Современные боевые лазеры

Еще два года назад публиковалась новость об успешном испытании лазерной системы ПРО воздушного базирования. Напомню вкратце: самолет американских ВВС Boeing 747 с лазерной установкой на борту уничтожил две ракеты в течение 2 минут после запуска, находясь в десятках километров от мест пуска…

Проверка была проведена на баллистической ракете, оснащенной жидкостным ракетным двигателем и твердотопливной ракете ближнего радиуса действия. Отчасти, из-за шума с этими испытаниями Россия начала пиарить на весь мир свой истребитель пятого поколения, известный как Т-50 или ПАК ФА. А мы вот ваш новый самолет собьем если что!

Мечты о принятии лазеров на вооружение не покидают военных еще с момента появления первых таких устройств более полувека назад. Это, в общем-то, неудивительно с учетом возможности лазеров концентрировать огромную энергию в крохотной точке и доставлять ее к цели на скорости света.

В самом деле, эффектные демонстрации того, как лазерный луч прожигает металл, можно было увидеть уже вскоре. Обычно подопытными выступали бритвенные лезвия Gillette. Однако одно дело рассечь лезвие, в идеальных лабораторных условиях, с расстояния максимум нескольких метров, и совсем другое — сбить в полете самолет или ракету.

До сих пор при всем огромном потенциале лазерного оружия проблемы с энергией, перегревом, наведением и рассеянием луча в атмосфере, хрупкостью и чувствительностью всей системы остаются, в общем-то, нерешенными. При всей распространенности лазеров в промышленности, технике, телекоммуникациях и просто в быту «настоящих» боевых лазеров до сих пор не существует.

Но военные не теряют интереса к этой теме. В 1980-е в СССР и на Западе появились лазерные системы, позволяющие слепить снайперов, летчиков и другой персонал противника. В 1990-х в США появился специально модифицированный под лазерную установку испытательный Boeing 747 (Boeing YAL-1). С 2000-х лазерный луч используется в Ираке и Афганистане для дистанционного подрыва бомб и мин. Продолжаются и работы над «полноценным» боевым лазером, способным сжигать ракеты, технику и личный состав.

Один такой проект — Firestrike реализуется специалистами концерна Northrop Grumman, причем авторы его пошли совершенно другим путем, нежели в предыдущих попытках. Вместо того чтобы сконструировать огромный мощный лазер и затем понемногу решать связанные с ним проблемы, они начали с создания небольшой и надежной системы, чтобы лишь затем подумать над тем, как масштабировать ее до нужных размеров и мощности.

В основе системы лежит щелевой лазер, который отличается компактностью и надежностью: конструкция включает небольшую пластину (например, стеклянную), на поверхность которой нанесен тонкий слой редкоземельного элемента (хрома, например). К системе подается высокочастотный разряд, накачивающий рабочее тело, которое в конечном итоге разряжается монохроматичным лазерным лучом.

Последний герой линейки Firestrike — лазер Gamma размерами с небольшой холодильник и весом 227 кг, способный выдавать стабильный высококачественный луч на протяжении аж 1,5 часов. Мощность его, правда, составляет всего 13,3 КВт, но эту величину конструкторы намерены наращивать: последние тесты подтвердили способность системы вынести и большие нагрузки.

Они включали наведение луча на неподвижно закрепленную внешнюю оболочку от беспилотных самолетов-мишеней BQM-74, испытания проводились на небольших дистанциях, при условиях «симулирующих применение полномасштабного боевого лазера, действующего с расстояния в несколько миль».

В самом деле, конструкция подразумевает соединение нескольких таких базовых модулей Gamms в единую цепь, создающую общий, куда более мощный луч — вплоть до 100 КВт, что считается нижним разумным пределом для настоящего боевого лазера. Такая установка целиком будет весить уже 1,4 т и потребует мегаваттов входящей энергии. Для стационарной установке на борту корабля, на станции ПВО — или для мобильного использования на бронированной платформе — это вполне реалистичные цифры.

Условно боевые лазеры можно разделить на стационарные и мобильные. Последние разработаны в наземном и воздушном исполнении. Во всех случаях используется химический лазер. Для любителей родной русской википедии привожу дословное название: химический кислородно-йодный лазер!

Химический лазер отличается от остальных тем, что возбужденные молекулы рабочего вещества получаются в результате химических реакций. Для военных это означает, что у каждой лазерной установки есть ограниченное количество «выстрелов», по запасу химических реактивов. Более того, после каждого выстрела необходимо прочистить и охладить «реактор» и подготовить новую порцию реагентов.

Иными словами, у лазерной пушки такого типа есть своеобразные «снаряды», время существования луча, или «выстрел», время перезарядки, «износ ствола» и другие недостатки, присущие современной артиллерии. Более того, есть даже систем отвода отработанных газов. Это значит, что с лазерными пушками из научно-фантастических произведений или гиперболоидами инженеров Гариных подобная система не имеет ничего общего. По принципу действия она скорее напоминает традиционную артиллерию с необычным «снарядом» — инфракрасным тепловым лучом.

Да, луч этого лазера находится в инфракрасном диапазоне, не видимом человеческому глазу. Это значит — никаких эффектных красных линий, так эффектно смотревшихся в С&С. Вообще, процесс уничтожения ракет в реальности вышел сложнее, чем в компьютерной игре. В начале на самолет поступает информация о фиксации пуска ракеты по тепловой вспышке при старте. Далее лазерная установка наводит на разгоняющуюся цель лазерный луч малой мощности, как бы «захватывая» цель.

В дальнейшем этот слабый луч «ведет» ракету до ее уничтожения. После захвата три обычных лазера определяют скорость и курс ракеты, а так же получают данные по атмосферным помехам, которые могут повлиять на основной боевой луч. Эффект от конвективных потоков теплого воздуха на солнце видели все? Точно так же можно преломлять и рассеивать лазерный луч. Дальность выстрела планируется установить в 600 км. для ракет с жидкостным двигателем и 300 км. для твердотопливных ракет. Ошибка в расчетах или случайный атмосферный эффект на таких расстояниях могут стоить дорого.

После того, как все эти параметры определены, можно стрелять. В боевом лазере запускается химическая реакция и происходит выстрел, длящийся менее нескольких секунд. И снова никаких эффектных прожиганий и разрезаний. Уничтожение ракеты происходит следующим образом.

Инфракрасное излучение нагревает корпус ракеты. Быстрый нагрев приводит к механическому расширению отдельных элементов этого корпуса, ослаблению креплений и расшатыванию соединений. В конечном итоге ракета разрушается от… трения об воздух на высоких скоростях. Сама, без дальнейшего участия лазера. Т. е. просто ломается в полете, как при заводском браке — не докрутили винт, не подогнали панели и т. п.

Отсюда растут ноги у разной дальности выстрела для ракет с ЖРД и твердотопливных. У последних корпус всегда прочнее, что связано с их более простой и надежной конструкцией. Следовательно, для их разрушения путем ослабления механических соединений необходим более длительный, либо более интенсивный нагрев.

Длительность химическим лазером в условиях полета на самолете (да еще и в военное время) обеспечить нельзя, так что остановились на интенсивности. Из этого так же следует, что уничтожить подобным образом обычную боевую технику или разрушить здание не возможно, нагрев не столь силен на расстояниях в сотни километров, скорость цели небольшая и разрушения от трения не будет. Разве что, можно зажарить одного — двух пехотинцев, едущих на автомобиле типа Humvee.

В общем, до разрезающих всех и вся лучей смерти дело пока не дошло. Этим занимаются люди из другого проекта.

Тактический лазер с дальностью действия в 10−20 км. планируется устанавливать на самолете Lockheed AC-130 Gunship. Это тяжелый самолет… артиллерийской поддержки наземных операций. Летающая артиллерийская батарея, предназначенная для поддержки пехоты в наземных боях, уничтожения транспортных средств и бронетехники, атаки укрепленных позиций и зданий. В Call of Duty: Modern warfare есть миссия, дающая представление о роли таких самолетов. В общем, лазерная пушка здесь будет смотреться уместно.

Гораздо большего успеха добились наземные боевые лазеры. Прежде всего, это тактический высокоэнергетический лазер THEL (Tactical High Energy Laser). Это тоже химический лазер, но уже стационарный, как лазерная туррель из компьютерных игр :) Правда, применение у него противоракетное — сбивать реактивные снаряды, небольшие ракеты и артиллерийские снаряды обычных орудий. Принцип действия тот же — быстрый нагрев вызывает деформацию корпуса, что на высокой скорости приводит к отклонению от цели или уничтожению снаряда.

В 2000 году лазер THEL сумел сбить 28 снарядов, выпущенных из РСЗО Катюша и 5 обычных артиллерийских снарядов. В 2004 году были успешно сбиты все минометные мины, выпущенные по охраняемой установкой территории. Отражались как одиночные минометные выстрелы, так и залповый минометный огонь.

Все это дело разрабатывалось США совместно с Израилем. В последнем установка тестировалось в условиях, приближенных к боевым. Именно по этому в 2000 годах внимание было уделено прежде всего неуправляемым ракетным снарядам от Катюш и минометам. Это самые распространенные и дешевые способы доставки килограммов исламского радикализма на израильские блокпосты. Так же, установка тестировалась на самодельных палестинских ракетах Qassam.

В 2006 году работы по проекту были свернуты в связи с критикой израильских военных. Не смотря на то, что все тесты прошли успешно, в последствии было рекомендовано не принимать установку на вооружение по следующим причинам. Эффективность обеспечивается только против низко-технологичных боеприпасов. Современную крылатую ракету этот лазер не собьет. Артиллерийские снаряды и минометные мины террористы могут легко доработать в кустарных условиях так, чтобы их нельзя было уничтожить подобным способом.

Например… покрасить серебрянкой! Эффективность нагрева в таком случае резко падает и уничтожить ракету уже сложнее. Доработка аэродинамической формы снаряда позволит увеличить воздушные завихрения вокруг корпуса, эффективно рассеивающие тепло. Установка фальш-панелей, отваливающихся при нагреве, на манер панелей шаттлов, так же защитит от перегрева снаряд. В случае с примитивными ракетами так же можно добавить вращение в полете или резко меняющиеся траектории, что так же сделает бессмысленным применение лазера.

Грубо говоря, лазер показал свою эффективность против серийных боеприпасов образца 50-х годов. Учитывая, что боевики на месте не сидят, защиту эти установки скорее всего долго обеспечивать не смогут. Та же участь постигла мобильные установки THEL по тем же причинам. Ну, а для уничтожения живой силы и бронетехники на приемлемых расстояниях химические лазеры не подходят.

Так что, не все так страшно. До гиперболоидов и обелисков Nod еще очень далеко и ближайшее время красивых красных лучей, разрезающих танки, мы не увидим…

Перечень некоторых программ по созданию боевого лазерного оружия:

Airborne Laser (ABL) — лазер: химический, на основе окисления иода. мощность: несколько мегаватт. носитель: самолет Boeing 747-400 °F. статус: постоянные победные реляции

ALL (Airborned Laser Laboratory) — лазер: газодинамический, на основе CO2. мощность: 400 кВт. носитель: самолет Boeing NKC-137. статус: проект прекращен в 1984 г.

MIRACL (Mid Infra-Red Advanced Chemical Laser) — лазер: газодинамический, на основе DF (фторида дейтерия). мощность: 2,2 МВт. в декабре 1997 года проведено испытание в качестве оружия против спутников. используется в гражданском проекте HELLO — High-Energy Laser Light Opportunity.

LATEX (Laser Associe a une Tourelle Experimentale) — 1986 год, попытка создать 10 МВт лазер. Франция.

MAD (Mobile Army Demonstrator) — 1981 год. лазер: газодинамический, на основе DF (фторида дейтерия). мощность: 100 кВт. армия прекратила финансирование, не дождавшись получения обещанной мощности 1,4 МВт.

UNFT (Unified Navy Field Test Program, San Juan Capistrano, California) — 1978 год. лазер: газодинамический, на основе DF (фторида дейтерия). мощность: 400 кВт. на испытаниях был сбит ПТУРС BGM-71 Tow. в 1980 был сбит в полете ВОП UH-1 Cobra.

MTU (Mobile Test Unit) — 1975 год. лазер: газодинамический, на основе CO2. мощность: 30 кВт. носитель: БТР LVTP-7. сообщалось, что на испытаниях были сбиты ПТУРС и вертолет. но результаты испытаний признаны неубедительными.

HELEX (High Energy Laser Experimental) — конец 70-х. попытка создать боевой газодинамический на основе CO2 лазер мощностью в несколько мегаватт на базе шасси танка Leopard 2. ФРГ.

В начале мая 2012 года компания Northrop Grumman провела огневые испытания нового компактного мощного модуля твердотельного лазера, предназначенного для использования в перспективных лазерных пушках. Новый модуль Gamma мощностью 13,3 кВт относится к классу slab laser: мощных твердотельных лазеров с активной средой на основе прозрачной оптической керамики.

Модули Gamma можно соединять вместе для создания мощной лазерной пушки, вроде 105-кВт Joint High Power Solid State Laser на основе модулей FIRESTRIKE, которая была продемонстрирована в 2009 году. По словам представителей Northrop Grumman, благодаря меньшим габаритам и весу новых модулей, лазерная пушка на базе модулей Gamma будет весить всего 226 кг и иметь габариты 58×101×30 см — это размер двух микроволновых печей.

Сочетание хорошей фокусировки пучка на большом расстоянии и высокой яркости луча у цели, делает модуль Gamma высоколетальным оружием. Во время испытаний лазера время его работы доходило до 1,5 часов, при этом мощность и фокусировка пучка превысили требуемые показатели. В ходе тестов новый лазер успешно прожег обшивку мишени BQM-74, имитирующей крылатую ракету.

Модуль Gamma — это не просто демонстратор, а первая попытка создать по-настоящему надежный и пригодный для суровых полевых условий твердотельный боевой лазер. Концепция использования модулей выглядит очень правильной, поскольку позволяет «собирать» лазеры различной мощности и габаритов — в зависимости от платформы.

Так, на корабль можно установить мощную 200-кВт пушку весом в несколько тонн, а на наземную бронемашину — один модуль весом в пару сотен килограмм. Сфокусированный пучок 13,3-кВт лазера способен быстро прожигать тонкий металл, одежду и кожу человека, что делает его весьма опасным оружием. Ну, а 100-кВт лазер может почти мгновенно уничтожить артиллерийский снаряд, управляемую ракету, прожечь дыру в борту лодки или убить человека.