Страница 11 из 32
Принцип действия лазера заключается в том. что при возбуждении молекул определенных веществ, называемых рабочими веществами лазера, возникает так называемая инверсная заселенность атомов, и при возвращении в стабильное состояние происходит генерация узкополосного и когерентного электромагнитного излучения. Когерентность лазерного излучения означает. что все волновые процессы протекают синхронно во времени, поэтому лазер генерирует остронаправленный (нерасходящийся) пучок с очень высокой концентрацией энергии.
Основное отличие возможного боевого использования лазера от атомного оружия, прежде всего, заключается в том, что атомную бомбу применили практически сразу же вслед за первым экспериментальным ядерным взрывом и лишь десятилетие спустя вплотную приступили к созданию «мирного атома». Наоборот, вот уже около четырех десятилетий различные типы лазеров широко используются в самых разнообразных «мирных» отраслях науки и промышленности, но пока еще никак не удалось поднять его энергетические характеристики до того уровня, за которым начинается предпочтительное использование в качестве высокоэффективных «лучей смерти». Тем не менее. перспективы участия лазерного «абсолютного» оружия в «звездных войнах» многие Годы будоражили и продолжают занимать лучшие умы ученых, военных и всего мирового сообщества.
Объявление президентом (США Р.Рейганом в 1983 г. СССР империей зла» и начало работ по программе "Стратегической оборонной инициативы" (СОИ, по английски SDI — Strategic Defense Initiative) инициировало и у нас, и в Америке целый ряд уникальных разработок в области создания и испытания высокомощных лазерных систем. В "эпоху перестройки и гласности" грядущие «звездные войны» постепенно потеряли актуальность, и при демократе Б. Клинтоне программа СОИ тихо сошла на нет. Однако появление в Белом доме республиканской администрации и громогласные заявления нового президента США Дж. Буша-младшего о начале создания национальной системы ПРО. безусловно, повлекут за собой реанимацию старых и разработку новых методов и систем лазерного оружия. В связи с этим интересно вспомнить, каким путем шли работы по созданию и испытаниям в реальных условиях боевого лазера.
Масштабно уменьшенная модель химического лазера фирмы Bell Aerospace Textron Рядом с лазером находится малогабаритная аэродинамическая труба для создания скоростного воздушного потока для имитации полета самолетов и ракет В дальнейшем здесь предполагалось разместить лазер MIRACL фирмы TRW
Чем же лазер так привлекает военных? Прежде всего, принципиальной возможностью сфокусировать на значительных удалениях от источника очень высокие плотности энергии, по порядку величины соизмеримые с порогом повреждения объектов военной техники. Помимо этого, скорость распространения высокоэнергетического лазерного излучения, практически равная скорости света, устраняет необходимость решения одной из наиболее серьезных технических проблем любого оружия — необходимости упреждения при наведении для перехвата высокоскоростных целей.
Работы по тактическому лазерному оружию (ЛО) велись МО США с начала 1970-х гг. в связи с растущими потребностями в самых современных видах оружия. Угроза при ведении боевых действий для мобильных сухопутных и морских сил, равно как и для стационарных стратегических гражданских объектов, таких как аэропорты, центры управления. РЛС. АЭС. мосты, морские порты, исходит, прежде всего, от пилотируемых или беспилотных летательных аппаратов (71Л) или ракет. Со временем ДА становятся все более скоростными и эффективными, снабженными системами самонаведения и представляющими все большую опасность. поэтому в недалеком будущем практически каждый нападающий объект должен быть уничтожен даже при наличии очень большого количества атакующих целей. В условиях современного боя совершенно недостаточно уничтожить лишь большую часть из них.
Серьезную угрозу представляют боевые самолеты и вертолеты с уменьшенной радиолокационной заметностью, атакующие на малых высотах при активном функционировании бортовых радиоэлектронных средств противодействия, а также ракеты, запускаемые вне зоны ПВО и атакующие с малых и сверхмалых высот, или в конечной фазе полета пикирующие с больших высот. Как правило, такие ракеты оборудованы датчиками системы самонаведения, помехозащищены и нечувствительны к ложным целям, имеют несколько боеголовок или поражающих элементов. Кроме того, существуют телеуправляемые разведывательные ЛА, служащие в качестве целеуказателей или противорадиолокационных беспилотных ЛА.
В лаборатории оружия ВВС США на авиабазе Киртленд проводились лабораторные испытания электроразрядного СО2-лазера. На фото слева показано, как лазерный луч прожег небольшое отверстие в листе титана На фото справа видно, что при продолжительном тепловом воздействии лазерного луча отверстие быстро увеличивается
Современные средства защиты неэффективны против многих атакующих ЛА. Это справедливо как для систем управления огнем (обнаружение, опознавание п индикация цели), так и для самих систем оружия (обычных вооружений и управляемых ракет). Обычные снаряды с более высокой начальной скоростью могут быстро настигать цель па дальностях до 4 км, по отсутствие точных измерений траектории полета к цели существенно уменьшает эффективность поражения.
Эти недостатки попытались преодолеть путем увеличения темпов стрельбы (частоты пусков). Теоретически ракеты ПРО имеют вероятность поражения цели одним выстрелом порядка 0,9, а практически — только 0.6–0.7 с учетом мер противодействия, поэтому обычно осуществляют два залпа (пуска). Хотя системы самонаведения значительно увеличивают дальность действия ракет, но к недостаткам ракет ПРО можно отнести большое время ответной реакции, превышающее 5 с от момента обнаружения цели до запуска ракеты, которое в основном уходит на ориентацию систем самонаведения, меньшую скорость по сравнению с обычными снарядами и строго ограниченный боезапас. Из-за ограниченной скорости (-1000 м/с) проходит не менее 5-10 с с момента запуска до поражения цели, после чего может быть принято решение и выполнены другие необходимые операции. Сравнительно высокая скорость мишеней, снарядов или ракет означает, что необходим временной расчет траектории слежения или упреждения, или же необходимо использовать дорогостоящие головки самонаведения.
По мнению МО США, система ПВО должна отвечать следующим главным требованиям:
— время обнаружения цели — не более 1,5 с;
— способность обнаружения и сопровождения многих целей;
— автоматическая индикация цели — не более 0,1 с;
— время прицеливания — не более 0,5 с для первой цели и не более 0.1 с для соседних целей из одной группы;
— максимальная скорость доставки поражающего средства (минимальное время полета);
— минимальное время, обеспечивающее эффективное поражение целей;
— контроль поражения цели.
Проблемы сокращения времени обнаружения и индикации цели имеют в данном случае принципиальное значение могут быть решены за счет уменьшения массы или использования вертикально взлетающих ракет.
Физически максимально возможная скорость «полета» лучевых «снарядов» — скорость света -300000 км/с, при которой время задержки пренебрежимо мало — 3,3 мке/км. Единственный вид оружия, обладающий подобной скоростью, — лазерное или пучковое оружие. Но пучки заряженных частиц в атмосфере распространяться не могут, а вот лазерное оружие (ЛО) практически без задержки поражает цель. Время эффективного воздействия составляет от 0,1 с до нескольких секунд и необходимо для накопления поглощенной энергии излучения, чтобы поразить цель. Это время пренебрежимо мало по сравнению с временем полета отдельных снарядов. Как правило, в системе ЛО сам лазер жестко фиксируется, а для отслеживания целей, наведения и перенацеливания луча используют поворотное зеркало или систему зеркал с минимальной массой. Благодаря этому время наведения значительно сокращается.