奇美拉激光幻影
在地面或空战中用于“动力”,“破坏性”激光 武器 没有地方
10月8 2013在劳伦斯利弗莫尔实验室(美国领先的核研究中心)首次参加NIF激光设施 故事 设法用“正能量输出”点燃热核反应。 该装置是一个巨大的工厂车间,其中安装了192脉冲激光器,12年耗资40亿美元用于其建造。
通过1,8能量为MJ的激光脉冲压缩热核靶。 这是迄今为止获得的单个激光脉冲的最高能级。 成就卓着。 之前的记录保持者 - 苏联12频道安装“Iskra-5”和美国NOVA - 分别产生30 KJ和40 KJ冲动。 伟大卫国战争时期的主要苏联分区枪,着名的ZIS-3,在1,43 MJ上有一枪的能量。 这种枪的重量为1.5吨,其特点是简洁和可靠。 相同口径的高射炮(51-K arr.38)在2,2 MJ中具有射击能量,但它的重量也显着增加 - 4,3吨。
有史以来最强大的连续波激光器是TRW在80年代后期研发的American Alpha。 这种设计功率为2 MW的氢氟化学氢激光器重45吨,长24米,宽4,5米。 接近此功率(从1,5到1,7 MW)的单桶 航空 50年代中期开发的机枪:美国M-39,英语亚丁,法国迪法。 三支枪的重量(不包括弹药的重量)大致相同:80-82公斤。
美国空军最大型的气枪是(并且至今仍然是)六管20-mm M61“Vulkan”,它被放在所有战斗机上,它也是战略轰炸机B-52的严厉防御装置。 枪的功率为5,3 MW,单发能量为53 KJ,弹丸进给系统的重量为190公斤,1200炮弹中整个弹药系统的重量约为0,5吨。 换句话说,“Volcano”比“Alpha”轻90倍,2,5倍强。
就公开出版物而言,最成功的苏联激光计划是飞行实验室A-60。 这是一架重型货机IL-76,安装了强大的气动激光装置。 也许,它是沃罗涅日设计局“Himavtomatika”的产品(在这个模糊的名称下隐藏了苏联最好的液体火箭发动机开发商之一),其公司名称为RD-0600。 在KB的官方网站上有它的特点:辐射功率 - 100 kW,重量 - 760千克,尺寸 - 2 x2 x0,6米。
但是,760千克只是一个带喷嘴装置的散热器。 为了使设备工作,你需要带一个“工作体”,即高压下的热二氧化碳流。两个具有24马力和2550千克的AI-600涡轮喷气发动机用作气体发生器。 因此,只有这两个单元(发射器和气体发生器),没有考虑其他一切(氮气瓶,飞机发动机的煤油,燃气管道,瞄准光学,控制系统的仪器)重约两吨。 类似的输出功率(98 KW)拥有传奇的苏联航空7,62-mm ShKAS机枪 - 在战争前夕他们配备了战斗机I-16和I-153,它也被用作SB和DB-3轰炸机的防御武器。 机枪重量(没有弹药)仅为11千克。
“耀眼,薄,笔直,像针,梁......”
这样的示例链可以持续很长时间,但是,如实践所示,已经说过的内容足以使“激光爱好者”陷入深度反转状态。 “你怎么能比较机枪和战斗激光?”他们会喊道。 “机枪射击数百米,激光束几乎瞬间撞击目标,距离数十万公里!”
有意思。 让我们算一算吧。 “很好,像针一样,”工程师加林的双曲面的光线保持在距离酒店“黑鸟”房间大小决定的距离 - 而在这个意义上,阿列克谢托尔斯泰并没有犯下科学真相的罪。 在远距离,衍射发散的基本物理定律开始清楚地表现出来。 没有细线;任何穿过有限大小“窗口”的光辐射都是一个膨胀锥。 在最佳理想情况下(激光的有源介质绝对均匀,输入到介质的能量也是绝对均匀的),光锥的半角等于从波长除以输出窗口直径的部分角度。 现在我们拍摄一张激光发射器的照片,在Khimavtomatika设计局的网站上展示,拿一个计算器并计算一点。
二氧化碳激光的波长确切地知道 - 10,6微米。 散热器输出孔径的大小可以是“眼睛”在15中定义的,请参阅。顺便说一下,这是一个很好的结果 - 通常气体激光器有源区的尺寸以厘米为单位进行测量。 进一步简单的算术表明,在10 km的距离处,辐射锥的底部将具有(最多,具有等于衍射的发散)1,5 m中的直径和18千平方米中的面积。 cm。距100 km - 15 m直径和1,8百万平方米。 厘米广场。 100 KW的激光输出功率将在这个巨大的“点”上传播。
在100 km的距离处,获得每平方米0,06 W的功率密度。 这样一个“炙手可热的光束”可以从手电筒中获得。 在10 km的距离处,获得每平方米5,6 W. 这已经非常明显了 - 但我们不需要热身,而是要打破敌人的飞机或巡航导弹的设计。 摧毁目标所需的热能有各种估计值;它们都在每平方米1到20 KJ的范围内。 厘米。
例如,对于1 sq的完全蒸发。 需要将3毫米厚的cm片材“泵入”8 - 10 KJ。 离开枪管AKM的子弹每平方每个KNUMX KJ。 但即使是最小的上述数字(4,4 KJ)也意味着激光在1 km距离“射击”需要将辐射点保持在目标上10秒。 在此期间,亚音速巡航导弹将飞行160 km - 除非它在从旧的ShKAS途中被击落。
“在蓝色的阴霾融化......”
在我们的传统例子中获得的激光武器的显着“效率”只有当动作发生在宇宙真空中时才能与现实有关,目标是“黑体”(它吸收一切,不反映任何东西)。 在大气层中,一切都工作得更糟,专家们早就知道了。 例如,从公开出版物中可以看出美国海军研究实验室进行的一项研究报告。 美国人对激光束在大气层表面层中传播的命运感兴趣,其距离超过5公里的适度距离。
60-70光束能量的百分比在“途中”丢失到目标的事实并不令人惊讶,这样的结果可以提前预料到。 比另一个更有趣。 美国人获得的关于传递给目标的能量对激光输出功率的依赖性的图表确实表明存在一定的辐射功率“阈值”,一旦达到激光功率的任何进一步增加不会导致对目标的影响的任何增加:光束能量将被浪费沿着光束路径在越来越大的“空气通道”中加热最小的灰尘颗粒和水蒸气。 此外,在沙漠或海上,这个“阈值”在2-3 MW范围内,在现代城市的大气中,阈值功率限制为200-250 kW(这些是大口径机枪的典型输出参数)。 在已发表的研究结果中没有任何有趣的事情 - 激光束如何在战场上传播,笼罩在烟尘云中?
在50军事发展的基础上创建的移动技术装置MLTC-80的实际应用经验可以给出激光真正可能性的具体概念。 这是一种由放电泵浦的CO2气体激光器,工作在频率脉冲模式,单脉冲能量为0,5 KJ,最大输出功率为50 KW。 能量略逊于德国步兵机枪MG-42。 安装需要两辆汽车拖车,总重量为48吨。 但是,这些尺寸和重量并不包括最重要的东西 - 功率为750 KW的外部电源。 7月,当需要远程切割防止紧急操作的钢结构时,2011用于清理气井中的火灾。 所有这些都是在50-70仪表的距离上成功切割的,聚焦光束在一个绝对固定的目标上,仅花费了30小时的总激光工作(整个操作需要6天)。 我记得Garin更快地处理了Aniline公司的工厂......
简要总结:对于“强力”,“破坏性”的激光武器,没有地面和/或空战的地方。 弱光束不会对目标设计产生明显影响,对大气尘埃和湿气造成强烈“污染”。 在中等甚至更远的距离,“激光枪”的效率可以忽略不计;在近区,通过传统方式(高速防空炮和制导导弹)可以更加可靠地解决防空任务,这些装置重量轻,价格便宜几百倍。 为防御轻微物体,激光防空是不可接受的。 为了保护战略上重要的物体,有效依赖于灰尘,雨和雾的武器从根本上说是不合适的。
“星球大战”的赤裸裸的真相
在这一点上,“lazermans”的梦想被带到了广阔的空间,那里没有噪音,没有灰尘,没有吸收,没有激光束的散焦 - 那里的“激光枪”将展现出它们的全部力量......在这里,我们将从电源(电源)开始。
没有“突破性技术”可以解除的两个基本自然法则。 这是能量守恒定律和增加熵的定律(“热力学第二定律”)。 激光器是一种自然混沌变成高度有序,相干和单色光的装置,这种变换原则上不能高效地进行。 最差的是化学激光器,即放热化学反应的能量直接变成相干辐射的装置(绕过许多中间阶段:从热到机械运动,从运动到电,从电到泵浦激光介质的光脉冲)。 但即使对于化学激光器,可实现的效率也仅限于几个百分点。 这最终意味着发射5-10 MW的激光器将以100-150 MW的功率加热自身和周围空间。
指示功率(100-150 MW)是小城市的电源,它是核航母的主要推进系统。 为了使“激光枪”不立即熔化,必须从它的某处除去这种巨大的热流。 对于在地球上工作的产品,这项任务在科学和技术上都很困难,但仍然可以解决。 如何在太空中摆脱如此多的热量?
外太空是一个热水瓶。 这样的热水瓶是正常的,只有它的“墙壁”之间的距离可以被认为是无限的。 即使对于现有的宇宙飞船,宇航员的身体和工作电子设备(与高功率激光器的散热相比几乎为零)都是内部热源,冷却对于设计人员来说可能是最困难的任务。 如果兆瓦级化学激光器开始在其内部工作,该站会发生什么?
是的,困难并不意味着不可能。 我们将对过热敏感的设备放置在一个单独的模块中,与激光模块分开几百米,将几个足球场大小的发热板连接到激光室,使这些面板卷起以免太阳光线过热,我们只会从“激光枪”射击在阴影区飞行期间......问题解决了吗? 号 现在我们正在等待与几何光学定律的另一次会议,但已经处于新的宇宙距离。
即使在战斗空间站发射到低近地轨道(而不是悬挂在离地球数千公里的36距离的地球静止站上)的情况下,以数千公里的距离测量击败敌人的发射洲际弹道导弹所需的“激光射击”射程。 在罗纳德·里根宣布的战略防御计划时代,美国人威胁要向18太空军队发射数千公里的5军事站。 然后开始学校算术中最简单的练习。
为了使一个长10秒转移到敌方导弹的身体至少每平方米1 KJ。 cm,有必要确保每平方目标100 W的功率密度。 这意味着具有巨大的5兆瓦功率的空间激光器的辐射(回想一下即使在地面支架上也没有人这样做)应该被压缩成直径不超过2,5米的“点”。 5系列数千公里,2,8μm辐射波长(化学氢氟激光器),这需要一个镜子直径至少为7米的望远镜。 但是,如果要将对目标的影响时间缩短到0,5秒(正如“星球大战”计划中所设想的那样),那么镜子将需要32-meter。 还有其他问题吗?
盾牌和盾牌
最大的光学镜,此时能够进入太空,是美国哈勃望远镜的主镜,直径为2,4米。 这项技术奇迹被抛光了两年,其任务是实现抛物线形状的精度,误差不超过20纳米。 但他们犯了一个错误,在镜子的边缘,错误是2微米。 这些微米已经成长为一个巨大的问题,因为我必须制作“眼镜”的解决方案,这些眼镜被送到太空并附着在有缺陷的镜子上。
当然,2,4流量计镜子的直径不是技术能力的极限。 回到遥远的1975年,苏联望远镜BTA-6(当时和世界上最大的1993-th)的主镜直径为6米。 在玻璃熔化两年和19天后,使镜子冷却的空白。 然后,当抛光时,它被磨成数千克拉钻石工具的15粉尘。 完成的“煎饼”重量为42吨,望远镜的总质量与机械驱动的细节 - 850吨。
是的,对于太空而言,你可以让它变得更容易,只有数百,但只有几十吨(顺便说一下,小哈勃称重11吨)。 但随后出现了新的问题,一个比另一个更有趣。 指甲是什么?为什么要将宇宙镜固定在空间中,以微距离的角度精确度在空间中稳定? 镜子定位的影响将如何影响兆瓦化学激光器释放大量工作流体? 什么可以实际上是一个机械驱动系统,在目标以高超音速(在高层大气中发射ICBM)移动后,在空间中旋转多吨镜? 如果敌人的洲际弹道导弹在错误的距离上起飞怎么办?根据光学所聚焦的距离?
最重要的是在兆瓦级激光束通过后,镜子的纳米级精度会保留下来吗? 不变的物理定律说:“每个激光束都有两端。” 并且在目标上的光束远端的能量永远不会比集中在激光发射器中的能量更大(事实上,它总是更少)。 如果目标上的2,5仪表中的“热点”熔化并摧毁目标,那么镜子会发生什么,其面积只有8倍? 是的,镜子几乎反映了所有的激光辐射,但谁说目标会反映得更少?
坏 这个消息 因为“lazermanov”是用于覆盖火箭和飞机的主要材料是铝。 长度为10,6μm(气动CO2激光)的红外辐射的反射系数接近100%。 在化学激光器的发射范围(1 - 3μm)中,铝反射光束能量的90 - 95百分比。 什么阻止抛光火箭装饰到镜面闪耀? 用铝箔包裹? 覆盖一层薄薄的银(与兆瓦太空激光的迷人成本相比仅仅是便士)......你可以采取另一种方式:不要擦亮MBR衬里发光,相反,涂上烧蚀(除热)涂层。 半个世纪前,这项技术已经制定出来,除了极少的悲惨例外,下降车辆安全地返回地球,在大气入口处经历了热负荷,比有希望的激光枪可以产生的一切高出两到三个数量级。
“尽管有这些因素,但仍然存在......”
任何真正的学生都应该知道上面给出的基本事实和基本计算。 在“激光时代”的早期阶段,已经可以获得击中目标所需的辐射功率的具体数字。 从一开始就不知道的唯一事情是高能激光辐射在大气中传播的物理特性。 但是,在美国和苏联的70-s结束后,这个问题也被删除了。在100千瓦级的气体动力激光器中创建并测试了(在地面和空中)。
到80-ies开始时,“动力”,“破坏性”激光武器的绝对无用性并没有引起该领域专家的质疑。 然而,就在那时激光疯狂开始了。 23 March 1983,美国总统里根已公开宣布战略防御计划(SOI),根据该计划,它应该建立一个天基激光武器系统,能够摧毁数百个发射的洲际弹道导弹。 那是什么? 今天最常见的版本是SDI从一开始就是一个大虚张声势,美国人试图将苏联拖入一场新的,无法忍受的军备竞赛。 无论是真的还是事后的想法,在糟糕的比赛中做出好脸 - 没有人能给出明确的答案。 有一件事是肯定的:以色列国防军开发商以灵感的喜悦愚弄自己的头脑。
6今年9月1985在下一个“技术演示”的框架下,氢氟的化学激光器具有约1 MW的功率,摧毁了ICBM“Titan”第二阶段的军团。 这幅壮观的画面滚动着所有的电视频道,以色列国防军办公室主任詹姆斯·艾布拉罕森中将接受了热情记者的采访:“激光把这件事打成碎片......非常非常令人印象深刻。” 事实是 - 它在哪里更加壮观? 他们承诺创建一个系统,能够在5秒内在发射ICBM的船体上燃烧数千公里的0,5范围。 事实上,目标距散热器800米的距离,没有人知道“炒”的时间。 船体内部充满了过大的压力,并且垂直受压,这就是它散落成碎片的原因。 关于激光系统的大小和重量,关于有毒氟化物“排气”的停用装置,机库的大小,一般微妙保持沉默......
然后将相同的兆瓦级MIRACL激光器转移到军舰甲板上,并宣布BQM-34亚音速模拟巡航导弹被激光束击中。 喜悦无所不知。 然而,事后证明射击是在距离不到一公里的地方进行的(高射炮部队将成功应对这项任务),而激光没有燃烧或破坏任何东西,但只是“损坏了控制系统的电子元件,因此为什么目标失去稳定并且破裂了。“ 什么样的“组件”被热射线禁用,以及它是否不是由IR敏感传感器命令自毁的问题 - 故事现在是沉默的。 只知道美国海军的命令认为从船上拆除有毒激光机是一种福气,并没有回到使用它的问题。
与此同时,真正的专家们的耐心打破了,4月1987发布了(无论人们怎么说,但严格遵守美国宪法的1-I修正案),由美国物理学会成员的一组424专家编写的17页面报告。 礼貌(SDI计划仍然由总统宣布),但坚定地说“目前定向能源武器的发展阶段与其要求之间的差异是如此之大,以至于要实现这些目标,就必须消除技术知识方面的重大差距。” 特别是,“化学激光器需要将输出功率提高至少两个数量级(即,一百倍!)。与已经实现的相比,自由电子激光器需要测试几个物理概念,并且它们的功率必须增加六个数量级。用于校正激光束光学质量的方法需要提高几个数量级...“最终结论:”即使在最有利的情况下,也需要十年或更长时间的深入研究才能实现。 孩子们做关于建立解决问题的激光武器和导弹防御系统的可能性做出明智的决定(做决定,不要把系统投入使用!)“。
“由父亲的错误和他们迟到的思想......”
在1993中,SDI计划正式关闭。 Finita la comedia? 完全没有。 预算馅饼的味道继续刺激食欲,“和平的喘息”只持续了三年。 在1996中,一个新的骗局已经开始。 现在,化学氧 - 碘激光器(散热器重量 - 9 t,输出功率 - 1 MW)带有一个直径为1,6的镜子,将安装在运输巨头波音В-747上。 首先,1,1已拨出10亿美元的预算。 然后,当然,他们补充说,在16年代,5数十亿美元投入到ABL计划中。
此时,能够推翻宇宙定律的“魔杖”的角色声称所谓的自适应光学。 美国工程师所做的事真的很棒。 巨大的镜子被分成340元素,每个元素都有自己的机械驱动器。 两个“诊断”千瓦功率激光器系统连续探测大气,另一个子系统分析高功率激光器的波形参数,计算机发出控制命令,主镜的曲率以每秒一千次的速率调整。
所有这些努力和数十亿美元的成本都加上了一份报告,其中陈述了N次:“大气中的尘埃颗粒导致能量吸收和梁的侵蚀,减少了有效的损坏范围。 此外,光束中燃烧的灰尘颗粒会产生阻碍精确瞄准的红外干扰。 如果激光和目标之间出现云,则无法使用武器。“ 该短语的最后一段应该用花岗岩表示:“物理学从英语翻译的意思是:”很难处理自然法则。“
尽管如此,作为5数十亿美元的交换,有必要打倒一些东西。 技术任务假定在单个20-40出发期间在300-400公里处发射ICBM的破坏,目标成本为“几秒”的辐射。 经过一系列不成功的尝试后,终于可以用液体燃料发动机击落一枚飞行弹道导弹。 这一具有里程碑意义的事件发生在二月11 2010上。 开发商诚实地承认他们没有通过目标电镀燃烧,但由于加热导致的结构减弱足以摧毁飞行中的火箭。 兆瓦激光器的发热足以在一小时内在下一次“射击”之前冷却“激光枪”。 由于“光束未对准”,第二次试图击落火箭起飞(这次是固体燃料火箭)是不成功的。 也许,在这种情况下,问题是散热器和镜子的过热是不可接受的。
这就是全部。 该计划正式结束。 美国国防部长罗伯特盖茨向开发人员讲述了这样一句话:“我不认识国防部的任何人认为该计划应该或可以迅速部署。 现实情况是,你需要一个更强大的20激光 - 30,以便在适当的距离击中发射导弹。 为了使这个系统投入使用,我们需要10-20飞机每架运载1,5十亿美元,每年的维护费用为100百万美元,我不知道一个穿制服的人会相信这样一个概念可行。“
10月8 2013在劳伦斯利弗莫尔实验室(美国领先的核研究中心)首次参加NIF激光设施 故事 设法用“正能量输出”点燃热核反应。 该装置是一个巨大的工厂车间,其中安装了192脉冲激光器,12年耗资40亿美元用于其建造。
通过1,8能量为MJ的激光脉冲压缩热核靶。 这是迄今为止获得的单个激光脉冲的最高能级。 成就卓着。 之前的记录保持者 - 苏联12频道安装“Iskra-5”和美国NOVA - 分别产生30 KJ和40 KJ冲动。 伟大卫国战争时期的主要苏联分区枪,着名的ZIS-3,在1,43 MJ上有一枪的能量。 这种枪的重量为1.5吨,其特点是简洁和可靠。 相同口径的高射炮(51-K arr.38)在2,2 MJ中具有射击能量,但它的重量也显着增加 - 4,3吨。
有史以来最强大的连续波激光器是TRW在80年代后期研发的American Alpha。 这种设计功率为2 MW的氢氟化学氢激光器重45吨,长24米,宽4,5米。 接近此功率(从1,5到1,7 MW)的单桶 航空 50年代中期开发的机枪:美国M-39,英语亚丁,法国迪法。 三支枪的重量(不包括弹药的重量)大致相同:80-82公斤。
美国空军最大型的气枪是(并且至今仍然是)六管20-mm M61“Vulkan”,它被放在所有战斗机上,它也是战略轰炸机B-52的严厉防御装置。 枪的功率为5,3 MW,单发能量为53 KJ,弹丸进给系统的重量为190公斤,1200炮弹中整个弹药系统的重量约为0,5吨。 换句话说,“Volcano”比“Alpha”轻90倍,2,5倍强。
就公开出版物而言,最成功的苏联激光计划是飞行实验室A-60。 这是一架重型货机IL-76,安装了强大的气动激光装置。 也许,它是沃罗涅日设计局“Himavtomatika”的产品(在这个模糊的名称下隐藏了苏联最好的液体火箭发动机开发商之一),其公司名称为RD-0600。 在KB的官方网站上有它的特点:辐射功率 - 100 kW,重量 - 760千克,尺寸 - 2 x2 x0,6米。
但是,760千克只是一个带喷嘴装置的散热器。 为了使设备工作,你需要带一个“工作体”,即高压下的热二氧化碳流。两个具有24马力和2550千克的AI-600涡轮喷气发动机用作气体发生器。 因此,只有这两个单元(发射器和气体发生器),没有考虑其他一切(氮气瓶,飞机发动机的煤油,燃气管道,瞄准光学,控制系统的仪器)重约两吨。 类似的输出功率(98 KW)拥有传奇的苏联航空7,62-mm ShKAS机枪 - 在战争前夕他们配备了战斗机I-16和I-153,它也被用作SB和DB-3轰炸机的防御武器。 机枪重量(没有弹药)仅为11千克。
“耀眼,薄,笔直,像针,梁......”
这样的示例链可以持续很长时间,但是,如实践所示,已经说过的内容足以使“激光爱好者”陷入深度反转状态。 “你怎么能比较机枪和战斗激光?”他们会喊道。 “机枪射击数百米,激光束几乎瞬间撞击目标,距离数十万公里!”
有意思。 让我们算一算吧。 “很好,像针一样,”工程师加林的双曲面的光线保持在距离酒店“黑鸟”房间大小决定的距离 - 而在这个意义上,阿列克谢托尔斯泰并没有犯下科学真相的罪。 在远距离,衍射发散的基本物理定律开始清楚地表现出来。 没有细线;任何穿过有限大小“窗口”的光辐射都是一个膨胀锥。 在最佳理想情况下(激光的有源介质绝对均匀,输入到介质的能量也是绝对均匀的),光锥的半角等于从波长除以输出窗口直径的部分角度。 现在我们拍摄一张激光发射器的照片,在Khimavtomatika设计局的网站上展示,拿一个计算器并计算一点。
二氧化碳激光的波长确切地知道 - 10,6微米。 散热器输出孔径的大小可以是“眼睛”在15中定义的,请参阅。顺便说一下,这是一个很好的结果 - 通常气体激光器有源区的尺寸以厘米为单位进行测量。 进一步简单的算术表明,在10 km的距离处,辐射锥的底部将具有(最多,具有等于衍射的发散)1,5 m中的直径和18千平方米中的面积。 cm。距100 km - 15 m直径和1,8百万平方米。 厘米广场。 100 KW的激光输出功率将在这个巨大的“点”上传播。
在100 km的距离处,获得每平方米0,06 W的功率密度。 这样一个“炙手可热的光束”可以从手电筒中获得。 在10 km的距离处,获得每平方米5,6 W. 这已经非常明显了 - 但我们不需要热身,而是要打破敌人的飞机或巡航导弹的设计。 摧毁目标所需的热能有各种估计值;它们都在每平方米1到20 KJ的范围内。 厘米。
例如,对于1 sq的完全蒸发。 需要将3毫米厚的cm片材“泵入”8 - 10 KJ。 离开枪管AKM的子弹每平方每个KNUMX KJ。 但即使是最小的上述数字(4,4 KJ)也意味着激光在1 km距离“射击”需要将辐射点保持在目标上10秒。 在此期间,亚音速巡航导弹将飞行160 km - 除非它在从旧的ShKAS途中被击落。
“在蓝色的阴霾融化......”
在我们的传统例子中获得的激光武器的显着“效率”只有当动作发生在宇宙真空中时才能与现实有关,目标是“黑体”(它吸收一切,不反映任何东西)。 在大气层中,一切都工作得更糟,专家们早就知道了。 例如,从公开出版物中可以看出美国海军研究实验室进行的一项研究报告。 美国人对激光束在大气层表面层中传播的命运感兴趣,其距离超过5公里的适度距离。
60-70光束能量的百分比在“途中”丢失到目标的事实并不令人惊讶,这样的结果可以提前预料到。 比另一个更有趣。 美国人获得的关于传递给目标的能量对激光输出功率的依赖性的图表确实表明存在一定的辐射功率“阈值”,一旦达到激光功率的任何进一步增加不会导致对目标的影响的任何增加:光束能量将被浪费沿着光束路径在越来越大的“空气通道”中加热最小的灰尘颗粒和水蒸气。 此外,在沙漠或海上,这个“阈值”在2-3 MW范围内,在现代城市的大气中,阈值功率限制为200-250 kW(这些是大口径机枪的典型输出参数)。 在已发表的研究结果中没有任何有趣的事情 - 激光束如何在战场上传播,笼罩在烟尘云中?
在50军事发展的基础上创建的移动技术装置MLTC-80的实际应用经验可以给出激光真正可能性的具体概念。 这是一种由放电泵浦的CO2气体激光器,工作在频率脉冲模式,单脉冲能量为0,5 KJ,最大输出功率为50 KW。 能量略逊于德国步兵机枪MG-42。 安装需要两辆汽车拖车,总重量为48吨。 但是,这些尺寸和重量并不包括最重要的东西 - 功率为750 KW的外部电源。 7月,当需要远程切割防止紧急操作的钢结构时,2011用于清理气井中的火灾。 所有这些都是在50-70仪表的距离上成功切割的,聚焦光束在一个绝对固定的目标上,仅花费了30小时的总激光工作(整个操作需要6天)。 我记得Garin更快地处理了Aniline公司的工厂......
简要总结:对于“强力”,“破坏性”的激光武器,没有地面和/或空战的地方。 弱光束不会对目标设计产生明显影响,对大气尘埃和湿气造成强烈“污染”。 在中等甚至更远的距离,“激光枪”的效率可以忽略不计;在近区,通过传统方式(高速防空炮和制导导弹)可以更加可靠地解决防空任务,这些装置重量轻,价格便宜几百倍。 为防御轻微物体,激光防空是不可接受的。 为了保护战略上重要的物体,有效依赖于灰尘,雨和雾的武器从根本上说是不合适的。
“星球大战”的赤裸裸的真相
在这一点上,“lazermans”的梦想被带到了广阔的空间,那里没有噪音,没有灰尘,没有吸收,没有激光束的散焦 - 那里的“激光枪”将展现出它们的全部力量......在这里,我们将从电源(电源)开始。
没有“突破性技术”可以解除的两个基本自然法则。 这是能量守恒定律和增加熵的定律(“热力学第二定律”)。 激光器是一种自然混沌变成高度有序,相干和单色光的装置,这种变换原则上不能高效地进行。 最差的是化学激光器,即放热化学反应的能量直接变成相干辐射的装置(绕过许多中间阶段:从热到机械运动,从运动到电,从电到泵浦激光介质的光脉冲)。 但即使对于化学激光器,可实现的效率也仅限于几个百分点。 这最终意味着发射5-10 MW的激光器将以100-150 MW的功率加热自身和周围空间。
指示功率(100-150 MW)是小城市的电源,它是核航母的主要推进系统。 为了使“激光枪”不立即熔化,必须从它的某处除去这种巨大的热流。 对于在地球上工作的产品,这项任务在科学和技术上都很困难,但仍然可以解决。 如何在太空中摆脱如此多的热量?
外太空是一个热水瓶。 这样的热水瓶是正常的,只有它的“墙壁”之间的距离可以被认为是无限的。 即使对于现有的宇宙飞船,宇航员的身体和工作电子设备(与高功率激光器的散热相比几乎为零)都是内部热源,冷却对于设计人员来说可能是最困难的任务。 如果兆瓦级化学激光器开始在其内部工作,该站会发生什么?
是的,困难并不意味着不可能。 我们将对过热敏感的设备放置在一个单独的模块中,与激光模块分开几百米,将几个足球场大小的发热板连接到激光室,使这些面板卷起以免太阳光线过热,我们只会从“激光枪”射击在阴影区飞行期间......问题解决了吗? 号 现在我们正在等待与几何光学定律的另一次会议,但已经处于新的宇宙距离。
即使在战斗空间站发射到低近地轨道(而不是悬挂在离地球数千公里的36距离的地球静止站上)的情况下,以数千公里的距离测量击败敌人的发射洲际弹道导弹所需的“激光射击”射程。 在罗纳德·里根宣布的战略防御计划时代,美国人威胁要向18太空军队发射数千公里的5军事站。 然后开始学校算术中最简单的练习。
为了使一个长10秒转移到敌方导弹的身体至少每平方米1 KJ。 cm,有必要确保每平方目标100 W的功率密度。 这意味着具有巨大的5兆瓦功率的空间激光器的辐射(回想一下即使在地面支架上也没有人这样做)应该被压缩成直径不超过2,5米的“点”。 5系列数千公里,2,8μm辐射波长(化学氢氟激光器),这需要一个镜子直径至少为7米的望远镜。 但是,如果要将对目标的影响时间缩短到0,5秒(正如“星球大战”计划中所设想的那样),那么镜子将需要32-meter。 还有其他问题吗?
盾牌和盾牌
最大的光学镜,此时能够进入太空,是美国哈勃望远镜的主镜,直径为2,4米。 这项技术奇迹被抛光了两年,其任务是实现抛物线形状的精度,误差不超过20纳米。 但他们犯了一个错误,在镜子的边缘,错误是2微米。 这些微米已经成长为一个巨大的问题,因为我必须制作“眼镜”的解决方案,这些眼镜被送到太空并附着在有缺陷的镜子上。
当然,2,4流量计镜子的直径不是技术能力的极限。 回到遥远的1975年,苏联望远镜BTA-6(当时和世界上最大的1993-th)的主镜直径为6米。 在玻璃熔化两年和19天后,使镜子冷却的空白。 然后,当抛光时,它被磨成数千克拉钻石工具的15粉尘。 完成的“煎饼”重量为42吨,望远镜的总质量与机械驱动的细节 - 850吨。
是的,对于太空而言,你可以让它变得更容易,只有数百,但只有几十吨(顺便说一下,小哈勃称重11吨)。 但随后出现了新的问题,一个比另一个更有趣。 指甲是什么?为什么要将宇宙镜固定在空间中,以微距离的角度精确度在空间中稳定? 镜子定位的影响将如何影响兆瓦化学激光器释放大量工作流体? 什么可以实际上是一个机械驱动系统,在目标以高超音速(在高层大气中发射ICBM)移动后,在空间中旋转多吨镜? 如果敌人的洲际弹道导弹在错误的距离上起飞怎么办?根据光学所聚焦的距离?
最重要的是在兆瓦级激光束通过后,镜子的纳米级精度会保留下来吗? 不变的物理定律说:“每个激光束都有两端。” 并且在目标上的光束远端的能量永远不会比集中在激光发射器中的能量更大(事实上,它总是更少)。 如果目标上的2,5仪表中的“热点”熔化并摧毁目标,那么镜子会发生什么,其面积只有8倍? 是的,镜子几乎反映了所有的激光辐射,但谁说目标会反映得更少?
坏 这个消息 因为“lazermanov”是用于覆盖火箭和飞机的主要材料是铝。 长度为10,6μm(气动CO2激光)的红外辐射的反射系数接近100%。 在化学激光器的发射范围(1 - 3μm)中,铝反射光束能量的90 - 95百分比。 什么阻止抛光火箭装饰到镜面闪耀? 用铝箔包裹? 覆盖一层薄薄的银(与兆瓦太空激光的迷人成本相比仅仅是便士)......你可以采取另一种方式:不要擦亮MBR衬里发光,相反,涂上烧蚀(除热)涂层。 半个世纪前,这项技术已经制定出来,除了极少的悲惨例外,下降车辆安全地返回地球,在大气入口处经历了热负荷,比有希望的激光枪可以产生的一切高出两到三个数量级。
“尽管有这些因素,但仍然存在......”
任何真正的学生都应该知道上面给出的基本事实和基本计算。 在“激光时代”的早期阶段,已经可以获得击中目标所需的辐射功率的具体数字。 从一开始就不知道的唯一事情是高能激光辐射在大气中传播的物理特性。 但是,在美国和苏联的70-s结束后,这个问题也被删除了。在100千瓦级的气体动力激光器中创建并测试了(在地面和空中)。
到80-ies开始时,“动力”,“破坏性”激光武器的绝对无用性并没有引起该领域专家的质疑。 然而,就在那时激光疯狂开始了。 23 March 1983,美国总统里根已公开宣布战略防御计划(SOI),根据该计划,它应该建立一个天基激光武器系统,能够摧毁数百个发射的洲际弹道导弹。 那是什么? 今天最常见的版本是SDI从一开始就是一个大虚张声势,美国人试图将苏联拖入一场新的,无法忍受的军备竞赛。 无论是真的还是事后的想法,在糟糕的比赛中做出好脸 - 没有人能给出明确的答案。 有一件事是肯定的:以色列国防军开发商以灵感的喜悦愚弄自己的头脑。
6今年9月1985在下一个“技术演示”的框架下,氢氟的化学激光器具有约1 MW的功率,摧毁了ICBM“Titan”第二阶段的军团。 这幅壮观的画面滚动着所有的电视频道,以色列国防军办公室主任詹姆斯·艾布拉罕森中将接受了热情记者的采访:“激光把这件事打成碎片......非常非常令人印象深刻。” 事实是 - 它在哪里更加壮观? 他们承诺创建一个系统,能够在5秒内在发射ICBM的船体上燃烧数千公里的0,5范围。 事实上,目标距散热器800米的距离,没有人知道“炒”的时间。 船体内部充满了过大的压力,并且垂直受压,这就是它散落成碎片的原因。 关于激光系统的大小和重量,关于有毒氟化物“排气”的停用装置,机库的大小,一般微妙保持沉默......
然后将相同的兆瓦级MIRACL激光器转移到军舰甲板上,并宣布BQM-34亚音速模拟巡航导弹被激光束击中。 喜悦无所不知。 然而,事后证明射击是在距离不到一公里的地方进行的(高射炮部队将成功应对这项任务),而激光没有燃烧或破坏任何东西,但只是“损坏了控制系统的电子元件,因此为什么目标失去稳定并且破裂了。“ 什么样的“组件”被热射线禁用,以及它是否不是由IR敏感传感器命令自毁的问题 - 故事现在是沉默的。 只知道美国海军的命令认为从船上拆除有毒激光机是一种福气,并没有回到使用它的问题。
与此同时,真正的专家们的耐心打破了,4月1987发布了(无论人们怎么说,但严格遵守美国宪法的1-I修正案),由美国物理学会成员的一组424专家编写的17页面报告。 礼貌(SDI计划仍然由总统宣布),但坚定地说“目前定向能源武器的发展阶段与其要求之间的差异是如此之大,以至于要实现这些目标,就必须消除技术知识方面的重大差距。” 特别是,“化学激光器需要将输出功率提高至少两个数量级(即,一百倍!)。与已经实现的相比,自由电子激光器需要测试几个物理概念,并且它们的功率必须增加六个数量级。用于校正激光束光学质量的方法需要提高几个数量级...“最终结论:”即使在最有利的情况下,也需要十年或更长时间的深入研究才能实现。 孩子们做关于建立解决问题的激光武器和导弹防御系统的可能性做出明智的决定(做决定,不要把系统投入使用!)“。
“由父亲的错误和他们迟到的思想......”
在1993中,SDI计划正式关闭。 Finita la comedia? 完全没有。 预算馅饼的味道继续刺激食欲,“和平的喘息”只持续了三年。 在1996中,一个新的骗局已经开始。 现在,化学氧 - 碘激光器(散热器重量 - 9 t,输出功率 - 1 MW)带有一个直径为1,6的镜子,将安装在运输巨头波音В-747上。 首先,1,1已拨出10亿美元的预算。 然后,当然,他们补充说,在16年代,5数十亿美元投入到ABL计划中。
此时,能够推翻宇宙定律的“魔杖”的角色声称所谓的自适应光学。 美国工程师所做的事真的很棒。 巨大的镜子被分成340元素,每个元素都有自己的机械驱动器。 两个“诊断”千瓦功率激光器系统连续探测大气,另一个子系统分析高功率激光器的波形参数,计算机发出控制命令,主镜的曲率以每秒一千次的速率调整。
所有这些努力和数十亿美元的成本都加上了一份报告,其中陈述了N次:“大气中的尘埃颗粒导致能量吸收和梁的侵蚀,减少了有效的损坏范围。 此外,光束中燃烧的灰尘颗粒会产生阻碍精确瞄准的红外干扰。 如果激光和目标之间出现云,则无法使用武器。“ 该短语的最后一段应该用花岗岩表示:“物理学从英语翻译的意思是:”很难处理自然法则。“
尽管如此,作为5数十亿美元的交换,有必要打倒一些东西。 技术任务假定在单个20-40出发期间在300-400公里处发射ICBM的破坏,目标成本为“几秒”的辐射。 经过一系列不成功的尝试后,终于可以用液体燃料发动机击落一枚飞行弹道导弹。 这一具有里程碑意义的事件发生在二月11 2010上。 开发商诚实地承认他们没有通过目标电镀燃烧,但由于加热导致的结构减弱足以摧毁飞行中的火箭。 兆瓦激光器的发热足以在一小时内在下一次“射击”之前冷却“激光枪”。 由于“光束未对准”,第二次试图击落火箭起飞(这次是固体燃料火箭)是不成功的。 也许,在这种情况下,问题是散热器和镜子的过热是不可接受的。
这就是全部。 该计划正式结束。 美国国防部长罗伯特盖茨向开发人员讲述了这样一句话:“我不认识国防部的任何人认为该计划应该或可以迅速部署。 现实情况是,你需要一个更强大的20激光 - 30,以便在适当的距离击中发射导弹。 为了使这个系统投入使用,我们需要10-20飞机每架运载1,5十亿美元,每年的维护费用为100百万美元,我不知道一个穿制服的人会相信这样一个概念可行。“
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