Depuis leur création, les lasers sont vus comme une arme ayant le potentiel de révolutionner le combat. Depuis le milieu du XXe siècle, les lasers font partie intégrante des films de science-fiction, des armes de super soldats et des navires interstellaires.
Cependant, comme c'est souvent le cas dans la pratique, le développement des lasers de haute puissance s'est heurté à de grandes difficultés techniques, qui ont conduit au fait que jusqu'à présent, le créneau principal des lasers militaires est devenu leur utilisation dans les systèmes de reconnaissance, de visée et de désignation de cible. Néanmoins, les travaux de création de lasers de combat dans les principaux pays du monde ne se sont pratiquement pas arrêtés, les programmes de création de nouvelles générations d'armes laser se sont succédés.
Plus tôt, nous avons examiné certaines des étapes du développement des lasers et de la création des armes laser, ainsi que les étapes de développement et la situation actuelle dans la création d'armes laser pour l'armée de l'air, les armes laser pour les forces terrestres et la défense aérienne, les armes laser pour la marine. À l'heure actuelle, l'intensité des programmes de création d'armes laser dans différents pays est si élevée qu'il ne fait plus aucun doute qu'elles vont bientôt apparaître sur le champ de bataille. Et il ne sera pas aussi facile de se protéger des armes laser que certains le pensent, du moins ce ne sera certainement pas possible de le faire avec de l'argent.
Si vous regardez de près le développement des armes laser dans les pays étrangers, vous remarquerez que la plupart des systèmes laser modernes proposés sont mis en œuvre sur la base de lasers à fibre et à l'état solide. De plus, pour la plupart, ces systèmes laser sont conçus pour résoudre des problèmes tactiques. Leur puissance de sortie varie actuellement de 10 kW à 100 kW, mais à l'avenir, elle pourra être augmentée à 300-500 kW. En Russie, il n'y a pratiquement aucune information sur les travaux de création de lasers de combat de classe tactique, nous parlerons des raisons pour lesquelles cela se produit ci-dessous.
Le 1er mars 2018, le président russe Vladimir Poutine, dans le cadre de son message à l'Assemblée fédérale, avec un certain nombre d'autres systèmes d'armes révolutionnaires, a annoncé le complexe de combat laser Peresvet (BLK), dont la taille et l'objectif prévu impliquent son utilisation pour résoudre des tâches stratégiques.
Complexe laser de combat "Peresvet". Passez devant lui avec un dosimètre!
Le complexe Peresvet est entouré d'un voile de secret. Les caractéristiques des autres types d'armes les plus récents (complexes «Dagger», «Avangard», «Zircon», «Poséidon») ont été exprimées à un degré ou à un autre, ce qui nous permet en partie de juger de leur but et de leur efficacité. Dans le même temps, aucune information spécifique sur le complexe laser Peresvet n'a été fournie: ni le type de laser installé, ni la source d'énergie de celui-ci. En conséquence, il n'y a aucune information sur la capacité du complexe, qui, à son tour, ne nous permet pas de comprendre ses capacités réelles et les buts et objectifs qui lui sont fixés.
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Le rayonnement laser peut être obtenu de dizaines, voire de centaines de façons. Alors, quelle méthode d'obtention du rayonnement laser est mise en œuvre dans le plus récent BLK russe "Peresvet"? Pour répondre à la question, nous examinerons différentes versions du Peresvet BLK et estimerons le degré de probabilité de leur mise en œuvre.
Les informations ci-dessous sont les hypothèses de l'auteur basées sur des informations provenant de sources ouvertes publiées sur Internet.
BLK "Peresvet". Numéro d'exécution 1. Lasers à fibre, à l'état solide et liquide
Comme mentionné ci-dessus, la principale tendance dans la création d'armes laser est le développement de complexes basés sur la fibre optique. Pourquoi cela arrive-t-il? Parce qu'il est facile de faire évoluer la puissance des installations laser basées sur des lasers à fibre. En utilisant un ensemble de modules de 5 à 10 kW, obtenez un rayonnement de 50 à 100 kW en sortie.
Le Peresvet BLK peut-il être implémenté sur la base de ces technologies? Il est fort probable que ce ne soit pas le cas. La raison principale en est que pendant les années de la perestroïka, le principal développeur de lasers à fibre, l'Association scientifique et technique IRE-Polyus, a "fui" la Russie, sur la base de laquelle la société transnationale IPG Photonics Corporation a été créée, enregistrée aux États-Unis et est maintenant le leader mondial de l'industrie. lasers à fibre haute puissance. Le commerce international et le principal lieu d'enregistrement d'IPG Photonics Corporation impliquent son strict respect de la législation américaine, ce qui, compte tenu de la situation politique actuelle, n'implique pas le transfert de technologies critiques vers la Russie, qui, bien sûr, incluent des technologies de création de lasers puissants.
IPG Photonics fabrique des lasers à fibre YLS jusqu'à 100 kW, qui peuvent être intégrés dans des assemblages d'une puissance totale allant jusqu'à 500 kW. L'efficacité des lasers photoniques IPG atteint 50%.
Les lasers à fibre peuvent-ils être développés en Russie par d'autres organisations? Peut-être, mais peu probable, ou alors que ce sont des produits de faible puissance. Les lasers à fibre sont un produit commercial rentable; par conséquent, l'absence de lasers à fibre domestique à haute puissance sur le marché indique très probablement leur absence réelle.
La situation est similaire avec les lasers à semi-conducteurs. Vraisemblablement, il est plus difficile de mettre en œuvre une solution par lots parmi eux, néanmoins, c'est possible, et dans les pays étrangers, c'est la deuxième solution la plus répandue après les lasers à fibre. Aucune information sur les lasers à semi-conducteurs industriels de haute puissance de production russe n'a été trouvée. Des travaux sur les lasers à semi-conducteurs sont en cours à l'Institut de recherche en physique des lasers RFNC-VNIIEF (ILFI), donc théoriquement un laser à semi-conducteurs peut être installé dans le Peresvet BLK, mais en pratique cela est peu probable, car au début des échantillons plus compacts d'armes laser ou installations expérimentales.
Il y a encore moins d'informations sur les lasers liquides, bien qu'il y ait des informations selon lesquelles un laser de guerre liquide est en cours de développement (a-t-il été développé, mais a-t-il été rejeté?) Aux États-Unis dans le cadre du programme HELLADS (High Energy Liquid Laser Area Defense System, "Defence system based on a high-energy liquid laser")). Les lasers liquides ont vraisemblablement l'avantage de pouvoir refroidir, mais une efficacité (efficacité) inférieure par rapport aux lasers à semi-conducteurs.
En 2017, des informations sont apparues sur le placement par l'Institut de recherche Polyus d'un appel d'offres pour une partie intégrante des travaux de recherche (R&D), dont le but est de créer un complexe laser mobile pour lutter contre les petits véhicules aériens sans pilote (UAV) en conditions diurnes et crépusculaires. Le complexe devrait comprendre un système de suivi et la construction de trajectoires de vol cibles, fournissant une désignation de cible pour le système de guidage du rayonnement laser, dont la source sera un laser liquide. Il est intéressant de noter l'exigence spécifiée dans l'énoncé de travail sur la création d'un laser liquide, et en même temps l'exigence de présence d'un laser à fibre de puissance dans le complexe. Soit il s'agit d'une erreur d'impression, soit un nouveau type de laser à fibre avec un milieu actif liquide dans la fibre a été développé (développé),combinant les avantages d'un laser liquide pour la commodité du refroidissement et d'un laser à fibre pour la combinaison de boîtiers émetteurs.
Les principaux avantages des lasers à fibre, à l'état solide et à liquide sont leur compacité, la possibilité d'une augmentation de puissance par lots et la facilité d'intégration dans différentes classes d'armes. Tout cela est différent du laser BLK "Peresvet", qui a été clairement développé non pas comme un module universel, mais comme une solution faite "avec un seul but, selon un concept unique". Par conséquent, la probabilité de mise en œuvre de BLK "Peresvet" dans la version n ° 1 basée sur des lasers à fibre, à l'état solide et à liquide peut être estimée comme faible.
BLK "Peresvet". Numéro d'exécution 2. Lasers gaz-dynamiques et chimiques
Les lasers dynamiques à gaz et chimiques peuvent être considérés comme une solution dépassée. Leur principal inconvénient est la nécessité d'un grand nombre de composants consommables nécessaires au maintien de la réaction, ce qui garantit la réception du rayonnement laser. Néanmoins, ce sont les lasers chimiques qui ont été les plus développés dans le développement des années 70-80 du XXe siècle.
Apparemment, pour la première fois, des puissances de rayonnement continu de plus de 1 mégawatt ont été obtenues en URSS et aux États-Unis sur des lasers à gaz dynamique, dont le fonctionnement est basé sur le refroidissement adiabatique de masses de gaz chauffées se déplaçant à une vitesse supersonique.
En URSS, depuis le milieu des années 70 du XXe siècle, un complexe laser aéroporté A-60 a été développé sur la base de l'avion Il-76MD, vraisemblablement armé d'un laser RD0600 ou de son analogue. Initialement, le complexe était destiné à lutter contre les ballons dérivants automatiques. Un laser CO à gaz dynamique continu d'une classe de mégawatts développé par le bureau de conception de Khimavtomatika (KBKhA) devait être installé en tant qu'arme. Dans le cadre des tests, une famille de modèles de banc GDT a été créée avec une puissance de rayonnement de 10 à 600 kW. Les inconvénients du GDT sont la longue longueur d'onde de rayonnement de 10,6 μm, ce qui assure une divergence de diffraction élevée du faisceau laser.
Complexe A-60 et GDL RD0600 développés par KBKhA.
Des puissances de rayonnement encore plus élevées ont été obtenues avec des lasers chimiques à base de fluorure de deutérium et avec des lasers à oxygène-iode (iode) (COIL). En particulier, dans le cadre du programme Strategic Defence Initiative (SDI) aux Etats-Unis, un laser chimique à base de fluorure de deutérium d'une puissance de plusieurs mégawatts a été créé; dans le cadre du US National Missile Defense Program (NMD), le complexe aéronautique Boeing ABL (AirBorne Laser) avec un laser oxygène-iode d'une puissance de l'ordre de 1 mégawatt.
VNIIEF a créé et testé le laser chimique pulsé le plus puissant au monde sur la réaction du fluor avec l'hydrogène (deutérium), développé un laser pulsé de manière répétitive avec une énergie de rayonnement de plusieurs kJ par impulsion, un taux de répétition des impulsions de 1 à 4 Hz et une divergence de rayonnement proche de la limite de diffraction et une efficacité d'environ 70% (la plus élevée obtenue pour les lasers).
Dans la période de 1985 à 2005. des lasers ont été développés sur la réaction non en chaîne du fluor avec l'hydrogène (deutérium), où l'hexafluorure de soufre SF6, se dissociant dans une décharge électrique (laser de photodissociation?) a été utilisé comme substance contenant du fluor. Pour garantir un fonctionnement sûr et à long terme du laser en mode pulsé de manière répétitive, des installations avec un cycle fermé de changement du mélange de travail ont été créées. La possibilité d'obtenir une divergence de rayonnement proche de la limite de diffraction, une fréquence de répétition des impulsions jusqu'à 1200 Hz et une puissance de rayonnement moyenne de plusieurs centaines de watts est obtenue dans un laser à décharge électrique basé sur une réaction chimique sans chaîne.
Boeing ABL.
Schéma fonctionnel d'un COIL chimique et d'un COIL chimique continu d'une puissance de 15 kW fabriqués par Laser Systems.
Les lasers gaz-dynamiques et chimiques présentent un inconvénient important, dans la plupart des solutions il est nécessaire d'assurer le réapprovisionnement du stock de "munitions", souvent constitué de composants coûteux et toxiques. Il est également nécessaire de nettoyer les gaz d'échappement résultant du fonctionnement du laser. En général, il est difficile de qualifier les lasers à gaz dynamique et chimiques de solution efficace, raison pour laquelle la plupart des pays sont passés au développement de lasers à fibre, à l'état solide et à liquide.
Si nous parlons d'un laser basé sur la réaction non en chaîne du fluor avec le deutérium, se dissociant dans une décharge électrique, avec un cycle fermé de changement du mélange de travail, alors en 2005 des puissances d'environ 100 kW ont été obtenues, il est peu probable que pendant ce temps elles puissent être portées à un niveau de mégawatt.
En ce qui concerne le Peresvet BLK, la question de l'installation d'un laser gaz-dynamique et chimique dessus est assez controversée. D'une part, la Russie a encore des développements significatifs dans ces lasers. Des informations sont apparues sur Internet sur le développement d'une version améliorée du complexe aéronautique A 60 - A 60M avec un laser de 1 MW. On parle également de la mise en place du complexe «Peresvet» sur un porte-avions », qui peut être le deuxième côté de la même médaille. C'est-à-dire qu'au début, ils auraient pu créer un complexe terrestre plus puissant basé sur un laser à dynamique gazeuse ou chimique, et maintenant, en suivant les sentiers battus, l'installer sur un porte-avions.
La création de "Peresvet" a été réalisée par des spécialistes du centre nucléaire de Sarov, au Centre nucléaire fédéral russe - Institut panrusse de recherche en physique expérimentale (RFNC-VNIIEF), à l'Institut déjà mentionné de recherche en physique des lasers, qui, entre autres, développe des lasers à gaz dynamique et à oxygène-iode …
D'un autre côté, quoi qu'on en dise, les lasers à gaz dynamique et chimiques sont des solutions techniques dépassées. En outre, des informations circulent activement sur la présence d'une source d'énergie nucléaire dans le Peresvet BLK pour alimenter le laser, et à Sarov, ils sont plus engagés dans la création des dernières technologies de rupture, souvent associées à l'énergie nucléaire.
Sur la base de ce qui précède, on peut supposer que la probabilité de mise en œuvre du Peresvet BLK dans l'exécution n ° 2 sur la base de lasers à gaz dynamique et chimiques peut être estimée comme modérée.
Lasers à pompage nucléaire
À la fin des années 1960, des travaux ont commencé en URSS sur la création de lasers à pompage nucléaire de haute puissance. Dans un premier temps, des spécialistes du VNIIEF, I. A. E. Kurchatov et l'Institut de recherche en physique nucléaire, Université d'État de Moscou. Puis ils ont été rejoints par des scientifiques du MEPhI, du VNIITF, de l'IPPE et d'autres centres. En 1972, le VNIIEF a excité un mélange d'hélium et de xénon avec des fragments de fission d'uranium à l'aide d'un réacteur pulsé VIR 2.
En 1974-1976. des expériences sont en cours au réacteur TIBR-1M, dans lequel la puissance du rayonnement laser était d'environ 1 à 2 kW. En 1975, sur la base du réacteur pulsé VIR-2, une installation laser à deux canaux LUNA-2 a été développée, qui était encore en fonctionnement en 2005, et il est possible qu'elle fonctionne toujours. En 1985, un laser au néon a été pompé pour la première fois au monde dans l'installation LUNA-2M.
Installation LUNA-2M.
Au début des années 1980, les scientifiques du VNIIEF ont développé et fabriqué un module laser à 4 canaux LM-4 pour créer un élément laser nucléaire fonctionnant en mode continu. Le système est excité par un flux neutronique du réacteur BIGR. La durée de la génération est déterminée par la durée de l'impulsion d'irradiation du réacteur. Pour la première fois au monde, le laser cw dans des lasers à pompage nucléaire a été démontré dans la pratique et l'efficacité de la méthode de circulation transversale des gaz a été démontrée. La puissance du rayonnement laser était d'environ 100 W.
Installation LM-4.
En 2001, l'unité LM-4 a été mise à niveau et a reçu la désignation LM-4M / BIGR. Le fonctionnement d'un dispositif laser nucléaire multi-éléments en mode continu a été démontré après 7 ans de conservation de l'installation sans remplacer les éléments optiques et combustibles. L'installation LM-4 peut être considérée comme un prototype de réacteur-laser (RL), possédant toutes ses qualités, à l'exception de la possibilité d'une réaction nucléaire en chaîne auto-entretenue.
En 2007, au lieu du module LM-4, le module laser à huit canaux LM-8 a été mis en service, dans lequel l'ajout séquentiel de quatre et deux canaux laser a été fourni.
Installation LM-8.
Un réacteur laser est un appareil autonome qui combine les fonctions d'un système laser et d'un réacteur nucléaire. La zone active d'un réacteur laser est un ensemble d'un certain nombre de cellules laser placées d'une certaine manière dans une matrice modératrice de neutrons. Le nombre de cellules laser peut aller de centaines à plusieurs milliers. La quantité totale d'uranium varie de 5 à 7 kg à 40 à 70 kg, des dimensions linéaires de 2 à 5 m.
Au VNIIEF, des estimations préliminaires ont été réalisées sur les principaux paramètres énergétiques, nucléaires-physiques, techniques et opérationnels de différentes versions de réacteurs laser d'une puissance laser de 100 kW et plus, fonctionnant à partir de fractions de seconde en mode continu. Nous avons considéré les réacteurs laser avec accumulation de chaleur dans le cœur du réacteur lors des lancements, dont la durée est limitée par l'échauffement admissible du cœur (radar thermo-capacitif) et le radar continu avec évacuation de l'énergie thermique à l'extérieur du cœur.
Capacité thermique RL et RL d'action continue.
Vraisemblablement, un réacteur laser d'une puissance laser de l'ordre de 1 MW devrait contenir environ 3000 cellules laser.
En Russie, des travaux intensifs sur les lasers à pompage nucléaire ont été menés non seulement au VNIIEF, mais également à l'entreprise unitaire d'État fédérale «Centre scientifique d'État de la Fédération de Russie - Institut de physique et de génie électrique nommé d'après A. I. Leipunsky ", comme en témoigne le brevet RU 2502140 pour la création d'une" installation réacteur-laser avec pompage direct par fragments de fission ".
Des spécialistes du Centre national de recherche de la Fédération de Russie IPPE ont mis au point un modèle énergétique d'un système laser-réacteur pulsé - un amplificateur quantique optique à pompage nucléaire (OKUYAN).
Module laser basé sur le réacteur BARS-5 et une cassette de 37 canaux dans le module laser.
OKUYAN basé sur le réacteur BARS-6.
Rappelant la déclaration du vice-ministre russe de la Défense, Yuri Borisov, lors de l'entretien de l'année dernière avec le journal Krasnaya Zvezda («Les systèmes laser sont entrés en service, ce qui permet de désarmer un ennemi potentiel et de frapper tous les objets qui servent de cible au faisceau laser de ce système. Nos scientifiques nucléaires ont appris à concentrer l'énergie, nécessaire pour vaincre les armes correspondantes de l'ennemi pratiquement en quelques instants, en quelques fractions de seconde ), on peut dire que le Peresvet BLK est équipé non pas d'un réacteur nucléaire de petite taille alimentant le laser en électricité, mais d'un réacteur laser, dans lequel l'énergie de fission est directement convertie en rayonnement laser.
Le doute n'est soulevé que par la proposition susmentionnée de placer le Peresvet BLK dans l'avion. Quelle que soit la manière dont vous garantissez la fiabilité de l'avion porteur, il existe toujours un risque d'accident et de crash d'avion avec dispersion ultérieure de matières radioactives. Cependant, il est possible qu'il existe des moyens d'empêcher la propagation de matières radioactives lorsque le support tombe. Oui, et nous avons déjà un réacteur volant dans un missile de croisière, le pétrel.
Sur la base de ce qui précède, on peut supposer que la probabilité de mise en œuvre du Peresvet BLK dans la version n ° 3 basée sur un laser à pompage nucléaire peut être estimée élevée.
On ne sait pas si le laser installé est pulsé ou continu. Dans le second cas, le temps de fonctionnement continu du laser et les pauses qui doivent être effectuées entre les modes de fonctionnement sont discutables. Espérons que le Peresvet BLK dispose d'un réacteur laser continu, dont le temps de fonctionnement est limité uniquement par l'alimentation en liquide de refroidissement, ou non limité si le refroidissement est fourni d'une autre manière.
Dans ce cas, la puissance optique de sortie du Peresvet BLK peut être estimée dans la plage de 1 à 3 MW avec la perspective de passer à 5-10 MW. Il n'est guère possible de frapper une ogive nucléaire même avec un tel laser, mais un avion, y compris un véhicule aérien sans pilote, ou un missile de croisière est tout à fait. Il est également possible d'assurer la destruction de presque tous les engins spatiaux non protégés sur des orbites basses, et éventuellement d'endommager les éléments sensibles des engins spatiaux sur des orbites plus élevées.
Ainsi, la première cible du Peresvet BLK peut être les éléments optiques sensibles des satellites américains d'alerte d'attaque de missiles, qui peuvent agir comme un élément de défense antimissile en cas de frappe surprise de désarmement américaine.
conclusions
Comme nous l'avons dit au début de l'article, il existe un assez grand nombre de façons d'obtenir un rayonnement laser. En plus de ceux discutés ci-dessus, il existe d'autres types de lasers qui peuvent être utilisés efficacement dans les affaires militaires, par exemple un laser à électrons libres, dans lequel il est possible de faire varier la longueur d'onde sur une large gamme jusqu'au rayonnement X doux et qui nécessite juste beaucoup d'énergie électrique produite par un appareil de petite taille. réacteur nucléaire. Un tel laser est activement développé dans l'intérêt de l'US Navy. Cependant, l'utilisation d'un laser à électrons libres dans le Peresvet BLK est peu probable, car à l'heure actuelle, il n'y a pratiquement aucune information sur le développement de lasers de ce type en Russie, mis à part la participation en Russie au programme européen de laser à électrons libres à rayons X.
Il faut comprendre que l'évaluation de la probabilité d'utiliser telle ou telle solution dans le Peresvet BLK est donnée de manière plutôt conditionnelle: la présence de seules informations indirectes obtenues à partir de sources ouvertes ne permet pas de formuler des conclusions avec un haut degré de fiabilité.
Il est possible que la conclusion sur la forte probabilité qu'un laser à pompage nucléaire soit utilisé dans le Peresvet BLK soit en partie faite non seulement sur la base de facteurs objectifs, mais aussi sur le désir latent de l'auteur. Car si un laser à pompage nucléaire d'une puissance de mégawatts ou plus est réellement créé en Russie, cela ouvre des perspectives extrêmement intéressantes pour la création de systèmes d'armes capables de changer radicalement l'apparence du champ de bataille. Mais nous en parlerons dans un autre article.
PS Pour exclure les questions et les différends concernant l'influence de l'atmosphère et du temps sur le fonctionnement des lasers, il est fortement recommandé d'étudier le livre d'AS Boreisho «Puissants lasers chimiques mobiles», au moins le chapitre 6 intitulé «Propagation du rayonnement laser à des distances opérationnelles».
Auteur: Andrey Mitrofanov
