Plačiai manoma, kad geriausia aplinka lazeriniams ginklams (LW) naudoti yra kosmosas. Viena vertus, tai logiška: kosmose lazerio spinduliuotė gali sklisti praktiškai be trukdžių, kuriuos sukelia atmosfera, oro sąlygos, natūralios ir dirbtinės kliūtys. Kita vertus, yra veiksnių, kurie gerokai apsunkina lazerinių ginklų naudojimą kosmose.
Lazerių veikimo erdvėje ypatybės
Pirmoji kliūtis naudoti didelio galingumo lazerius kosmose yra jų efektyvumas, kuris yra iki 50% geriausių produktų, likę 50%-lazerio ir jį supančios įrangos šildymui.
Net planetos atmosferoje - sausumoje, vandenyje, po vandeniu ir ore kyla problemų dėl galingų lazerių aušinimo. Nepaisant to, aušinimo įrangos galimybės planetoje yra daug didesnės nei kosmose, nes vakuume šilumos perteklius gali būti perduodamas neprarandant masės tik naudojant elektromagnetinę spinduliuotę.
Vandenyje ir po vandeniu lengviausia organizuoti LO aušinimą - jį galima atlikti naudojant jūros vandenį. Žemėje galite naudoti masyvius radiatorius, kurie išsklaido šilumą į atmosferą. Aviacija gali naudoti artėjantį oro srautą orlaiviui atvėsinti.
Šilumos šalinimui erdvėje radiatoriai-aušintuvai naudojami briaunotų vamzdžių pavidalu, prijungti prie cilindrinių arba kūginių plokščių, kuriose cirkuliuoja aušinimo skystis. Padidėjus lazerinio ginklo galiai, padidėja radiatorių aušintuvų, būtinų jo aušinimui, dydis ir svoris; be to, radiatorių-aušintuvų masė ir ypač matmenys gali žymiai viršyti masę ir matmenis paties lazerinio ginklo.
Sovietiniame orbitiniame kovos lazeryje „Skif“, kurį į orbitą planavo paleisti itin sunki nešėja raketa „Energia“, turėjo būti naudojamas dujų dinaminis lazeris, kurio aušinimą greičiausiai atliks darbinio skysčio išmetimas. Be to, ribotas darbinio skysčio tiekimas laive vargu ar užtikrintų ilgalaikį lazerio veikimą.
Energijos šaltiniai
Antroji kliūtis - būtinybė aprūpinti lazerinius ginklus galingu energijos šaltiniu. Dujų turbinos ar dyzelinio variklio negalima naudoti erdvėje; jiems reikia daug degalų ir dar daugiau oksidatoriaus, cheminiai lazeriai, turintys ribotas darbinio skysčio atsargas, nėra geriausias pasirinkimas patalpinti į kosmosą. Liko dvi galimybės-tiekti maitinimą kietojo kūno / pluošto / skysto lazeriui, kuriam gali būti naudojamos saulės baterijos su buferiniais akumuliatoriais arba atominėmis elektrinėmis (AE), arba lazeriai, tiesiogiai pumpuojami branduolio skilimo fragmentais (branduoliniai siurbliai)) Gali būti naudojamas.
Reaktoriaus-lazerio grandinė
Vykdant darbą Jungtinėse Valstijose pagal programą „Boing YAL-1“, 14 megavatų lazeris turėjo būti panaudotas tarpžemyninėms balistinėms raketoms (ICBM) sunaikinti 600 kilometrų atstumu. Tiesą sakant, pasiekta apie 1 megavatų galia, o treniruočių taikiniai buvo pataikyti maždaug 250 kilometrų atstumu. Taigi 1 megavatų galia gali būti naudojama kaip kosminių lazerinių ginklų bazinė bazė, galinti, pavyzdžiui, veikti iš žemos atskaitos orbitos taikiniuose Žemės paviršiuje arba palyginti tolimuose taikiniuose kosmose (mes ne atsižvelgiant į orlaivį, skirtą apšvietimui »Jutikliai).
Jei lazerio efektyvumas yra 50%, norint gauti 1 MW lazerio spinduliuotės, lazeriui reikia tiekti 2 MW elektros energijos (iš tikrųjų daugiau, nes vis tiek būtina užtikrinti pagalbinės įrangos veikimą ir aušinimą. sistema). Ar įmanoma gauti tokios energijos naudojant saulės kolektorius? Pavyzdžiui, Tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS) sumontuotos saulės baterijos generuoja nuo 84 iki 120 kW elektros energijos. Saulės plokščių matmenis, reikalingus nurodytai galiai gauti, galima lengvai įvertinti pagal ISS fotografinius vaizdus. Konstrukcija, galinti maitinti 1 MW lazeriu, būtų didžiulė ir reikalautų minimalaus perkeliamumo.
Akumuliatorių rinkinį galite laikyti galingo lazerio energijos šaltiniu mobiliojo ryšio operatoriuose (bet kuriuo atveju jis bus reikalingas kaip saulės baterijų buferis). Ličio baterijų energijos tankis gali siekti 300 W * h / kg, tai yra, norint užtikrinti 1 MW lazerį, kurio efektyvumas būtų 50%, 1 valandos nepertraukiamo veikimo su elektra reikia maždaug 7 tonų sveriančių baterijų. Atrodytų, ne tiek daug? Tačiau atsižvelgiant į poreikį nustatyti atramines konstrukcijas, kartu su elektronika, prietaisus, palaikančius baterijų temperatūros režimą, buferinės baterijos masė bus maždaug 14–15 tonų. Be to, iškils problemų dėl baterijų veikimo kraštutinių temperatūrų ir kosminio vakuumo sąlygomis - nemaža dalis energijos bus „sunaudota“, kad būtų užtikrintas pačių baterijų tarnavimo laikas. Blogiausia, kad vieno akumuliatoriaus elemento gedimas gali sukelti visos baterijos baterijos gedimą ar net sprogimą kartu su lazeriu ir erdvėlaiviu.
Naudojant patikimesnius energijos kaupimo įrenginius, patogius jų veikimo erdvėje požiūriu, greičiausiai dar labiau padidės konstrukcijos masė ir matmenys dėl mažesnio energijos tankio (W * h) / kilogramas.
Nepaisant to, jei mes nenustatysime lazerinių ginklų reikalavimų daugeliui darbo valandų, bet naudosime LR, kad išspręstume specialias problemas, kylančias kartą per kelias dienas ir kurių lazerio veikimo trukmė neviršytų penkių minučių, tai atitinkamai supaprastins iš akumuliatoriaus …. Baterijas galima įkrauti iš saulės baterijų, kurių dydis bus vienas iš veiksnių, ribojančių lazerinių ginklų naudojimo dažnumą
Radikalesnis sprendimas yra naudoti atominę elektrinę. Šiuo metu erdvėlaiviuose naudojami radioizotopiniai termoelektriniai generatoriai (RTG). Jų pranašumas yra santykinis dizaino paprastumas, trūkumas yra maža elektros galia, kuri geriausiu atveju yra keli šimtai vatų.
JAV bandomas perspektyvaus „RTG Kilopower“prototipas, kuriame uranas-235 naudojamas kaip kuras, šilumai pašalinti naudojami natrio šilumos vamzdžiai, o šiluma paverčiama elektra naudojant Stirlingo variklį. 1 kilovatų galios reaktoriaus „Kilopower“prototipas pasiekė gana aukštą, apie 30%, efektyvumą.
LR maitinimo grandinė su vienu ar dviem „Kilopower“reaktoriais ir buferiniu energijos kaupimo įtaisu jau gali veikti, suteikiant periodinį 1 MW lazerio veikimą kovos režimu maždaug penkias minutes, kartą per kelias dienas, per buferinę bateriją
Rusijoje kuriama atominė elektrinė, kurios elektrinė galia yra apie 1 MW, skirta transporto ir energijos moduliui (TEM), taip pat šiluminės emisijos atominės elektrinės, pagrįstos projektu „Hercules“, kurių elektros galia yra 5-10 MW.. Šio tipo atominės elektrinės gali tiekti energiją lazeriniams ginklams jau be tarpininkų buferinių baterijų pavidalu, tačiau jų kūrimas susiduria su didelėmis problemomis, o tai iš esmės nenuostabu, atsižvelgiant į techninių sprendimų naujumą, veikimo aplinka ir neįmanoma atlikti intensyvių bandymų. Kosminės atominės elektrinės yra atskiros medžiagos tema, prie kurios tikrai grįšime.
Kaip ir aušinant galingą lazerinį ginklą, naudojant vienos ar kitos rūšies atominę elektrinę taip pat keliami didesni aušinimo reikalavimai. Šaldytuvai-radiatoriai yra vieni reikšmingiausių pagal masę ir matmenis, elektrinės elementus, jų masės dalis, priklausomai nuo atominės elektrinės tipo ir galios, gali svyruoti nuo 30% iki 70%.
Aušinimo reikalavimus galima sumažinti sumažinus lazerinio ginklo veikimo dažnumą ir trukmę bei naudojant palyginti mažos galios RTG tipo AE, įkraunant buferinę energijos saugyklą
Ypatingas dėmesys skiriamas branduolinių siurblių lazerių išdėstymui orbitoje, kuriems nereikia išorinių elektros šaltinių, nes lazeris pumpuojamas tiesiogiai iš branduolinės reakcijos produktų. Viena vertus, branduolinio siurblio lazeriams taip pat reikės didelių aušinimo sistemų, kita vertus, branduolinės energijos tiesioginio pavertimo lazerio spinduliuote schema gali būti paprastesnė nei tarpinis branduolinio reaktoriaus išskiriamos šilumos pavertimas elektros energija., dėl to atitinkamai sumažės gaminių dydis ir svoris.
Taigi, atmosferos nebuvimas, neleidžiantis skleisti lazerio spinduliuotės Žemėje, žymiai apsunkina kosminių lazerinių ginklų kūrimą, visų pirma aušinimo sistemų požiūriu. Aprūpinti kosmoso lazerinius ginklus elektros energija yra ne ką mažesnė problema.
Galima daryti prielaidą, kad pirmajame etape, maždaug XXI amžiaus trečiajame dešimtmetyje, kosmose atsiras lazerinis ginklas, galintis veikti ribotą laiką - maždaug kelias minutes, o vėliau reikės įkrauti energiją. saugojimo įrenginiai pakankamai ilgam kelių dienų laikotarpiui
Taigi artimiausiu metu nereikia kalbėti apie bet kokį masinį lazerinių ginklų panaudojimą „prieš šimtus balistinių raketų“. Lazeriniai ginklai su pažangiomis galimybėmis pasirodys ne anksčiau, nei bus sukurtos ir išbandytos megavatų klasės atominės elektrinės. Ir šios klasės erdvėlaivių kainą sunku nuspėti. Be to, jei kalbėsime apie karines operacijas kosmose, tada yra techninių ir taktinių sprendimų, kurie gali iš esmės sumažinti lazerinių ginklų efektyvumą kosmose.
Nepaisant to, lazeriniai ginklai, net ir tie, kurie yra riboti nenutrūkstamo veikimo ir naudojimo dažnumo požiūriu, gali tapti esmine karo ir kosminės erdvės priemone.
