Блеск и нищета лазерного оружия

Постановка на вооружение

На прошедшем 18.05.2022 года форуме «Новые горизонты» теперь уже бывший вице-премьер, а ныне глава Роскосмоса Юрий Борисов объявил о постановке на вооружение лазерного оружия, способного за 5 секунд уничтожить беспилотник на расстоянии 5 километров и ослепить космические спутники на расстоянии до 1 500 километров. Это сообщение вызвало очередную волну различных комментариев и предположений о возможностях лазерного оружия.

Информация об испытании прототипов лазерного оружия регулярно появляется на страницах как наших, так и зарубежных средств массовой информации. Общим для всех этих сообщений является отсутствие детальных характеристик лазеров, на основании которых можно было бы оценить реальные возможности этого вида оружия.

Интересующиеся могут найти обзор некоторых прототипов лазерного оружия на «Ютубе» или в серии статей А. Митрофанова, опубликованных «Военным обозрением» в марте 2019 года [1], и других СМИ.

Кроме того, сам факт существования промышленных лазерных установок для резания и сварки металлических листов толщиной до ~40 мм создает впечатление, что существующие трудности вполне преодолимы, и мы стоим на пороге появления нового типа оружия, описанного в фантастических книгах и показанного в фильмах.

Тем не менее вот уже на протяжении последних 20 лет представленные прототипы боевых лазеров нельзя назвать полноценным оружием. Реально продемонстрированная максимальная дистанция физического разрушения мишени современными лазерными установками не превышает ~5 километров. Сообщения о физическом поражении мишени на расстоянии до 100 км приводятся без подробностей, позволяющих оценить практическую ценность и реальность таких результатов.

Почему не на больших расстояниях?

Возникает банальный вопрос – почему при наличии промышленных лазерных установок, способных резать толстые стальные листы, имеются сложности с разрушением корпусов ракет, самолетов, спутников и других небронированных мишеней?

Основная причина, препятствующая использованию лазера для физического разрушения мишени на больших расстояниях, хорошо известна. Это эффект дифракционной расходимости лазерного луча, требующий средств его фокусирования на мишени и мегаваттных мощностей лазера. Попробуем количественно оценить масштаб и реальную возможность решения этой проблемы на современном уровне наших познаний и промышленных технологий.

Прежде всего, озвучим очевидный факт. Вне зависимости от типа лазера – полупроводниковый, химический, твердотельный или другой, и способа накачки активной среды – электрический разряд, химическая или ядерная реакция, на выходе установки получается электромагнитный луч, который характеризуется:

1) длиной волны излучения;
2) диаметром;
3) углом расхождения и
4) удельной мощностью.

Поэтому, не вникая в подробности конструкции самого лазера, рассмотрим параметры лазерного луча, способного физически разрушить материал мишени на больших расстояниях от лазерной установки путем его плавления или испарения.

В промышленных лазерах для достижения высокой лучевой нагрузки в области резания применяют фокусирование лазерного луча с помощью линз или зеркал (рис.1). Например [2], при использовании маломощных (2…3 кВт) волоконных лазеров фокусирующий объектив или зеркало сжимает луч до диаметра 0,20…0,15 мм. Это позволяет при сравнительно малой мощности лазера получить в фокусе луча удельную лучевую нагрузку 6…9 МВт/см², что примерно в 3…4 превышает порог испарения большинства конструкционных материалов. Промышленные лазеры обеспечивают максимальную скорость резания, например, нержавеющей стали толщиной 5 мм – до 9 см/сек, а для более тонких листов – до 18 сантиметров в секунду.



Фокусирующая линза промышленных лазеров, в зависимости от длины волны излучения, изготавливается из кварца, ZnSe, GaAs и других материалов. Диаметр линз находится в диапазоне 20…30 мм, а фокусное расстояние – до 200 мм. Помимо линз, для фокусирования луча применяют зеркала. Фокусирующее асферическое зеркало изготавливается, как правило, из металла. В зависимости от длины волны лазерного излучения отражающая поверхность может быть изготовлена из различных материалов, например – Al (ультрафиолетовый диапазон) или Ag, Au (инфракрасный диапазон).

Оценим характеристики односторонне выпуклой линзы лазера с фокусным расстоянием 5 километров. Величина коэффициента преломления материала линз для ближнего инфракрасного диапазона (λ~1 мкм) находится в интервале 1,4…1,7. Элементарные расчеты по школьным формулам показывают, что радиус кривизны поверхности линзы находится в диапазоне 4…7 км. При диаметре линзы 30 мм толщина выпуклости в центре линзы относительно ее края составляет 15…30 нм. Для сравнения: толщина выпуклости центра линзы с фокусным расстоянием 200 мм и апертурой 30 мм (промышленные экземпляры лазерной линзы), находится в диапазоне 0,4…0,7 миллиметра. Длиннофокусные объективы, состоящие из нескольких линз, не эффективны для фокусирования мощного лазерного излучения вследствие большой доли поглощаемого светового потока. Фотографы знают, что чем больше фокусное расстояние объектива, тем меньше его светосила.

Оценки кривизны сферического зеркала с фокусным расстоянием 5 км и диаметром 30 мм, аналогичные расчетам для линзы, дают величину вогнутости центра зеркала относительно его края порядка 4,5 нм. Для фокусирующих линз/зеркал диаметром 30 мм с фокусным расстоянием 100 км величины выпуклости/вогнутости уменьшаются до ~3 ангстрема, что сопоставимо с расстоянием между атомами твердого тела. Создание оптических элементов с такими характеристиками невозможно.

Естественный вывод, который можно сделать из приведенных выше оценок, заключается в следующем. Одной из причин невозможности применения лазеров, аналогичных промышленным, в качестве оружия является отсутствие средств фокусирования лазерного луча на больших расстояниях. Однако, несмотря на запредельные для современных технологий параметры длиннофокусной оптики, существует возможность фокусирования лазерного излучения на дистанциях до 5 км, которая будет рассмотрена позже.

Если больше 5 км?

А пока можно констатировать, что для получения лазерного луча, способного физически разрушить мишень на расстояниях больше 5 км, необходимо «закачать» в пучок мощность, достаточную для разрушения материала мишени без его дополнительного фокусирования. Другой способ получить на мишени световое пятно с большой лучевой нагрузкой – это сконцентрировать в одной точке мишени излучение нескольких сравнительно маломощных лазеров, как это делается, например, в прототипе одной из моделей термоядерного реактора (192 лазера, суммарная мощность в импульсе 500 тераватт, Lawrence Livermore National Labs).

Начну со второго способа, поскольку не обладаю достаточной компетенцией для оценки технической возможности создания подобной установки. В публикациях можно найти примеры использования многолучевых лазерных установок. Например, Rheinmetall HEL, в которой излучение четырех лазеров по 20 кВт сводится в одну точку на мишени. Сообщается, что с помощью этой установки был сбит БПЛА на расстоянии 500 метров. В лазерной установке ATHENA используют совмещение лучей трех лазеров по 10 кВт. Практическая ценность таких лазерных установок сомнительна.

Я не уверен, способны ли современные средства оптической и электронной локации на дальности в десятки километров обеспечить сведение нескольких лазерных лучей в одну точку с точностью менее половины диаметра светового пятна от единичного лазерного луча и удержать их в течение времени, достаточного для разрушения движущейся мишени. Ответ на этот вопрос я оставляю открытым для специалистов в области оптоэлектронной локации. Но, судя по тому, что в литературе отсутствуют упоминания о применении многолучевых лазерных установок для больших дистанций поражения, этот способ в настоящее время практически не реализуется.

Рассмотрим теперь первый тип лазерной установки – с одним лучом большой мощности. Оценить минимальную лучевую нагрузку для физического разрушения материала мишени сложно. Пороговое значение нагрузки определяется несколькими факторами: температура плавления материала; длина волны излучения лазера; время воздействия излучения на мишень; удельная мощность светового потока; состояние поверхности мишени (зеркальное или шероховатое) и др. В работе [3] изучали плавление и испарение лазерным лучом в вакууме твердофазных элементов таблицы Менделеева. Было найдено, что при длине волны непрерывного лазерного излучения 1,04 мкм и лучевой нагрузке 180 кВт/см² большинство твердофазных элементов таблицы Менделеева плавятся и испаряются с разной степенью интенсивности. К сожалению, в работе не указывается промежуток времени, в течение которого достигается температура плавления материала. При импульсной световой нагрузке величина порога разрушения может увеличиваться на несколько порядков.

В этой связи не могу не вспомнить один видеоклип о лазерном оружии, увиденный мною много лет назад. Броневик с лазерной установкой подъезжает на расстояние 150–200 метров от крупнокалиберного артиллерийского снаряда, лежащего на земле. Включается лазер, и на боку снаряда четко проецируется красное пятно. Проходит две секунды, три, пять, после чего снаряд детонирует. Понятно, что аналогичный результат проще и дешевле получить, используя крупнокалиберную снайперскую винтовку со специальным боеприпасом. Единственный результат этого клипа – демонстрация неувядающей «перспективности» лазерного оружия.

Аналогичные результаты демонстрируют и другие лазерные установки, рассмотренные в обзоре [1]. Реальная польза от такого оружия сомнительна, поскольку удержать световое пятно в течение нескольких секунд в одной точке на реальной мишени, находящейся на дистанции нескольких десятков километров и летящей с большой скоростью, вряд ли возможно, если, конечно, площадь светового пятна не сопоставима с размерами самой мишени.

Поэтому для простоты предлагаю в качестве нижней границы удельной мощности луча военного лазера ориентироваться на минимальную удельную мощность светового пятна в точке резания, которую обеспечивает промышленный лазер, способный за доли секунд сделать отверстие в металле, а именно ~1 МВт/см². Тем более что в действующих промышленных лазерах [2] повышенная удельная мощность светового пятна (6…9 МВт/см²) объясняется особыми требованиями к области разреза металла – скорости и гладкости канала резания, отсутствию грата и т. п. Мегаваттное значение удельной мощности луча согласуется с приводимым в публикациях о лазерном оружии, в которых создание лазеров подобной мощности рассматривается в качестве первоочередной задачи.

К сожалению, создание лазера с мегаваттной мощностью луча не решает всех проблем, которые имеются на пути создания лазерного оружия. Существует фундаментальный физический закон, определяющий возможности применения лазера в качестве средства разрушения твердого тела на большом расстоянии от лазерной установки – дифракционная расходимость лазерного луча. Объяснение природы этого эффекта можно найти в учебнике по квантовой оптике, мы же воспользуемся конечной формулой, которая имеет практическое применение.

Когда апертура лазерного излучающего устройства существенно больше длины волны излучения, угол дифракционной расходимости лазерного луча θ на больших расстояниях от лазера, в т. н. зоне Фраунгофера, описывается следующим выражением: θ=k۰λ/D, где k=1,2…2,4 – коэффициент, зависящий от характеристики фронта волны излучения (плоский, сферический, гауссовый и т. П.), λ – длина волны лазерного излучения, D – минимальный диаметр луча на выходе лазера в области так называемой «перетяжки». Как следует из приведенной формулы, для уменьшения расходимости необходимо использовать луч большого диаметра и коротковолнового излучения. В реальных установках, величина расходимости луча больше дифракционной, что объясняется не идеальностью оптической системы лазера.

Для оценки влияния дифракционной расходимости на характеристики луча боевого лазера возьмем максимально благоприятные параметры луча и условия эксплуатации лазера. Возьмем значение k=1,22, которое соответствует гауссовому распределению интенсивности излучения по сечению пучка. Длина волны коротковолнового инфракрасного излучения, наиболее эффективного для плавления металлов, находится в диапазоне 1,06 мкм (ниодимовый лазер)…1,315 мкм (химический кислород – йодидный). Начальный диаметр лазерного луча будем варьировать в диапазоне 1…3 см. С учетом расходимости величину удельной мощности луча на выходе из лазера возьмем 2 МВт/см². Не будем учитывать влияние различных аппаратурных факторов, ухудшающих качество луча и увеличивающих его угол расхождения: неравномерность нагрева активной среды, погрешность юстировки резонатора, термоискажения и т. п. Будем считать, что лазерное излучение полностью поглощается материалом мишени и среда распространения луча – вакуум. Величину КПД лазера возьмем равной 50 %, т. е. для получения луча мощностью 1 МВт необходимо закачать в лазер 2 МВт энергии. Желающие могут взять другие значения и проделать нижеследующие расчеты самостоятельно.

На рис. 2 показана зависимость удельной нагрузки светового пятна на мишени от расстояния до лазера при различных значениях начального диаметра луча с удельной мощностью на выходе 2 МВт/см² и длиной волны 1,06 мкм. Пунктиром на рисунке показана дистанция, по достижению которой удельная мощность луча уменьшится до величины порога физического разрушения материала мишени (1 МВт/см²).



Как следует из рис. 2, удельная мощность луча с исходным диаметром 1 см и мощностью 2 МВт/см² на выходе из лазера уже через 16 км снижается до величины порога разрушения (1 МВт/см²). При диаметре пучка ~3 см удельная нагрузка светового пятна больше порога разрушения сохраняется на дистанции вплоть до ~145 километров. Однако, если для получения луча диаметром 1 см с удельной мощностью на выходе 2 МВт/см² требуется лазер с мощностью излучения 1,6 МВт, то для луча диаметром 3 см – уже 14 МВт. Для лазера с КПД 50 % это значит, что мощность энергии накачки будет 3,2 МВт и 28 МВт соответственно. Это слишком большая величина для мобильной установки.

В публикациях можно найти характеристики мобильного лазера мегаватного класса. Это химический кислородно-йодидный лазер (COIL, Chemical Oxygen Iodine Laser) с длиной волны излучения 1,315 мкм, установленный на самолете Боинг 747 (ABL, Airborne Laser). Непрерывная мощность лазера – единицы мегаватт. Продукты работы кислород-йодидного лазера: соединения калия, воды, кислорода, хлора и йода. Время работы лазера ограничивается запасом реагентов. Недостатком этого типа лазера можно считать большую расходимость луча, превышающую дифракционную.

По неподтвержденным сведениям, дистанция поражения мишени COIL ABL – несколько десятков километров. Характер поражения – физическое разрушение мишени или ослепление оптических датчиков, тоже не ясен. На протяжении последних 20 лет проект COIL ABL неоднократно закрывали и возобновляли, и настоящий статус проекта то ли «перспективный», то и «провальный».

В Интернете можно ознакомиться с характеристиками других типов мощных лазерных установок. Отдельные образцы экспериментальных лазеров имеют выдающиеся характеристики луча и в то же время существенные недостатки. Например, твердотельные лазеры дают луч с минимальной расходимостью, но имеют низкий КПД. У лазеров со взрывной накачкой генерируемое излучение имеет угол расходимости, в 1 000 раз превышающий дифракционный. Газоразрядные лазеры имеют хорошую мощность, но большую длину волны излучения и так далее. Некоторые из лазерных установок могут занимать целые здания.

В то же время реально эксплуатируемые лазерные установки имеют мощность менее 500 кВт (кроме COIL ABL), а КПД лучших образцов не превышает ~70 %. Можно констатировать, что в настоящее время возможно создание мобильной лазерной установки с мощностью луча в единицы мегаватт, что позволит физически разрушать мишень на расстояниях порядка 20 километров. Лазерная установка с мощностью луча порядка нескольких десятков мегаватт может быть реализована в стационарном варианте. Однако практическая возможность их использования в военных целях остается под вопросом.

Создание боевого лазера для ослепления сенсоров

В настоящее время более реальной выглядит задача создания боевого лазера для ослепления оптоэлектронных сенсоров устройств наблюдения на спутниках и других летательных аппаратах.

Прежде всего, определимся с термином «ослепление», который встречается в большинстве публикаций о лазерном оружии. Применительно к оптоэлектронному сенсору это может обозначать:

1) физическое повреждение сенсора, для устранения которого требуется замена поврежденного элемента;

2) постановка помех, приводящих к нарушению функционирования устройства в течение времени действия помехи.

Во втором случае более корректно будет говорить о «засветке» устройства наблюдения, что мы и будем делать в дальнейшем. Засветка оптоэлектронного сенсора широко используется в настоящее время в качестве защиты летательных аппаратов и бронетехники от ракет с головками инфракрасного наведения. Недостатки засветки очевидны – это восстановление функционирования оптосенсора после окончания действия засветки.

Рассмотрим первоначально характеристики луча боевого лазера, способного физически вывести из строя (ослепить) оптоэлектронный датчик на расстоянии не менее 1 000 километров. В работе [4] было найдено, что лучевая (λ=0,532 мкм) нагрузка 163 кВт/см² в течение 0,25 секунды физически разрушает светочувствительную черно-белую CCD матрицу Sony ICX098BL. Для черно-белых матриц CMOS типа или цветных CCD лучевая нагрузка разрушения будет 85 кВт/см² и 16 кВт/см² соответственно.

При увеличении длительности светового импульса до пяти секунд значение порога разрушения сенсоров уменьшается на 20…40 %. Минимальный порог разрушения при длительном облучении найден у цветной CCD матрицы Sony ICX098BQ – 9 кВт/см². Необязательно полностью выжигать светочувствительную матрицу оптического сенсора, достаточно вывести из строя 50…70 % пикселей матрицы, чтобы сенсор потерял работоспособность.

Для оценки характеристик лазерного луча возьмем пороговое значение ослепления оптосенсора 80 кВт/см². Лазерная установка с исходным лучом удельной мощности 2 МВт/см², рассмотренная ранее, обеспечивает лучевую нагрузку на оптосенсор больше 80 кВт/см² на дистанции до 154 км и 1 390 км для луча с начальным диаметром D=1 см и D=3 см соответственно. Таким образом, дистанция ослепления примерно в 9 раз больше дистанции физического повреждения мишени – 16 км (D=1 см) и 145 км (D=3 см) соответственно. Вот только размер светового пятна на мишени слишком мал для того, чтобы уверенно попасть в окно сенсора – 5 см (154 км) и 13 см (1 390 км) соответственно.

На фотографии прицельного устройства лазера «Пересвет» (рис. 3) можно видеть, что диаметр выходного окна лазера не превышает ~50 см. Увеличим диаметр исходного луча до 50 см, а удельную мощность луча на выходе лазера уменьшим с 2 МВт/см² до 50 кВт/см². Но и при такой уменьшенной удельной мощности излучение лазера на выходе должно быть 98 МВт, а мощность накачки лазера при КПД 50 % – 196 мегаватт. Даже для луча с удельной мощностью на выходе 6 кВт/см² и диаметром луча 50 см мощность накачки (КПД=50 %) составляет 22 МВт. Без комментариев.



Если ограничиваться только «засветкой» сенсора, то удельную нагрузку светового пятна и мощность лазера можно уменьшить. В литературе отсутствуют сведения, какова должна быть минимальная удельная мощность лазерного луча для засветки оптоэлектронного сенсора. Однако известно, что бытовые лазерные указки с удельной мощностью луча на выходе 5…10 Вт/см² способны засвечивать видеокамеры наружного наблюдения.

Для дальнейшей оценки возьмем выходную удельную мощность луча засветки 10 Вт/см², т. е. в 8 000 раз меньше порога частичного физического разрушения оптосенсора. Диаметр лазерного луча на выходе возьмем те же 50 сантиметров. Тогда мощность лазерного луча будет ~20 кВт, а энергия накачки лазера при КПД 50 % составит 40 кВт, что реализуется современными, например, химическими или газоразрядными лазерами. Как следствие большого исходного диаметра луча и уменьшения влияния дифракционной расходимости, размер светового пятна на мишени даже через 1 500 км будет не сильно отличаться от первоначального (50 см/51 см), а удельная нагрузка на сенсор будет не меньше 9 Вт/см².

Таким образом, современный лазер мощностью ~40 кВт и диаметром луча 50 см вполне способен временно «засветить» устройства видеонаблюдения на дистанции 1 500 километров. Вот только это не совсем то, что мы все ожидаем от лазерного оружия. Тем более что успехи засветки средств наблюдения лазером «Пересвет» можно объяснить отсутствием антилазерной защиты на оптосенсоре, которая скоро может и появиться, например, селективным для волны излучения лазера фильтром или отражающим покрытием.

«Забияка»

Несколько сложнее понять, что собой представляет анонсированный тем же Ю. Борисовым лазер «Забияка», способный физически разрушить БПЛА на расстоянии 5 километров. Появляющиеся в прессе сообщения о применении «Забияки» в военной операции на Украине можно охарактеризовать скорее как информационный шум. Хотя само название лазера – «Забияка», насколько мне известно, было озвучено Ю. Борисовым в мае 2022 года, сообщение о подобной лазерной установке можно прочитать в статье от 14 декабря 2020 года ( https://topcor.ru/17784-v-rossii-zasvetilsja-novyj-boevoj-la... ). Цитирую:


Из приводимой в статье фотографии мало что можно сказать о самом лазере (рис. 4).

С момента появления этой публикации прошло достаточно времени, а примеры успешного применения «Забияки» так и не были опубликованы. Необходимо отметить, что в обзоре [1], опубликованном в июне 2017 года, можно найти конкретные примеры лазерных устройств мощностью до 80 кВт, которые физически разрушают мишень на дистанциях порядка 2…5 километров.



Эффект физического разрушения мишени такими маломощными лазерами однозначно свидетельствует об использовании линзы или зеркала для фокусирования лазерного луча. Из приводимых в открытой печати сведений можно найти упоминание о применении фокусирующего зеркала диаметром 1,5 метра в прицельной турели COIL ABL (рис. 5). Величина фокусного расстояния этого зеркала неизвестна. Наличие фокусирующего зеркала у летающего лазера не кажется удивительным, если знать, что угол расхождения излучения химического лазера в ~100 раз больше, чем дифракционный. И без фокусирования луча лазер даже мегаваттной мощности не сможет физически повредить мишень.

Как было показано в начале статьи, параметры линзы и зеркала диаметром 30 мм с фокусным расстоянием 5 километров и более не реализуются современными технологиями. Однако, если увеличить диаметр линзы или зеркала до 500 мм, то величина вогнутости/выпуклости в центре относительно краев линзы/зеркала возрастает, что делает возможным их изготовление по существующим технологиям.




Если посмотреть на опубликованные фотографии других лазеров [1], применяемых для физического разрушения мишени на дистанции менее 5 км, можно увидеть, что выходное окно лазерной установки имеет диаметр порядка 30…50 сантиметров. Величина выпуклости в центре такой фокусирующей крупноразмерной линзы (коэффициент преломления линзы в ИК диапазоне = 1,4…1,7) составит порядка 2,8…7,8 мкм.

Хотя об этом нигде не говорится, предполагаю, что диаметр выходного луча такого лазера примерно равен размеру выходного окна установки, в противоположность тому, что рисуется на некоторых иллюстрациях о лазерном оружии. Иначе невозможно объяснить, зачем применять такое крупногабаритное выходное окно лазера, если используется только его центральная небольшая часть. Не будем сбрасывать со счетов уменьшение лучевой нагрузки на материал линзы/зеркала при увеличении диаметра луча.

Однако у лазерной установки с длиннофокусной оптикой большого диаметра имеется существенный недостаток – уменьшение удельной мощности светового пятна на мишени при её смещении от точки фокуса (рис. 6).

Возьмем исходную мощность луча 50 кВт и зеркало/линзу диаметром 50 сантиметров с фокусным расстоянием 5 километров. Тогда на расстоянии не более 10 метров от точки фокуса (5 км ± 10 м) удельная мощность светового пятна на мишени будет больше 6 МВт/см², что позволяет свободно резать большинство конструкционных материалов. Но уже на расстоянии триста и более метров от точки фокуса (меньше 4,7 км или больше 5,3 км) световая нагрузка на мишень будет менее 7 кВт/см². Этого хватит только для ослепления цветной CCD матрицы. Практическая ценность оружия с таким узким диапазоном дистанции поражения цели, на мой взгляд, сомнительна.



Этот недостаток крупноразмерной линзы/зеркала можно было бы обойти, используя оптику с переменным фокусным расстоянием. Адаптивная оптика широко применяется в современной астрономии. Однако требования для высоконагруженной лазерной оптики несколько иные, чем для астрономической.

Я не берусь сейчас оценить возможность изготовления адаптивной оптики, способной менять дистанцию точки фокуса на удаленной мишени, перемещающейся с околозвуковой или сверхзвуковой скоростью. Похоже, что задача изготовления такой оптики по своей сложности не уступает проблеме создания лазера мегаватной мощности.

В заключение

В заключение хотел бы высказать свое мнение относительно часто выдвигаемых предположений о наличии в составе установки «Пересвет» мобильного ядерного реактора. По моему мнению, это маловероятно по следующим причинам.

Во-первых, как показано выше, для засветки оптоэлектронного сенсора не требуется мегаваттная мощность лазера.

Во-вторых, ядерный реактор имеет слишком большое время выхода на рабочий режим из «холодного» состояния, в котором его только и можно транспортировать. До момента, когда в активной зоне реактора начнется реакция деления, необходимо запустить вспомогательный электрогенератор, который запитает насосы системы охлаждения и управляющие цепи. Затем начинается не быстрая процедура вывода управляющих стержней для инициирования ядерной реакции. Быстрый нагрев или охлаждение тепловыделяющих топливных элементов губителен для ядерного горючего. Поэтому и процесс выключения ядерного реактора так же довольно неспешный, и после выстрела быстро сменить позицию не получится. Ядерные реакторы хорошо работают в режиме стабильной нагрузки и не приспособлены для кратковременных пиковых.

Для лазера, использующего электроэнергию для накачки, требуется парогенераторная система, поскольку ядерный реактор с термоэмиссионным преобразованием энергии еще только проектируется. Даже для лазера с непосредственной накачкой продуктами ядерного распада требуется система охлаждения. Не забудем про радиобиологическую защиту.

А теперь посмотрите на четыре КамАЗа, которые транспортируют комплекс «Пересвет» (рис. 7), в составе которых: сам лазер, радиолокационный комплекс слежения за мишенью, командный пункт и, наконец, блок электроснабжения. И спросите – «и где ж этот реактор»? Зато, на один из этих КамАЗов нормально впишется дизель-генератор мощностью аж до 1 МВт (любознательные могут посмотреть фото промышленных установок в Интернете). С учетом максимально КПД лазера ~ 50 %, получим мощность луча лазера порядка 500 кВт. Этого с избытком хватит для засветки оптических устройств не сфокусированным лазерным лучом большого диаметра на расстоянии 1 500 км, как и говорил Ю. Борисов.



Вполне возможно, что «Пересвет», как и «Задира», использует химическую накачку. Тогда время работы лазера будет определяться запасом реагентов и возможностью утилизации продуктов их взаимодействия, поскольку устраивать газовую камеру в месте расположения установки чревато. Но, какой бы ни была конструкция лазера, можно с уверенностью говорить, что пока не будет достигнута удельная мощность луча на выходе лазера больше 2 МВт/см² при расходимости близкой к дифракционной, возможность его военного применения останется под вопросом. Ну или, как вариант, пока не будет создана система адаптивной оптики, фокусирующей лазерный луч на больших дистанциях.

В завершение не могу не вспомнить еще один фильм о лазерном оружии, который видел много лет назад. В этом фильме рассказывалось о создании боевого лазера с накачкой мощности ядерным взрывом. Автор фильма аргументировано показал, что взрывать пусть и маломощный, но ядерный заряд – плохая идея, тем более что лазерная установка будет одноразовой и стоить будет как несколько антиракетных батарей. В конце картины автор задает вопрос одному из наших корифеев в области лазеров – неужели тот не понимает бесполезность подобного рода «оружия»? В ответ наш дорогой академик и лауреат широко улыбнулся и сказал: «Зато мы хорошо продвинули лазеры».

Мне очень интересно, какие обещания военным выдавали руководители проекта под текущее финансирование темы лазерного оружия. Пока что, по моему мнению, реальные предпосылки создания компактного лазера с удельной мощностью луча больше 2 МВт/см² и малым углом его расходимости на выходе, равно как и соответствующей адаптивной оптики, невелики. В настоящее время работы по созданию такого лазера и оптики находятся на этапе экспериментально-теоретических изысканий, конечный результат которых нельзя предсказать. Возможно в конечном счете мы получим стационарную установку, которую дешевле и проще заменить парой ракетных батарей.

Целесообразность создания лазерной установки исключительно для засветки средств наблюдения противника вызывает сомнения. Удерживать в луче в течение длительного времени БПЛА или пролетающий спутник...

Я не хотел бы, чтобы Россия, израсходовав значительные ресурсы на воплощение идеи лазерного оружия и затратив деньги, на которые можно было бы создать несколько дивизионов С-700, получила бы, в крайнем случае, только кучу бумажных отчетов вместе с горой кандидатских и докторских диссертаций.

Список литературы:
[1] Митрофанов А. Лазерное оружие: технологии, история, состояние, перспективы (в 4-х частях). https://topwar.ru/155326-lazernoe-oruzhie-tehnologii-istorij...
[2] Вакс Е. Д. и др. Резание металлов излучением мощных волоконных лазеров. – Москва: Техносфера, 2019. – 344 с.
[3] Smart T. J. et al. Thermal laser evaporation of elements from across the periodic table // www.arXiv.org:2103.12596v1
[4] Schwarz B. et al. Laser-induced damage threshold of camera sensors and microoptoelectromechanical systems // Optical Engineering. – 2017, 56 (3), 034108