Лазерлік қаруды қолдану үшін ең қолайлы орта - бұл ғарыш кеңістігі. Бұл бір жағынан қисынды: ғарышта лазерлік сәулелену іс жүзінде атмосфера, ауа райы жағдайлары, табиғи және жасанды кедергілер әсерінен кедергісіз тарала алады. Екінші жағынан, ғарышта лазерлік қаруды қолдануды айтарлықтай қиындататын факторлар бар.
Лазерлердің кеңістіктегі жұмыс ерекшеліктері
Ғарыш кеңістігінде жоғары қуатты лазерлерді қолданудағы бірінші кедергі олардың тиімділігі болып табылады, бұл ең жақсы өнімдер үшін 50% дейін, қалған 50% лазерді және оның айналасындағы жабдықты жылытуға кетеді.
Тіпті планета атмосферасы жағдайында - құрлықта, суда, су астында және ауада қуатты лазерлерді салқындату проблемалары туындайды. Соған қарамастан, планетада қондырғыларды салқындату мүмкіндіктері ғарышқа қарағанда әлдеқайда жоғары, өйткені вакуумде артық жылу массасын жоғалтпай беру тек электромагниттік сәулеленудің көмегімен мүмкін болады.
ЛО -ны судағы және су астындағы салқындатуды ұйымдастыру оңай - оны теңіз суымен жүргізуге болады. Жерде сіз атмосфераға жылу тарататын үлкен радиаторларды қолдана аласыз. Авиация ұшақты салқындату үшін жақындап келе жатқан ауа ағынын қолдана алады.
Ғарышта жылуды кетіру үшін радиатор-салқындатқыштар цилиндрлік немесе конустық панельдерге жалғанған құбырлар түрінде қолданылады, оларда салқындатқыш сұйықтық айналымда болады. Лазерлік қарудың күші ұлғайған кезде оны салқындату үшін қажет радиатор-салқындатқыштардың көлемі мен массасы ұлғаяды, сонымен қатар радиатор-салқындатқыштардың массасы мен өлшемдері олардың массасы мен өлшемдерінен едәуір асуы мүмкін. лазерлік қарудың өзі.
«Скиф» кеңестік орбиталық жауынгерлік лазерінде «Энергия» аса ауыр зымыран тасығышпен орбитаға шығарылуы жоспарланған, газды-динамикалық лазер қолданылуы керек еді, оны салқындатуды, бәлкім, жұмысшы сұйықтықтың шығарылуы. Сонымен қатар, борттағы жұмыс сұйықтығының шектеулі жеткізілуі лазердің ұзақ уақыт жұмыс істеу мүмкіндігін қамтамасыз ете алмады.
Энергия көздері
Екінші кедергі лазерлік қаруды қуатты энергия көзімен қамтамасыз ету қажеттілігі. Газ турбинасын немесе дизельді қозғалтқышты ғарышта орналастыру мүмкін емес; олар көп отынға және одан да көп тотықтырғышқа мұқтаж, жұмысшы сұйықтықтың шектеулі қоры бар химиялық лазерлер ғарышқа орналастырудың ең жақсы нұсқасы емес. Екі нұсқа қалады-қатты күйдегі / талшықты / сұйық лазерге қуат беру үшін, ол үшін буферлік аккумуляторлары бар атом батареялары немесе атом электр станциялары (АЭС) бар күн батареялары немесе ядролық бөліну фрагменттері арқылы тікелей айдалатын лазерлер (ядролық насосты лазерлер)) қолдануға болады.
Реактор-лазерлік схема
Америка Құрама Штаттарында Boing YAL-1 бағдарламасы бойынша жүргізілген жұмыс аясында 600 мегаваттық құрлықаралық баллистикалық зымырандарды жою үшін 14 мегаваттық лазер қолданылуы керек еді. Шындығында, шамамен 1 мегаватт қуатқа қол жеткізілді, ал жаттығу нысандары шамамен 250 шақырым қашықтықта болды. Осылайша, қуаты 1 мегаватт ғарыштық лазерлік қарудың негізі ретінде қолданыла алады, ол, мысалы, жер бетіндегі нысандарға немесе ғарыш кеңістігіндегі салыстырмалы түрде алыс нысандарға қарсы төмен орбитада жұмыс істей алады (біз жарықтандыруға арналған ұшақты қарастырмайды »датчиктер).
Лазерлік тиімділігі 50%болғанда, 1 МВт лазерлік сәулеленуді алу үшін лазерге 2 МВт электр энергиясын беру қажет (шын мәнінде, бұл қосымша жабдық пен салқындатуды қамтамасыз ету үшін қажет. жүйе). Мұндай энергияны күн панельдерінің көмегімен алуға бола ма? Мысалы, Халықаралық ғарыш станциясына (ХҒС) орнатылған күн батареялары 84 пен 120 кВт аралығында электр энергиясын өндіреді. Көрсетілген қуатты алу үшін қажет күн батареяларының өлшемдерін ХҒС -тың фотосуреттерінен оңай бағалауға болады. 1 МВт лазерді қуаттай алатын конструкция өте үлкен болады және ең аз портативтілікті қажет етеді.
Сіз ұялы байланыс операторларында қуатты лазердің қуат көзі ретінде батарея жинағын қарастыра аласыз (кез келген жағдайда ол күн батареялары үшін буфер ретінде қажет болады). Литий батареяларының энергия тығыздығы 300 Вт * сағ / кг жетуі мүмкін, яғни тиімділігі 50%болатын 1 МВт лазермен қамтамасыз ету үшін электрмен 1 сағат үздіксіз жұмыс істеу үшін салмағы 7 тоннадай аккумулятор қажет. Бұл онша емес сияқты еді? Бірақ тірек конструкцияларын, ілеспе электрониканы, батареялардың температуралық режимін сақтауға арналған құрылғыларды орналастыру қажеттілігін ескере отырып, буферлік батареяның массасы шамамен 14-15 тоннаны құрайды. Сонымен қатар, температураның төтенше жағдайында және ғарыштық вакуум жағдайында батареялардың жұмысында проблемалар болады - энергияның едәуір бөлігі батареялардың қызмет ету мерзімін қамтамасыз ету үшін «жұмсалады». Ең сорақысы, бір батарея ұяшығының істен шығуы аккумулятор батареясының, лазермен және тасымалдаушы ғарыш кемесінің істен шығуына, тіпті жарылуына әкелуі мүмкін.
Кеңістікте жұмыс істеуі тұрғысынан ыңғайлы энергияны сенімді сақтау құрылғыларын қолдану, олардың W * сағаты бойынша энергия тығыздығының төмен болуына байланысты құрылымның массасы мен өлшемдерінің одан да ұлғаюына әкеледі. / кг.
Соған қарамастан, егер біз лазерлік қаруға көп сағат жұмыс жасамасақ, бірақ бірнеше күнде бір рет туындайтын және лазермен жұмыс істеу уақыты бес минуттан аспайтын уақытты қажет ететін арнайы мәселелерді шешу үшін LR -ді қолданатын болсақ, онда бұл сәйкес келеді. батареяны оңайлату. … Батареяларды күн батареяларынан зарядтауға болады, олардың мөлшері лазерлік қаруды қолдану жиілігін шектейтін факторлардың бірі болады
Неғұрлым радикалды шешім - атом электр станциясын қолдану. Қазіргі уақытта ғарыш аппараттарында радиоизотопты термоэлектрлік генераторлар (RTG) қолданылады. Олардың артықшылығы - конструкцияның салыстырмалы қарапайымдылығы, кемшілігі - төмен электр қуаты, ол ең жақсы жағдайда бірнеше жүз ватт.
АҚШ-та келешегі бар Kilopower RTG прототипі сынақтан өтуде, онда уран-235 отын ретінде пайдаланылады, натрий жылу құбырлары жылуды кетіру үшін қолданылады, ал жылуды Stirling қозғалтқышының көмегімен электр энергиясына айналдырады. Киловатт реакторының прототипінде қуаттылығы 1 киловатт, шамамен 30% жоғары тиімділікке қол жеткізілді. Килопауэр ядролық реакторының соңғы үлгісі 10 жыл бойы үздіксіз 10 киловатт электр энергиясын өндіруі тиіс.
Бір немесе екі КВт реакторы мен буферлік энергияны сақтау құрылғысы бар LR электрмен жабдықтау тізбегі қазірдің өзінде жұмыс істей алады, бұл 1 МВт лазердің жауынгерлік режимде шамамен бес минут ішінде, бірнеше күнде, буферлік батарея арқылы мерзімді жұмысын қамтамасыз етеді
Ресейде көлік және энергетикалық модульге (ТЭМ) шамамен 1 МВт электр қуаты бар АЭС, сондай-ақ Гераклес жобасы негізінде 5-10 МВт электр қуаты бар жылу шығаратын АЭС құрылуда.. Бұл типтегі атом электр станциялары лазерлік қару -жарақты буферлік аккумуляторлар түрінде делдалсыз -ақ қамтамасыз ете алады, алайда оларды құру үлкен мәселелерге тап болады, бұл техникалық шешімдердің жаңашылдығы мен ерекшеліктерін ескере отырып, таңқаларлық емес. жұмыс ортасы және қарқынды сынақтарды жүргізудің мүмкін еместігі. Ғарыштық АЭС - бұл бөлек материалдың тақырыбы, біз оған міндетті түрде ораламыз.
Қуатты лазерлік қаруды салқындату жағдайындағыдай, бір немесе басқа типтегі АЭС -ті қолдану салқындатуға қойылатын талаптарды жоғарылатады. Тоңазытқыш-радиаторлар массасы мен өлшемдері бойынша ең маңыздыларының бірі болып табылады, электростанция элементтері, олардың массасының үлесі атом электр станциясының түрі мен қуатына байланысты 30% -дан 70% -ға дейін болуы мүмкін.
Салқындатуға қойылатын талаптарды лазерлік қарудың жиілігі мен ұзақтығын қысқарту арқылы және салыстырмалы түрде төмен қуатты RTG типті АЭС қолдану арқылы буферлік энергия жинағын қайта зарядтау арқылы азайтуға болады
Орбитаға сыртқы электр энергиясын қажет етпейтін ядролық лазерлерді орналастыру ерекше назар аударады, өйткені лазер тікелей ядролық реакция өнімдерімен айдалады. Бір жағынан, ядролық айдалатын лазерлер жаппай салқындату жүйелерін қажет етеді, екінші жағынан, ядролық энергияны лазерлік сәулеге тікелей түрлендіру схемасы ядролық реактор шығаратын жылуды электр энергиясына аралық түрлендіруге қарағанда қарапайым болуы мүмкін. өнімдердің көлемі мен салмағының сәйкес төмендеуіне әкеледі.
Осылайша, Жерде лазерлік сәулеленудің таралуына кедергі келтіретін атмосфераның жоқтығы, ең алдымен, салқындату жүйелері бойынша, ғарыштық лазерлік қарудың дизайнын күрделендіреді. Ғарыштық лазерлік қаруды электр энергиясымен қамтамасыз ету қиын емес.
Бірінші кезеңде, шамамен XXI ғасырдың отызыншы жылдарында, энергияны кейіннен қайта зарядтау қажеттілігімен, бірнеше минут ішінде жұмыс істеуге қабілетті, ғарышта лазерлік қару пайда болады деп болжауға болады. сақтау қондырғылары жеткілікті ұзақ уақыт бойы бірнеше күн
Осылайша қысқа мерзімде лазерлік қаруды «жүздеген баллистикалық зымырандарға қарсы» жаппай қолдану туралы айтудың қажеті жоқ. Жетілдірілген мүмкіндіктері бар лазерлік қару мегаватт класты атом электр станциялары жасалып, сынақтан өтетін уақытта пайда болады. Ал осы класты ғарыш аппараттарының құнын болжау қиын. Сонымен қатар, егер біз ғарыштағы әскери операциялар туралы айтатын болсақ, онда кеңістіктегі лазерлік қарудың тиімділігін едәуір төмендететін техникалық және тактикалық шешімдер бар.
Соған қарамастан, лазерлік қару, тіпті үздіксіз жұмыс уақыты мен қолдану жиілігімен шектелген болса да, ғарышта және одан соғысудың маңызды құралына айналуы мүмкін.
