Лазери: яскрава захист
18 травня 2009, 13:47 Переглядів: 
Чарівний промінь. Компанія Boeing захистить США від крилатих ракет і авіації супротивника за допомогою «лазерного» літака.
Мало хто з фантастів обходився без згадки про лазерах, тому для людини, вихованої на фантастичній літературі, горезвісні смертоносні промені - така ж невід'ємна частина майбутнього, як роботи, штучний інтелект і міжзоряні перельоти. Однак, міцно закріпившись в побутовій електроніці і деяких інших мирних сферах нашого життя, лазери не поспішають виконати своє головне призначення - стати основним видом озброєння.
Розробки бойових лазерів ведуться вже півстоліття, однак про їх масовому прийнятті на озброєння мова поки не йде. Правда, деякі з них вже дуже близькі до того, щоб нарешті переїхати з експериментальних лабораторій в польові умови. Наприклад, навесні цього року американська оборонна компанія Northrop Grumman оголосила про створення лазерної установки потужністю 100 кіловат. Для порівняння - більшість існуючих розробок мають потужність від 1 до 10 кіловат. Для вироблення такої колосальної енергії завдяки розробкам американських інженерів досить звичайного танкового двигуна, а ефективність променя буде достатньою для того, щоб збивати балістичні ракети противника на відстані в десятки кілометрів.
За словами Брайана Стрікленд, директора по програмам лазерного озброєння армії США, нова розробка доводить, що на лазери все ж варто робити ставку при розгляді питання про озброєння майбутнього. Практичне застосування лазерів тепер видається цілком можливим, вважає він.
Інженерам Northrop Grumman вдалося створити пристрій, здатний похитнути усталену думку критиків про те, що лазери ніколи не зможуть замінити традиційні види озброєння. Використання такої установки для захисту від ударів противника теоретично набагато ефективніше, ніж системи ППО, в яких застосовуються ракети-перехоплювачі і зенітні установки. Лазери будуть точніше, зажадають менше енергії і ресурсів і обійдуться дешевше, ніж зенітні установки і ракети, вважають експерти.
Масове обладнання систем ПВО лазерними установками в армії США може початися вже в наступному десятилітті, а ось про те, коли лазери можуть стати частиною наступальних систем озброєння, експерти поки не поспішають говорити. Не виключено, що на створення лазерів, здатних замінити ударні види озброєння - ракети і артилерію, - піде ще не одне десятиліття. Адже для створення далекобійних наступальних лазерів знадобиться зробити їх ще більш потужними, мобільними і енергоефективними.
БЛУДНИЙ СИН ТЕРМОДИНАМІКИ
50 років мук. Розробка військових лазерів тягнеться з 1960-х років
Слово "лазер" спочатку було абревіатурою, яка в перекладі з англійської означала "Посилення світла за допомогою вимушеного випромінювання". Сьогодні лазером називається пристрій, який здатний використовувати енергію для створення потужного узконаправленного потоку світлових частинок з постійною довжиною хвилі. В основі створення лазерів лежать відразу дві науки - термодинаміка і квантова механіка.
Звичайні джерела світла, наприклад лампи розжарювання, випромінюють світло в різних напрямках, діапазон довжини їх світлових хвиль і електромагнітних хвиль дуже широкий і схильний до випадкових змін. Для створення лазера необхідно було як би "зловити" випромінювання, тобто зафіксувати довжину його хвилі.
Давня мрія фантастів про пучках спрямованого світла, який став би найефективнішим в світі зброєю, почала ставати реальністю в 1960-х, коли американські вчені створили першу лазерну установку на основі рубінового стрижня, яка давала червоне випромінювання з довжиною хвилі 694 нанометра.
До кінця XX століття лазери набули широкого поширення в багатьох сферах сучасного життя. Вони використовуються в електроніці (компакт-диски), в медицині (лазерна корекція зору), в космічних технологіях, системах безпеки та мають безліч інших застосувань. Фактично, єдиною областю, де всупереч прогнозам фантастів лазери так і не отримали широкого застосування, залишається військова.
ЛАЗЕРНІ МІФИ
У кіно лазери зазвичай гарніше, ніж насправді
Голлівуд давно і активно експлуатує тему лазерів. У багатьох випадках використання лазерів на екрані здатне викликати посмішку у фахівців - найчастіше сценаристи нехтують елементарними знаннями про природу лазера. В результаті показані на екрані ситуації здатні сформувати у недосвідченого глядача в корені невірне уявлення про природу лазерів і принципах їх роботи.
У поданні кіношників лазерний промінь обов'язково має якимось яскравим кольором і добре видно як в повітрі, так і в космічному вакуумі. Насправді, промінь лазера в вакуумі невидимий, та й в повітрі в більшості випадків не має яскраво вираженого кольору. Луч стає помітним, лише коли натрапляє на якийсь предмет або хоча б розсіюється, зустрічаючись з частинками пилу або туману.
В бойовиках можна часто побачити, як герої розрізають щось лазером, не використовуючи захисту для очей. Насправді, при зіткненні лазерного променя з металом потужності відбитого світла достатньо для того, щоб серйозно зашкодити сітківку очей того, хто дивиться на цей процес без захисних окулярів.
У голлівудських фільмах для більшої видовищності лазерний промінь зазвичай показують поширюється досить повільно - так, щоб за його рухом можна було простежити оком. Насправді, промінь поширюється зі швидкістю світла, тому відразу після включення лазера він повинен бути видимим по всій довжині.
У фільмах для поводження контурів лазерної захисту герої зазвичай розпилюють в повітрі аерозолі, які роблять видимими промені системи безпеки. Насправді, в охоронних системах використовуються невидимі інфрачервоні промені, які просто дешевше і ефективніше тих, які випромінюють видиме світло.
ЩИТ: BOEING БУДЕ збивати ракети ЛАЗЕРОМ
Нова ППО. Основною сферою використання військових лазерів в найближчі 10-річчя стане перехоплення ракет супротивника
Ідея про розміщення потужної лазерної установки на борту літака набула широкого поширення в американських військових колах в середині 1990-х. Суть ідеї полягала в тому, щоб зробити лазерні літаки частиною загальної системи протиракетної оборони. Варто системі зафіксувати запуск противником крилатих ракет, як літаки з лазерними установками на борту зможуть відправитися на перехоплення і знищити ракети на великій відстані потужними лазерними променями.
У 1996 році контракт на створення такого літака отримала корпорація Boeing. На той момент військовими вже були випробувані наземні лазерні установки, здатні випускати лазерний промінь діаметром 10 см на відстань 15 км. Потрапляючи в ціль, промінь нагрівав її до температури в 1000 градусів Цельсія в лічені секунди. Випробування показали, що в багатьох випадках для того, щоб вивести мета з ладу, пряме попадання було необов'язково - часто досить було просто черкнути променем по цілі, для того щоб збити ракету з курсу.
Головною проблемою, з якою зіткнулися інженери після початку робіт, стала висока енергоємність лазера і, відповідно, необхідність в розміщенні на борту літака величезної енергетичної установки. Лазерна установка складається з чотирьох блоків, кожен з яких важить близько 2,5 т і містить більше 3 тис. Окремих деталей. За 5 секунд роботи хімічний лазер виділяє енергію, якої вистачило б для харчування невеликого житлового будинку в протягом цілої години.
За минулі з початку роботи 13 років енергетичну проблему так і не вдалося вирішити, тому першим протиракетною лазерним літаком є модифікація великого громадянського авіалайнера Boeing-747. Перевагою такого рішення стала можливість розміщення на борту літака, що отримав назву YAL-1, не тільки потужної енергетичної установки, але і системи радіолокаційного виявлення балістичних ракет супротивника.
В ході випробувань YAL-1 неодноразово успішно ідентифікував стартують об'єкти з динамікою, типової для балістичних ракет, і перехоплював їх. На найближчий час заплановано випробування з перехопленням реальної балістичної ракети.
Інженери Boeing стверджують, що у віддаленій перспективі лазерні установки можуть бути модифіковані таким чином, що літаки зможуть наносити удари не тільки по повітряних, але і по наземних цілях.
Мстивість ДЖИП: СИСТЕМА AVENGER ЗНИЩУЄ РАКЕТИ І ЧИСТИТЬ мінні поля
Наземний Boeing. Крім літаків, компанія встановлює лазери на джипи
Компанія Boeing настільки захопилася темою бойових лазерів, що навіть перенесла частину своїх повітряних розробок на землю. Взявши за основу прийняте на озброєння армією США мобільний засіб протиповітряної оборони Avenger ( "Месник"), інженери Boeing розробили його варіацію під назвою Laser Avenger.
Стандартний Avenger є армійський джип Humvee, на якому змонтовані вісім пускових установок для ракет Stringer. В варіації Boeing їх місце зайняв 1-кіловатний твердотільний лазер, завдяки якому Laser Avenger може використовуватися для знищення засобів артилерії і авіації противника, а також для зачистки мінних полів.
Сьогодні в якості саперів все частіше використовуються дистанційно керовані роботи, однак вони як і раніше занадто повільні і неповороткі, в той час як Laser Avenger може зробити заміновану ділянку землі абсолютно безпечним для проходу протягом буквально декількох хвилин. Досить кілька разів провести лазером по землі, щоб викликати детонацію всіх залишених ворогом вибухових пристроїв.
В ході недавніх польових випробувань Laser Avenger успішно впорався із завданням зачистки невеликої ділянки мінного поля, а також знищив кілька безпілотних літальних апаратів. Незважаючи на великі перспективи в саперному справі, розробники все ж підкреслюють, що основною функцією Laser Avenger буде боротьба з повітряними об'єктами.
ПРОБЛЕМА: колосальні СПОЖИВАННЯ ЕНЕРГІЇ
Дослідження військових в області застосування лазерів почалися чи не на наступний день після того, як перший лазерний промінь блиснув в лабораторіях мирних вчених. Уже в 1970-х в ході випробувань потужні лазери ефектно різали на частини корпусу танків і бойових вертольотів. Однак про застосування технології в реальних бойових умовах не йшлося. Лазерні установки того часу не те що не були мобільними, а зовсім вимагали монтажу в приміщенні розміром з невелику трансформаторну станцію. По суті, це були не бойові, а експериментальні системи.
Такі габарити пов'язані зовсім не з розміром самої установки, що генерує лазерний промінь, а з її енергетичної частиною. Довгі роки зробити бойові лазерні установки більш портативними заважало використання в них хімічного типу лазера. Перший справжній прорив в цій області відбувся в 2003 році, коли американські військові випробували установку Zeus ( "Зевс"), в якій вперше був застосований не хімічний, а твердотільний тип лазера. Це означає, що для створення самого променя використовується не факел розжарених газів, а особливий вид скла, як і в напівпровідникових лазерах, які застосовуються в DVD-плеєрах. Посилена імпульсна лампа посилає світло на скляні диски, проходячи через які, він перетворюється в безбарвний лазерний промінь.
Дальність дії 10-кіловатної установки "Зевса" становить близько 200 м. На такій відстані промінь здатний нагрівати боєприпаси до температури, при якій вони детонують. Більшого від установки ніхто не вимагає, оскільки основне призначення "Зевса" - саме розмінування і безпечне знищення боєприпасів, а також виведення з ладу артилерії противника.
Американські військові розглядають "Зевс" - найбільш перспективний сьогодні вид лазерного озброєння - як оборонна зброя. "Половина всіх жертв у воєнний час - від мін і снарядів противника, - розповідає Чіп Харді, керівник проекту" Зевс ". - Саме для знищення таких об'єктів і призначений наш лазер".
Незважаючи на всі успіхи "Зевса", військові вважають, що систему варто вдосконалювати. Використання твердотільних лазерів замість хімічних дає виграш в масі і мобільності, однак у цього рішення є свої недоліки. Так, за словами генерала Джона Уріаса, головна проблема напівпровідникових лазерів - можливість перегріву, після якого лазер на довгий час стає небоєспроможним.
Революційна розробка, продемонстрована фахівцями Northrop Grumman навесні цього року, - 100-кіловатна лазерна установка - все-таки використовує хімічний лазер. Система складається з семи підсилювачів, максимальна потужність кожного з яких складає 15 кіловат. Таким чином, теоретична потужність системи досягає 105 кіловат, при цьому для менш серйозних завдань можна використовувати не всю систему, а лише кілька модулів, економлячи як енергетичний ресурс, так і ресурс системи в цілому.
За словами Дена Вільдт, одного з керівників Northrop Grumman, модульна архітектура дозволяє масштабувати лазерну бойову систему, використовуючи саме той рівень потужності, який необхідний для вирішення конкретного бойового завдання. Так, наприклад, для перехоплення крилатої ракети на відстані в 10 км буде потрібно більше енергії, ніж на атаку безпілотного літального апарату на відстані 2 км. "Небезпеки можуть бути різними, тому різними будуть і відповіді на них", - говорить Вільдт.
Читайте найважливіші та найцікавіші новини в нашому Telegram
Ви зараз переглядаєте новина "Лазери: яскрава захист". інші Світові новини дивіться в блоці "Останні новини"
АВТОР:
Бондарєв Олексій
Якщо ви знайшли помилку в тексті, виділіть її мишкою і натисніть Ctrl + Enter
Орфографічна помилка в тексті:
Послати повідомлення про помилку автора?
Виділіть некоректний текст мишкою
Дякуємо! Повідомлення відправлено.