Daar word algemeen geglo dat die beste ruimte vir die gebruik van laserwapens (LW) die buitenste ruimte is. Aan die een kant is dit logies: in die ruimte kan laserstraling prakties voortplant sonder inmenging deur die atmosfeer, weersomstandighede, natuurlike en kunsmatige hindernisse. Aan die ander kant is daar faktore wat die gebruik van laserwapens in die ruimte aansienlik bemoeilik.
Kenmerke van die werking van lasers in die ruimte
Die eerste struikelblok vir die gebruik van lasers met 'n hoë krag in die buitenste ruimte is hul doeltreffendheid, wat tot 50% vir die beste produkte is, en die oorblywende 50% gaan na die verwarming van die laser en die omliggende toerusting.
Selfs in die atmosfeer van die planeet - op land, op water, onder water en in die lug, is daar probleme met die afkoeling van kragtige lasers. Die moontlikhede vir verkoelingstoerusting op die planeet is egter baie hoër as in die ruimte, aangesien die oordrag van oortollige hitte sonder massaverlies in 'n vakuum slegs moontlik is met behulp van elektromagnetiese straling.
Die afkoeling van die LO op die water en onder water is die maklikste om te organiseer - dit kan met seewater uitgevoer word. Op die grond kan u massiewe verkoelers gebruik met hitte -afvoer in die atmosfeer. Lugvaart kan die aankomende lugvloei gebruik om die vliegtuig af te koel.
In die ruimte, vir die verwydering van hitte, word verkoeler-verkoelers gebruik in die vorm van geribde buise wat verbind is met silindriese of koniese panele met 'n koelmiddel daarin. Met 'n toename in die krag van laserwapens, kan die grootte en massa van die verkoeler-verkoelers, wat nodig is vir die afkoeling daarvan, ook toeneem, die massa en veral die afmetings van die verkoeler-verkoelers kan die massa en afmetings van die laserwapen self.
In die Sowjet-orbitaalgeveglaser "Skif", wat beplan is om deur die super-swaar draer-vuurpyl "Energia" in die baan gelanseer te word, sou 'n gas-dinamiese laser gebruik word, waarvan die verkoeling heel waarskynlik deur die uitwerp van 'n werkende vloeistof. Boonop kan die beperkte voorraad van die werkvloeistof aan boord beswaarlik die moontlikheid bied om die laser op lang termyn te laat werk.
Energiebronne
Die tweede struikelblok is die noodsaaklikheid om laserwapens van 'n kragtige bron van energie te voorsien. 'N Gasturbine of 'n dieselenjin in die ruimte kan nie ontplooi word nie; hulle benodig baie brandstof en nog meer oksideermiddel, chemiese lasers met hul beperkte reserwes van 'n werkvloeistof is nie die beste keuse om in die ruimte te plaas nie. Twee opsies bly oor-om krag te voorsien aan 'n vaste-toestand / vesel / vloeibare laser, waarvoor sonbatterye met bufferakkumulatore of kernkragaanlegte (NPP's) gebruik kan word, of lasers met direkte pomp deur kernsplitsingsfragmente (kernpomp-lasers)) gebruik kan word.
Reaktor-laserbaan
As deel van die werk wat in die Verenigde State onder die Boing YAL-1-program uitgevoer is, moes 'n 14 megawatt laser gebruik word om interkontinentale ballistiese missiele (ICBM's) op 'n afstand van 600 kilometer te vernietig. In werklikheid is 'n krag van ongeveer 1 megawatt behaal, terwyl oefeningsdoelwitte op 'n afstand van ongeveer 250 kilometer getref is.'N Krag van ongeveer 1 megawatt kan dus gebruik word as basis vir ruimtelaserwapens, wat byvoorbeeld in staat is om vanaf 'n lae verwysingsbaan te werk teen teikens op die aardoppervlak of teen relatief verre teikens in die buitenste ruimte (ons is sonder om 'n vliegtuig te oorweeg wat ontwerp is vir verligting »Sensors).
Met 'n laserdoeltreffendheid van 50%, om 1 MW laserstraling te verkry, is dit nodig om 2 MW elektriese energie aan die laser te verskaf (in werklikheid meer, aangesien dit steeds nodig is om die werking van hulpapparatuur en verkoeling te verseker stelsel). Is dit moontlik om sulke energie te verkry met behulp van sonpanele? Sonpanele wat op die Internasionale Ruimtestasie (ISS) geïnstalleer word, lewer byvoorbeeld tussen 84 en 120 kW elektrisiteit op. Die afmetings van die sonpanele wat nodig is om die aangeduide krag te verkry, kan maklik beraam word uit die fotografiese beelde van die ISS. 'N Ontwerp wat 'n 1 MW -laser kan aandryf, is enorm en vereis minimale draagbaarheid.
U kan 'n batterysamestelling beskou as 'n kragbron vir 'n kragtige laser op mobiele draers (dit sal in elk geval as buffer vir sonbatterye benodig word). Die energiedigtheid van litiumbatterye kan 300 W * h / kg bereik, dit wil sê om 'n laser van 1 MW met 'n doeltreffendheid van 50%te verkry, is batterye van ongeveer 7 ton nodig vir 1 uur aaneenlopende werking met elektrisiteit. Dit lyk nie so baie nie? Maar met inagneming van die noodsaaklikheid om steunstrukture, elektroniese toestelle, toestelle vir die handhawing van die temperatuurregime van batterye neer te lê, sal die massa van die bufferbattery ongeveer 14-15 ton wees. Daarbenewens is daar probleme met die werking van die batterye in toestande van uiterste temperatuur en ruimtevakuum - 'n aansienlike deel van die energie word 'verbruik' om die lewensduur van die batterye self te verseker. Die ergste van alles is dat die mislukking van een batterysel kan lei tot mislukking, of selfs 'n ontploffing, van die hele batterybattery, saam met die laser en die ruimtetuig.
Die gebruik van betroubaarder energieopbergingstoestelle, gerieflik vanuit die oogpunt van hul werking in die ruimte, sal heel moontlik lei tot 'n nog groter toename in die massa en afmetings van die struktuur as gevolg van hul laer energiedigtheid in terme van W * h / kg.
As ons nietemin geen vereistes stel vir laserwapens vir baie ure se werk nie, maar ons gebruik die LR om spesiale probleme op te los wat een keer elke paar dae opduik en 'n laseroperasietyd van nie meer as vyf minute benodig nie, sal dit ooreenstem vereenvoudiging van die battery …. Die batterye kan vanaf sonpanele herlaai word, waarvan die grootte een van die faktore is wat die gebruiksfrekwensie van laserwapens beperk
'N Meer radikale oplossing is om 'n kernkragaanleg te gebruik. Tans gebruik ruimtetuie radio -isotoop termo -elektriese kragopwekkers (RTG's). Hul voordeel is die relatiewe eenvoud van die ontwerp; die nadeel is 'n lae elektriese krag, wat hoogstens honderde watt is.
In die VSA word 'n prototipe van die belowende Kilopower RTG getoets, waarin Uranium-235 as brandstof gebruik word, natriumhittepype word gebruik om hitte te verwyder en hitte word omgeskakel in elektrisiteit met 'n Stirling-enjin. In die prototipe van die Kilopower -reaktor met 'n kapasiteit van 1 kilowatt is 'n redelike hoë doeltreffendheid van ongeveer 30% behaal. Die finale monster van die Kilopower -kernreaktor behoort 10 kilowatt elektrisiteit vir 10 jaar voortdurend te lewer.
Die kragtoevoer van die LR met een of twee Kilopower -reaktore en 'n bufferopbergingstoestel kan reeds in werking wees, en bied 'n periodieke werking van 'n 1 MW laser in gevegsmodus vir ongeveer vyf minute, een keer elke paar dae, deur 'n bufferbattery
In Rusland word 'n kernkragaanleg met 'n elektriese krag van ongeveer 1 MW geskep vir 'n vervoer- en kragmodule (TEM), sowel as termiese emissie-kernkragaanlegte gebaseer op die Hercules-projek met 'n elektriese krag van 5-10 MW. Kernkragstasies van hierdie tipe kan laserwapens wat reeds sonder tussengangers is, in die vorm van bufferbatterye krag verskaf, maar die skepping daarvan staar groot probleme in die gesig, wat in beginsel nie verbasend is nie, gegewe die nuwigheid van tegniese oplossings, die besonderhede van die bedryfsomgewing en die onmoontlikheid om intensiewe toetse uit te voer. Ruimte -kernkragsentrales is 'n onderwerp vir 'n aparte materiaal waarna ons beslis sal terugkeer.
Net soos in die geval van die afkoeling van 'n kragtige laserwapen, stel die gebruik van 'n kernkragaanleg van die een of ander tipe ook verhoogde koelvereistes voor. Yskaste-verkoelers is een van die belangrikste in terme van massa en afmetings, elemente van 'n kragsentrale, die verhouding van hul massa, afhangende van die tipe en krag van die kernkragaanleg, kan wissel van 30% tot 70%.
Verkoelingsvereistes kan verminder word deur die frekwensie en duur van die laserwapen te verminder, en deur die gebruik van relatief lae krag RTG-tipe NPP's, die herlaai van die buffer-energieopslag
'N Spesiale opmerking is die plasing van kernpomplasers in 'n wentelbaan, wat nie eksterne elektrisiteitsbronne benodig nie, aangesien die laser direk deur die produkte van 'n kernreaksie gepomp word. Aan die een kant sal lasergepompte lasers ook massiewe verkoelingstelsels benodig, aan die ander kant kan die skema vir direkte omskakeling van kernenergie in laserstraling eenvoudiger wees as met 'n intermediêre omskakeling van hitte wat deur 'n kernreaktor in elektriese energie vrygestel word, wat 'n ooreenstemmende vermindering in grootte en gewigprodukte sal meebring.
Dus, die afwesigheid van 'n atmosfeer wat die voortplanting van laserstraling op aarde voorkom, bemoeilik die ontwerp van ruimtelaserwapens aansienlik, hoofsaaklik ten opsigte van verkoelingstelsels. Dit is nie veel minder 'n probleem om ruimtelaserwapens van ruimte te voorsien nie.
Daar kan aanvaar word dat in die eerste fase, ongeveer in die dertigerjare van die XXI eeu, 'n laserwapen in die ruimte verskyn, wat vir 'n beperkte tyd kan funksioneer - in die orde van 'n paar minute, met die noodsaaklike herlaai van energie stoor eenhede vir 'n voldoende lang tydperk van 'n paar dae
Op kort termyn hoef u dus nie te praat oor die massiewe gebruik van laserwapens "teen honderde ballistiese missiele" nie. Laserwapens met gevorderde vermoëns verskyn nie vroeër as wat kernkragaanlegte van die megawatt -klas geskep en getoets sal word nie. En die koste van ruimtetuie van hierdie klas is moeilik om te voorspel. As ons ook praat oor militêre operasies in die ruimte, is daar tegniese en taktiese oplossings wat die doeltreffendheid van laserwapens in die ruimte grootliks kan verminder.
Nietemin kan laserwapens, selfs die wat beperk is in terme van deurlopende werkingstyd en gebruiksfrekwensie, 'n noodsaaklike hulpmiddel word vir oorlogvoering in en vanuit die ruimte.
