Las armas láser siempre son controvertidas. Algunos lo consideran un arma del futuro, mientras que otros niegan categóricamente la posibilidad de muestras efectivas de tales armas en un futuro próximo. La gente pensó en las armas láser incluso antes de su aparición real, recordemos el trabajo clásico "El hiperboloide del ingeniero Garin" de Alexei Tolstoy (por supuesto, el trabajo no indica exactamente un láser, sino un arma cercana a él en acción y consecuencias de usarlo).
La creación de un láser real en los años 50 y 60 del siglo XX volvió a plantear el tema de las armas láser. A lo largo de las décadas, se ha convertido en una característica indispensable de las películas de ciencia ficción. Los éxitos reales fueron mucho más modestos. Sí, los láseres ocuparon un nicho importante en los sistemas de reconocimiento y designación de objetivos, se usan ampliamente en la industria, pero para su uso como medio de destrucción, su potencia aún era insuficiente y sus características de peso y tamaño eran inaceptables. ¿Cómo evolucionaron las tecnologías láser, hasta qué punto están preparadas para aplicaciones militares en la actualidad?
El primer láser operativo se creó en 1960. Era un láser de estado sólido pulsado basado en un rubí artificial. En el momento de la creación, estas eran las tecnologías más avanzadas. Hoy en día, un láser de este tipo se puede ensamblar en casa, mientras que su energía de pulso puede alcanzar los 100 J.
Un láser de nitrógeno es aún más sencillo de implementar; no se necesitan productos comerciales complejos para su implementación; incluso puede operar con nitrógeno contenido en la atmósfera. Con brazos rectos, se puede montar fácilmente en casa.
Desde la creación del primer láser, se han encontrado una gran cantidad de formas de obtener radiación láser. Hay láseres de estado sólido, láseres de gas, láseres de colorante, láseres de electrones libres, láseres de fibra, láseres semiconductores y otros láseres. Además, los láseres difieren en la forma en que se excitan. Por ejemplo, en láseres de gas de varios diseños, el medio activo puede ser excitado por radiación óptica, descarga de corriente eléctrica, reacción química, bombeo nuclear, bombeo térmico (láseres dinámicos de gas, GDL). La llegada de los láseres semiconductores dio lugar a láseres del tipo DPSS (láser de estado sólido bombeado por diodos).
Varios diseños de láseres proporcionan una salida de radiación de diferentes longitudes de onda, desde rayos X suaves hasta radiación infrarroja. Se están desarrollando láseres de rayos X duros y gamma. Esto le permite seleccionar un láser en función del problema que se está resolviendo. En lo que respecta a las aplicaciones militares, esto supone, por ejemplo, la posibilidad de elegir un láser, con una radiación de tal longitud de onda que sea mínimamente absorbida por la atmósfera del planeta.
Desde el desarrollo del primer prototipo, la potencia ha aumentado continuamente, las características de peso y tamaño y la eficiencia de los láseres han mejorado. Esto se ve muy claramente en el ejemplo de los diodos láser. En los años 90 del siglo pasado, los punteros láser con una potencia de 2-5 mW aparecieron en la venta amplia, en 2005-2010 ya era posible comprar un puntero láser de 200-300 mW, ahora, en 2019, hay punteros láser con una potencia óptica de 7 a la venta. En Rusia, existen módulos de diodos láser infrarrojos con salida de fibra óptica, potencia óptica de 350 W.
La tasa de aumento de la potencia de los diodos láser es comparable a la tasa de aumento de la potencia de cálculo de los procesadores, de acuerdo con la ley de Moore. Por supuesto, los diodos láser no son adecuados para crear láseres de combate, pero, a su vez, se utilizan para bombear láseres de fibra y de estado sólido eficientes. Para los diodos láser, la eficiencia de convertir energía eléctrica en energía óptica puede ser superior al 50%, teóricamente, puede obtener una eficiencia superior al 80%. La alta eficiencia no solo reduce los requisitos de suministro de energía, sino que también simplifica el enfriamiento del equipo láser.
Un elemento importante del láser es el sistema de enfoque del rayo: cuanto menor es el área del punto en el objetivo, mayor es la densidad de potencia que permite el daño. Los avances en el desarrollo de sistemas ópticos complejos y la aparición de nuevos materiales ópticos de alta temperatura permiten crear sistemas de enfoque altamente eficientes. El sistema de enfoque y puntería del láser de combate experimental estadounidense HEL incluye 127 espejos, lentes y filtros de luz.
Otro componente importante que brinda la posibilidad de crear armas láser es el desarrollo de sistemas para guiar y mantener el rayo en el objetivo. Para alcanzar objetivos con un disparo "instantáneo", en una fracción de segundo, se necesitan potencias de gigavatios, pero la creación de tales láseres y fuentes de alimentación para ellos en un chasis móvil es una cuestión de un futuro lejano. En consecuencia, para destruir objetivos con láseres con una potencia de cientos de kilovatios, decenas de megavatios, es necesario mantener el punto de radiación láser en el objetivo durante algún tiempo (desde varios segundos hasta varias decenas de segundos). Esto requiere unidades de alta precisión y alta velocidad capaces de rastrear el objetivo con el rayo láser, de acuerdo con el sistema de guía.
Al disparar a grandes distancias, el sistema de guía debe compensar las distorsiones introducidas por la atmósfera, para lo cual se pueden utilizar varios láseres para diversos fines en el sistema de guía, proporcionando una guía precisa del láser principal de "combate" hacia el objetivo.
¿Qué láseres han recibido un desarrollo prioritario en el campo de los armamentos? Debido a la ausencia de fuentes de bombeo óptico de alta potencia, los láseres químicos y dinámicos de gas se han convertido en tales.
A finales del siglo XX, el programa de la Iniciativa de Defensa Estratégica Estadounidense (SDI) despertó a la opinión pública. Como parte de este programa, se planeó desplegar armas láser en el suelo y en el espacio para derrotar a los misiles balísticos intercontinentales soviéticos (ICBM). Para su colocación en órbita, se suponía que debía utilizar láseres de bombeo nuclear que emitían rayos X o láseres químicos con una potencia de hasta 20 megavatios.
El programa SDI enfrentó numerosas dificultades técnicas y se cerró. Al mismo tiempo, algunas de las investigaciones realizadas en el marco del programa permitieron obtener láseres suficientemente potentes. En 1985, un láser de fluoruro de deuterio con una potencia de salida de 2,2 megavatios destruyó un misil balístico de propulsión líquida fijado a 1 kilómetro del láser. Como resultado de la irradiación de 12 segundos, las paredes del cuerpo del cohete perdieron fuerza y fueron destruidas por la presión interna.
En la URSS, también se llevó a cabo el desarrollo de láseres de combate. En los años ochenta del siglo XX, se estaba trabajando para crear la plataforma orbital Skif con un láser dinámico de gas con una potencia de 100 kW. La maqueta de gran tamaño Skif-DM (nave espacial Polyus) se lanzó a la órbita de la Tierra en 1987, pero debido a una serie de errores no entró en la órbita calculada y se inundó en el Océano Pacífico a lo largo de una trayectoria balística. El colapso de la URSS puso fin a este y otros proyectos similares.
En la URSS se llevaron a cabo estudios a gran escala de armas láser como parte del programa Terra. El programa del sistema zonal de misiles y defensa antiespacial con un elemento de impacto de haz basado en armas láser de alta potencia "Terra" se implementó de 1965 a 1992. Según datos abiertos, en el marco de este programa, láseres dinámicos de gas, se desarrollaron láseres de estado sólido, fotodisociación explosiva de yodo y otros tipos.
También en la URSS, desde mediados de los años 70 del siglo XX, se desarrolló un complejo láser aerotransportado A-60 sobre la base del avión Il-76MD. Inicialmente, el complejo estaba destinado a combatir los globos automáticos a la deriva. Como arma, se iba a instalar un láser de CO de gas dinámico continuo de una clase de megavatios desarrollado por el Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA).
Como parte de las pruebas, se creó una familia de muestras de banco GDT con una potencia de radiación de 10 a 600 kW. Se puede suponer que en el momento de probar el complejo A-60, se instaló un láser de 100 kW.
Se realizaron varias decenas de vuelos con la prueba de la instalación láser en un globo estratosférico ubicado a una altitud de 30-40 km y en el objetivo La-17. Algunas fuentes indican que el complejo con el avión A-60 fue creado como un componente láser de aviación de defensa antimisiles bajo el programa Terra-3.
¿Qué tipos de láseres son los más prometedores para aplicaciones militares en la actualidad? Con todas las ventajas de los láseres químicos y dinámicos de gas, tienen desventajas significativas: la necesidad de componentes consumibles, inercia de lanzamiento (según algunas fuentes, hasta un minuto), liberación de calor significativa, grandes dimensiones y el rendimiento de componentes gastados. del medio activo. Estos láseres solo se pueden colocar en soportes grandes.
Por el momento, los láseres de estado sólido y de fibra tienen las mayores perspectivas, para cuyo funcionamiento solo es necesario dotarlos de potencia suficiente. La Marina de los EE. UU. Está desarrollando activamente tecnología láser de electrones libres. Una ventaja importante de los láseres de fibra es su escalabilidad, es decir, la capacidad de combinar varios módulos para obtener más potencia. La escalabilidad inversa también es importante, si se crea un láser de estado sólido con una potencia de 300 kW, entonces seguramente se puede crear un láser de menor tamaño con una potencia de, por ejemplo, 30 kW, sobre esta base.
¿Cuál es la situación con los láseres de fibra y de estado sólido en Rusia? La ciencia de la URSS en términos de desarrollo y creación de láseres fue la más avanzada del mundo. Desafortunadamente, el colapso de la URSS lo cambió todo. Una de las empresas más grandes del mundo para el desarrollo y producción de láseres de fibra, IPG Photonics fue fundada por un nativo de Rusia, V. P. Gapontsev sobre la base de la empresa rusa NTO IRE-Polyus. La empresa matriz, IPG Photonics, está actualmente registrada en los Estados Unidos. A pesar de que uno de los sitios de producción más grandes de IPG Photonics se encuentra en Rusia (Fryazino, región de Moscú), la compañía opera bajo la ley de los EE. UU. Y sus láseres no pueden usarse en las fuerzas armadas rusas, incluida la compañía debe cumplir con las sanciones. impuesto a Rusia.
Sin embargo, las capacidades de los láseres de fibra de IPG Photonics son extremadamente altas. Los láseres de fibra de onda continua de alta potencia IPG tienen un rango de potencia de 1 kW a 500 kW, así como un amplio rango de longitudes de onda, y la eficiencia de conversión de energía eléctrica en energía óptica alcanza el 50%. Las características de divergencia de los láseres de fibra IPG son muy superiores a otros láseres de alta potencia.
¿Hay otros desarrolladores y fabricantes de láseres de estado sólido y de fibra de alta potencia modernos en Rusia? A juzgar por las muestras comerciales, no.
Un fabricante nacional del segmento industrial ofrece láseres de gas con una potencia máxima de decenas de kW. Por ejemplo, la empresa "Laser Systems" presentó en 2001 un láser de oxígeno-yodo con una potencia de 10 kW con una eficiencia química superior al 32%, que es la fuente autónoma compacta más prometedora de poderosa radiación láser de este tipo. En teoría, los láseres de oxígeno y yodo pueden alcanzar niveles de potencia de hasta un megavatio.
Al mismo tiempo, no se puede descartar por completo que los científicos rusos hayan logrado un gran avance en alguna otra dirección de creación de láseres de alta potencia, basados en un profundo conocimiento de la física de los procesos láser.
En 2018, el presidente ruso Vladimir Putin anunció el complejo láser Peresvet, diseñado para resolver misiones de defensa antimisiles y destruir orbitadores enemigos. La información sobre el complejo Peresvet está clasificada, incluido el tipo de láser utilizado (¿láseres?) Y la potencia óptica.
Se puede suponer que el candidato más probable para la instalación en este complejo es un láser dinámico de gas, un descendiente del láser que se está desarrollando para el programa A-60. En este caso, la potencia óptica del láser del complejo "Peresvet" puede ser de 200-400 kilovatios, en el escenario optimista hasta 1 megavatio. El láser de oxígeno-yodo mencionado anteriormente puede considerarse como otro candidato.
Si partimos de esto, entonces en el costado de la cabina del vehículo principal del complejo Peresvet, un generador de corriente eléctrica diesel o gasolina, un compresor, un compartimiento de almacenamiento para componentes químicos, un láser con un sistema de enfriamiento y un Los sistemas de guiado por rayo láser se encuentran presumiblemente ubicados en serie. El OLS de detección de objetivos o radar no se ve por ninguna parte, lo que implica la designación de un objetivo externo.
En cualquier caso, estas suposiciones pueden resultar falsas, tanto en relación con la posibilidad de crear láseres fundamentalmente nuevos por parte de desarrolladores domésticos, como en relación con la falta de información confiable sobre la potencia óptica del complejo Peresvet. En particular, hubo información en la prensa sobre la presencia de un reactor nuclear de pequeño tamaño como fuente de energía en el complejo "Peresvet". Si esto es cierto, entonces la configuración del complejo y las posibles características pueden ser completamente diferentes.
¿Qué potencia se necesita para que un láser se utilice eficazmente con fines militares como medio de destrucción? Esto depende en gran medida del rango de uso previsto y la naturaleza de los objetivos alcanzados, así como del método de destrucción.
El complejo de autodefensa aerotransportado de Vitebsk incluye una estación de bloqueo activo L-370-3S. Contrarresta los misiles enemigos entrantes con un cabezal de retorno térmico al cegar la radiación láser infrarroja. Teniendo en cuenta las dimensiones de la estación de interferencia activa L-370-3S, la potencia del emisor láser es un máximo de varias decenas de vatios. Esto no es suficiente para destruir el cabezal de retorno térmico del misil, pero es suficiente para un cegamiento temporal.
Durante las pruebas del complejo A-60 con un láser de 100 kW, los objetivos L-17, que representan un análogo de un avión a reacción, fueron alcanzados. Se desconoce el rango de destrucción, se puede suponer que fue de unos 5-10 km.
Ejemplos de pruebas de sistemas láser extranjeros:
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Con base en lo anterior, podemos asumir:
- para destruir vehículos aéreos no tripulados pequeños a una distancia de 1 a 5 kilómetros, se requiere un láser con una potencia de 2 a 5 kW;
- para destruir minas no guiadas, proyectiles y municiones de alta precisión a una distancia de 5 a 10 kilómetros, se requiere un láser con una potencia de 20 a 100 kW;
- para alcanzar objetivos como un avión o un misil a una distancia de 100-500 km, se requiere un láser con una potencia de 1-10 MW.
Los láseres de los poderes indicados ya existen o se crearán en un futuro previsible. Qué tipos de armas láser en el futuro cercano pueden ser utilizadas por la fuerza aérea, las fuerzas terrestres y la marina, lo consideraremos en la continuación de este artículo.
