|
Идея эта не нова и давно используется
в радиотехнике для создания мощных генераторов и усилителей сверхвысокочастотного
(СВЧ) диапазона. Относительно высокий ожидаемый коэффициент полезного действия этих
усилителей в оптическом и инфракрасном диапазонах длин волн весьма высок - до
30-40 процентов, что по данным американских источников еще до конца столетия позволит
получить лазерное излучение мощностью до 100 мегаватт.
Стремление использовать в лазерном
оружии коротковолновое излучение, связано с тем, что оно хорошо поглощается любыми
материалами. Например, титановое покрытие почти полностью отражает ИК-излучение,
но поглощает УФ. Однако УФ-лазеры тяжелы и требуют громоздких источников энергии.
Особую роль в планах «звездных
войн» играет проект рентгеновского лазера с накачкой энергией от ядерного взрыва.
Вообще идея рентгеновских и гамма-лазеров давно привлекает внимание ученых. Применение
таких лазеров даст человечеству большие возможности: как источники когерентных воли
они приведут к рождению рентгеновской или гамма-голографии (молекулярной голографии),
позволят расшифровать объемную структуру молекул и атомов. Возможность воздействовать
на атомы и их ядра строго дозированными порциями энергии - квантами позволит изучать
и направленным образом изменять структуру атомных ядер. Тщательно подобрав частоту
излучения, можно раскачивать и разрывать определенные связи в ядре и осуществлять,
таким образом, самые экзотические ядерные превращения. Ту роль, которую играют сейчас
оптические лазеры в области управления химическими реакциями, рентгеновские и гамма-лазеры
будут играть в сфере ядерных превращений. Впрочем, они найдут применение и в хирургии,
и в спутниковой связи, и в других областях народного хозяйства. Поэтому уже более
20 лет продолжаются попытки создать рентгеновский лазер, используя, разумеется,
не разрушительную энергию ядерного взрыва, а контролируемые источники (например,
обычные оптические лазеры).
В 1984 г. в США был произведен
эксперимент по генерации лазерного рентгеновского излучения в газовой среде с использованием
в качестве источника накачки мощного двухлучевого оптического лазера «Наветт» (Ливерморская
национальная лаборатория), каждый луч которого, имел плотность мощности 5E13 Вт/кв.
см в импульсе длительностью 4,5E-10 с.
В фокусе лазера помещалась мишень
- тончайшая пленка размером 0,1 х 1,1 см из селена или иттрия. Луч испарял мишень,
создавая плазму из ионов этих металлов. Столкновения с электронами в плазме вызывали
возбуждение ионов, которое приводило к вынужденному излучению на частотах около
200 ангстрем. Наличие лазерного эффекта подтверждалось тем, что излучение, скажем,
селеновой плазмы по интенсивности превышало примерно в 700 раз ожидаемое ее спонтанное
излучение. По сообщению специалистов Ливерморской группы, планируется дальнейшее
продвижение в область жесткого рентгена: так, излучение неоноподобных ионов молибдена
даст лазерный эффект на 100 ангстрем, а использование новых лазеров накачки позволит
уменьшить длину волны излучения до 50 ангстрем.
В том же 1984 г. сотрудникам
Принстонской лаборатории физики плазмы (США) с помощью мощного инфракрасного лазера
на молекулах СО2 удалось получить лазерный эффект в углеродной плазме на волне
182 ангстрем. Их лазер накачки имел импульсную мощность порядка 10-20 гигаватт.
Его пучок фокусировался в пятно диаметром 0,2- 0,4 мм, что позволяло достигать плотности
мощности 1E13 Вт/см кв. Руководитель Принстонской группы С. Сакьюэр также надеется
продвинуться в область более коротких волн, используя литиеподобные ионы неона.
Интересно, что в этих экспериментах впервые использовалось для увеличения коэффициента
лазерного усиления рентгеновское зеркало, изготовленное Т. Барбив в Стэнфордском
университете (США). Это параболическое зеркало с радиусом кривизны 2 м состоит из
чередующихся слоев молибдена толщиной 35 ангстрем и кремния толщиной 60 ангстрем.
Хотя каждый молибденовый слой довольно слабо отражает рентгеновские лучи, но отраженные
от последовательных слоев лучи вкладываются, интерферируют и усиливаются, так что
полный коэффициент отражения такого многослойного зеркала составляет 70%.
 В 1986 г., полностью ионизировав в фокусе мощного лазера
атомы фтора, исследователи получили лазерное излучение с длиной волны 80 ангстрем.
Дальнейшее существенное уменьшение длины волны (а оно необходимо для уменьшения
расходимости пучка у боевого лазера) требует таких огромных плотностей энергии накачки,
которые достигаются только при взрывах ядерных зарядов. Работы в этом направлении
с целью создать боевой рентгеновский лазер ведутся в Ливерморской лаборатории под
руководством «отца американской водородной бомбы» Эдуарда Теллера. Испытания проводятся
во время подземных ядерных взрывов на полигоне в штате Невада. В 1981 г. было опубликовано
неофициальное сообщение об измеренных во время эксперимента характеристиках лазерного
излучения: длина волны 14 ангстрем, длительность импульса порядка 1E-9 с, энергия
в импульсе около 100 кДж. Детально конструкция лазера не описывалась, но известно,
что его рабочим телом являются тонкие металлические стержни.
Для поражения межконтинентальной
баллистической ракеты, т.е. для получения плотности энергии, скажем, 10 кДж/кв.
см на расстоянии 1000 км при расходимости луча 1E-5, в импульсе такого лазера должна
быть энергия около 1E10 Дж. При внутреннем КПД рентгеновского лазера, составляющем
по довольно оптимистичным оценкам 10% и при расстоянии стержня (точнее было бы называть
его струной) от ядерного заряда около 1 м мощность заряда должна быть примерно
1E15 Дж, или 200 кт тротилового эквивалента. По другим расчетам, для обеспечения
дальности поражения МБР на расстоянии 2000 км потребуется ядерный заряд мощностью
50 кт, а число стержней составит 1E5 Не исключена также возможность создания некоего
концентратора энергии взрыва на одной струне, используя эффект отражения рентгеновских
лучей от кристаллов при косом падении.
По-видимому, принципиальных ограничений
на создание рентгеновского лазера с ядерной накачкой нет. Он обещает стать очень
компактным прибором (с вероятной массой около 1 т), доступным для вывода в космос
одной ракетой, что сделает его малоуязвимым оружием.
Их называют также оружием высокой кинетической энергии,
или электродинамическими ускорителями массы. Заметим сразу, что они интересуют не
только военных. Созданы проекты по осуществлению с помощью электромагнитных пушек
(ЭП) выброса радиоактивных отходов с Земли за пределы Солнечной системы, транспортировки
с поверхности Луны материалов для космического строительства, запуска межпланетных
и межзвездных зондов. Предварительные подсчеты показывают, что доставка грузов в
космос с помощью ЭП обойдется в 10 раз дешевле, чем с помощью «шаттла» (300 долл.
за 1 кг, .а не 3000 долл., как у «шаттла»).
В рамках СОИ предполагается использовать
ЭП для запуска баллистических (неуправляемых) или самонаводящихся снарядов для поражения
взлетающих МБР (возможно, еще в верхних слоях атмосферы) и боеголовок вдоль всей
траектории их полета.
Идея использования ЭП восходит
еще к началу нашего века. В 1916 г. была первая попытка создать ЭП, надевая на ствол
орудия обмотки из провода, по которым пропускался ток. Снаряд под действием магнитного
поля последовательно втягивался в катушки, получал ускорение и вылетал из ствола.
В этих экспериментах снаряды массой 50 г удавалось разогнать до скорости только
200 м/с. С 1978 г. в США была начата программа создания ЭП в качестве тактического
оружия, а в 1983 г. она была расширена для создания стратегических средств ПРО.
Обычно в качестве космической
ЭП рассматривается, так называемый, «рельсотрон» - две токопроводящие шины, между
которыми создается разность потенциалов. Токопроводящий снаряд (или его часть, например,
облачко плазмы в хвостовой части снаряда) располагается между рельсами и замыкает
электрическую цепь. Ток создает магнитное поле, взаимодействуя с которым, снаряд
ускоряется силой Лоренца. При токе несколько миллионов ампер можно создать поле
в сотни килогаусс, которое способно разгонять снаряды с ускорением до 1E5 g. Чтобы
снаряд приобрел необходимую скорость 10-40 км/с, потребуется электромагнитная пушка
длиной 100-300 м. Снаряды у таких орудий, вероятно, будут иметь массу около 1 кг
(при скорости 20 км/с запас его кинетической энергии эквивалентен взрыву 20 кг тротила)
и будут снабжены полуактивной системой самонаведения. Прототипы таких снарядов уже
созданы: они имеют ИК-датчики, реагирующие на факел ракеты или на излучение «подсвечивающего»
лазера, отраженное от боеголовки. Эти датчики управляют реактивными двигателями,
позволяющими снаряду маневрировать. Вся система выдерживает перегрузки до 1E5
g.
 Токопроводящая
часть снаряда вследствие протекания через нее больших токов должна расплавиться,
испариться и частично превратиться в плазму. Такое плазменное облако становится
своеобразным поршнем для снаряда, при этом снаряд должен быть электрически изолирован
от плазмы. В последнее время рассматриваются возможности изготовления снарядов для
рельсотрона из пластика.
Созданные сейчас американскими
фирмами опытные образцы ЭП стреляют снарядами массой 2-10 г со скоростью 5-10 км/с.
Одной из важнейших проблем при создании ЭП является разработка мощного импульсного
источника тока, в качестве которого обычно рассматривается униполярный генератор
(ротор, разгоняемый турбиной до нескольких тысяч оборотов в минуту, с которого путем
короткого замыкания снимается огромная пиковая мощность). Сейчас созданы униполярные
генераторы с энергоемкостью до 10 Дж на 1 г собственной массы. При их использовании
в составе ЭП масса энергоблока будет достигать сотни тонн. Как и для газовых лазеров,
большую проблему для ЭП представляет рассеяние тепловой энергии в элементах самого
устройства. При современной технике исполнения КПД ЭП вряд ли будет превышать
20%, а значит, большая часть энергии выстрела будет уходить на разогрев орудия.
Можно не сомневаться, что прекрасные перспективы для разработчиков ЭП открывает
недавнее создание высокотемпературных сверхпроводников. Использование этих материалов,
вероятно, приведет к значительному улучшению характеристик ЭП.
Хотя с первого взгляда кажется, что стратегия «звездных
войн» полностью основана на новых технических принципах, но это не так. Большие
средства (примерно 1/3 всех ассигнований) тратятся на развитие традиционных средств
ПРО, т. е. на разработку ракет-перехватчиков, или, как их еще называют, противоракет.
В связи с прогрессом электроники и улучшением системы управления ПРО противоракеты
теперь все чаще снабжаются неядерными боеголовками, поражающими ракету противника
путем прямого соударения с ней. Чтобы повысить вероятность поражения цели, такие
ракеты снабжены специальным поражающим элементом зонтичного типа, который представляет
собой раскрывающуюся конструкцию диаметром 5-10 м из упругих металлических лент
или сетки.
Для защиты важных наземных объектов
созданы противоракетные комплексы, задачей которых является уничтожение боеголовок
на конечном участке траектории, в верхних слоях атмосферы. Иногда их боеголовки
снабжают взрывчатым зарядом осколочного типа, создающим облако поражающих элементов
наподобие картечи. В связи с появлением боеголовок, способных маневрировать в атмосфере,
не отказываются и от применения ядерных зарядов. Для защиты шахтных пусковых установок
МБР существуют артиллерийские и ракетные системы залпового огня, выстреливающие
на высоту несколько километров над землей плотную завесу из стальных кубиков или
шариков, которые поражают боеголовку при столкновении с ней.
Планы СОИ предполагают размещение
ракет-перехватчиков на орбитальных платформах для борьбы с ракетами и боеголовками
вдоль всей надатмосферной части их траектории. По всей видимости, именно антиракеты
космического базирования станут первым реально развернутым в космосе элементом стратегической
ПРО. С этой целью в США разрабатываются малогабаритные орбитальные спутники-перехватчики
«Бриллиант Пеблз» («бриллиантовые камешки»), масса которых не будет превышать
100 кг.
Распад Советского Союза,
окончание холодной войны, прекращение военной конфронтации, достижение
соглашений по сокращению ядерных вооружений кардинальным образом изменили
геостратегическую ситуацию в мире. В этих условиях приверженность программе СОИ
вступила в явное противоречие с официальным курсом двух стран на отказ от
военного противостояния и переход к стратегическому партнерству. Другой веской
причиной изменения отношения к СОИ явилось невыполнение намеченных планов по
созданию новых видов противоракетного оружия. Американским специалистам не
удалось добиться необходимой мощности лазеров и фокусировки их излучения,
приемлемых боевых характеристик и габаритов пучкового оружия и электромагнитных
пушек. Не удалось решить задачу создания боевого варианта лазера с
рентгеновским возбуждением. Однако работы над новыми видами оружия не
прекращались.
Все это послужило причиной
отказа от планов развертывания СОИ и перехода к решению на первом этапе более
скромных задач в создании систем ПРО. Президент Дж. Буш объявил о прекращении
работ над СОИ и о проведении исследований в рамках программы
"Джи-ПАЛС" - система глобальной защиты от ограниченных ракетных
ударов. Эта система должна была обеспечить защиту территории США от случайно
запущенных ракет, а также ракет, используемых в террористических или
провокационных целях. Но главная задача состояла в том, что постепенно заложить
основы будущей национальной ПРО. [2]
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
|
