsprechenden Waffen des Feindes praktisch in Sekundenschnelle zu besiegen, in Sekundenbruchteilen ), können wir sagen, dass der Peresvet BLK nicht mit einem kleinen ausgestattet ist -großer Kernreaktor, der den Laser mit Strom speist, aber mit einem Laserreaktor, in dem Spaltenergie direkt in Laserstrahlung umgewandelt wird.

Nur der oben genannte Vorschlag, den Peresvet BLK im Flugzeug zu platzieren, weckt Zweifel. Wie auch immer Sie die Zuverlässigkeit des Trägerflugzeugs sicherstellen, es besteht immer die Gefahr eines Unfalls und eines Flugzeugabsturzes mit anschließender Streuung radioaktiver Stoffe. Es ist jedoch möglich, dass es Möglichkeiten gibt, die Ausbreitung radioaktiver Stoffe beim Herunterfallen des Trägers zu verhindern. Ja, und wir haben bereits einen fliegenden Reaktor in einem Marschflugkörper, den Sturmvogel.

Aufgrund des Vorstehenden kann davon ausgegangen werden, dass die Wahrscheinlichkeit einer Implementierung des Peresvet BLK in Version 3 auf Basis eines nukleargepumpten Lasers als hoch einzuschätzen ist

Es ist nicht bekannt, ob der installierte Laser gepulst oder kontinuierlich ist. Im zweiten Fall sind die Dauer des Laserbetriebs und die Pausen, die zwischen den Betriebsarten eingelegt werden müssen, fragwürdig. Hoffentlich verfügt der Peresvet BLK über einen kontinuierlichen Laserreaktor, dessen Betriebszeit nur durch die Zufuhr von Kältemittel begrenzt ist, bzw. nicht begrenzt wird, wenn anderweitig gekühlt wird.

In diesem Fall kann die optische Ausgangsleistung des Peresvet BLK im Bereich von 1-3 MW mit Aussicht auf eine Steigerung auf 5-10 MW geschätzt werden. Es ist selbst mit einem solchen Laser kaum möglich, einen Atomsprengkopf zu treffen, aber ein Flugzeug, einschließlich eines unbemannten Fluggeräts, oder ein Marschflugkörper sind es schon. Es ist auch möglich, die Niederlage fast aller ungeschützten Raumfahrzeuge in niedrigen Umlaufbahnen sicherzustellen und möglicherweise die empfindlichen Elemente von Raumfahrzeugen in höheren Umlaufbahnen zu beschädigen.

Das erste Ziel für die Peresvet BLK könnten daher die empfindlichen optischen Elemente der US-amerikanischen Raketenangriffswarnsatelliten sein, die im Falle eines überraschenden Entwaffnungsangriffs der USA als Raketenabwehrelement fungieren können.

Schlussfolgerungen

Wie wir zu Beginn des Artikels sagten, gibt es eine ziemlich große Anzahl von Möglichkeiten, Laserstrahlung zu erhalten. Neben den oben besprochenen gibt es andere Lasertypen, die im militärischen Bereich effektiv eingesetzt werden können, beispielsweise einen Freie-Elektronen-Laser, bei dem die Wellenlänge über einen weiten Bereich bis hin zu weicher Röntgenstrahlung variiert werden kann und das nur viel elektrische Energie benötigt.von einem kleinen Kernreaktor ausgegeben. Ein solcher Laser wird im Interesse der US Navy aktiv weiterentwickelt. Der Einsatz eines Freie-Elektronen-Lasers im Peresvet BLK ist jedoch unwahrscheinlich, da derzeit praktisch keine Informationen über die Entwicklung von Lasern dieses Typs in Russland vorliegen, abgesehen von einer Teilnahme in Russland am Programm des European X-ray Free Elektronenlaser.

Es ist wichtig zu verstehen, dass die Einschätzung der Wahrscheinlichkeit der Verwendung dieser oder jener Lösung im Peresvet BLK eher bedingt erfolgt: Das Vorhandensein nur indirekter Informationen aus offenen Quellen ermöglicht keine Formulierung von Schlussfolgerungen mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit.