Det er en utbredt oppfatning at det beste miljøet for bruk av laservåpen (LW) er verdensrommet. På den ene siden er dette logisk: i verdensrommet kan laserstråling forplante seg praktisk talt uten forstyrrelser forårsaket av atmosfæren, værforhold, naturlige og kunstige hindringer. På den annen side er det faktorer som betydelig kompliserer bruk av laservåpen i verdensrommet.
Funksjoner ved drift av lasere i verdensrommet
Den første hindringen for bruk av høyeffektlasere i verdensrommet er deres effektivitet, som er opptil 50% for de beste produktene, de resterende 50% går til oppvarming av laseren og utstyret rundt.
Selv under forholdene i planetens atmosfære - på land, på vann, under vann og i luften, er det problemer med kjøling av kraftige lasere. Likevel er mulighetene for kjøleutstyr på planeten mye høyere enn i rommet, siden overføring av overflødig varme uten tap av masse i vakuum bare er mulig ved hjelp av elektromagnetisk stråling.
Avkjøling på vann og undervann av LO er lettest å organisere - den kan utføres med sjøvann. På bakken kan du bruke massive radiatorer med varmespredning til atmosfæren. Luftfart kan bruke den møtende luftstrømmen til å kjøle flyet.
I rommet, for fjerning av varme, brukes radiator-kjølere i form av ribberør koblet til sylindriske eller koniske paneler med et kjølevæske som sirkulerer i dem. Med en økning i kraften til laservåpen kan størrelsen og massen til radiator-kjølerne, som er nødvendige for kjøling, øke, dessuten kan massen og spesielt dimensjonene til radiator-kjølerne betydelig overstige massen og dimensjonene til selve laservåpenet.
I den sovjetiske orbitalkamplaseren "Skif", som var planlagt lansert i bane av den supertunge bæreraketten "Energia", skulle en gassdynamisk laser brukes, hvis kjøling mest sannsynlig ville bli utført av utstøting av et arbeidsvæske. I tillegg kunne den begrensede tilførselen av arbeidsvæsken ombord neppe gi mulighet for langsiktig drift av laseren.
Energikilder
Den andre hindringen er behovet for å gi laservåpen en kraftig energikilde. En gassturbin eller en dieselmotor i verdensrommet kan ikke distribueres; de trenger mye drivstoff og enda mer oksidasjonsmiddel, kjemiske lasere med sine begrensede reserver av arbeidsfluid er ikke det beste valget for plassering i rommet. To alternativer gjenstår-å gi strøm til en solid-state / fiber / flytende laser, som solbatterier med bufferakkumulatorer eller kjernekraftverk (NPP) kan brukes til, eller lasere med direkte pumping av kjernefysiske fragmenter (kjernepumpede lasere)) kan bli brukt.
Reaktor-laserkrets
Som en del av arbeidet som ble utført i USA under Boing YAL-1-programmet, skulle en 14 megawatt laser brukes til å ødelegge interkontinentale ballistiske missiler (ICBM) i en avstand på 600 kilometer. Faktisk ble det oppnådd en effekt på omtrent 1 megawatt, mens treningsmål ble truffet i en avstand på omtrent 250 kilometer. Dermed kan en effekt i størrelsesorden 1 megawatt brukes som en base for romlaservåpen, som for eksempel kan operere fra en lav referansebane mot mål på jordoverflaten eller mot relativt fjerne mål i verdensrommet (vi er ikke vurderer et fly designet for belysning »Sensorer).
Med en lasereffektivitet på 50%, for å oppnå 1 MW laserstråling, er det nødvendig å levere 2 MW elektrisk energi til laseren (faktisk mer, siden det fortsatt er nødvendig å sikre drift av tilleggsutstyr og kjøling system). Er det mulig å få slik energi ved å bruke solcellepaneler? For eksempel genererer solcellepaneler installert på den internasjonale romstasjonen (ISS) mellom 84 og 120 kW strøm. Dimensjonene til solcellepanelene som kreves for å oppnå den angitte effekten kan enkelt anslås ut fra fotografiske bilder av ISS. Et design som er i stand til å drive en 1 MW laser, ville være enormt og ville kreve minimal portabilitet.
Du kan betrakte en batterisamling som en strømkilde for en kraftig laser på mobilbærere (uansett vil det være nødvendig som en buffer for solbatterier). Energitettheten til litiumbatterier kan nå 300 W * t / kg, det vil si for å gi en 1 MW laser med en effektivitet på 50%, er det nødvendig med batterier som veier ca 7 tonn for 1 times kontinuerlig drift med elektrisitet. Det virker ikke så mye? Men tatt i betraktning behovet for å legge ned støttestrukturer, medfølgende elektronikk, enheter for å opprettholde batteriets temperaturregime, vil bufferbatteriets masse være omtrent 14-15 tonn. I tillegg vil det være problemer med drift av batterier under ekstreme temperaturer og romvakuum - en betydelig del av energien vil bli "forbrukt" for å sikre batteriets levetid. Verst av alt kan svikt i én battericelle føre til svikt, eller til og med en eksplosjon, av hele batteriet, sammen med laseren og bærerommet.
Bruken av mer pålitelige energilagringsenheter, praktisk sett fra driften i rommet, vil mest sannsynlig føre til en enda større økning i massen og dimensjonene til strukturen på grunn av deres lavere energitetthet i form av W * h / kg.
Likevel, hvis vi ikke stiller krav til laservåpen for mange timers arbeid, men bruker LR til å løse spesielle problemer som oppstår en gang i flere dager og krever en laseroperasjonstid på ikke mer enn fem minutter, vil dette medføre en tilsvarende forenkling av batteriet …. Batteriene kan lades opp fra solcellepaneler, hvis størrelse vil være en av faktorene som begrenser hyppigheten av bruk av laservåpen
En mer radikal løsning er å bruke et atomkraftverk. For tiden bruker romfartøyer radioisotop termoelektriske generatorer (RTG). Fordelen deres er den relative enkelheten i designet, ulempen er lav elektrisk effekt, som i beste fall er flere hundre watt.
I USA testes en prototype av den lovende Kilopower RTG, der Uran-235 brukes som drivstoff, natriumvarmerør brukes til å fjerne varme, og varme omdannes til elektrisitet ved hjelp av en Stirling-motor. I prototypen til Kilopower -reaktoren med en kapasitet på 1 kilowatt er det oppnådd en ganske høy effektivitet på omtrent 30% Den siste prøven av Kilopower -atomreaktoren skal kontinuerlig produsere 10 kilowatt elektrisitet i 10 år.
Strømforsyningskretsen til LR med en eller to kilopower reaktorer og en bufferenergilagringsenhet kan allerede være i drift, og gir periodisk drift av en 1 MW laser i kampmodus i omtrent fem minutter, en gang i flere dager, gjennom et bufferbatteri
I Russland blir det opprettet et atomkraftverk med en elektrisk kraft på omtrent 1 MW for en transport- og kraftmodul (TEM), samt termiske utslipp av atomkraftverk basert på Hercules-prosjektet med en elektrisk kraft på 5-10 MW. Kjernekraftverk av denne typen kan levere strøm til laservåpen som allerede er uten mellomledd i form av bufferbatterier, men opprettelsen står overfor store problemer, noe som ikke er overraskende i prinsippet, gitt nyheten i tekniske løsninger, detaljene i driftsmiljø og umuligheten av å gjennomføre intensive tester. Romkjernekraftverk er et tema for et eget materiale, som vi definitivt kommer tilbake til.
Som i tilfellet med kjøling av et kraftig laservåpen, legger bruk av et atomkraftverk av en eller annen type også til grunn økte kjølekrav. Kjøleskap-radiatorer er en av de mest betydningsfulle når det gjelder masse og dimensjoner, elementer i et kraftverk, andelen av massen, avhengig av atomkraftverkets type og kraft, kan variere fra 30% til 70%.
Kravene til kjøling kan reduseres ved å redusere frekvensen og varigheten til laservåpenet, og ved å bruke relativt lav effekt RTG-type NPPer, lade bufferenergilagringen opp
Spesielt bemerkelsesverdig er plasseringen av kjernepumpede lasere i bane, som ikke krever eksterne strømkilder, siden laseren pumpes direkte av produktene fra en atomreaksjon. På den ene siden vil atompumpede lasere også kreve massive kjølesystemer, på den annen side kan opplegget for direkte konvertering av kjernekraft til laserstråling være enklere enn med en mellomliggende omdannelse av varme som frigjøres av en atomreaktor til elektrisk energi, som vil medføre en tilsvarende reduksjon i størrelse og vekt.
Dermed kompliserer fraværet av en atmosfære som forhindrer forplantning av laserstråling på jorden betydelig utformingen av romlaservåpen, først og fremst når det gjelder kjølesystemer. Å forsyne romlaservåpen med elektrisitet er ikke mye mindre et problem.
Det kan antas at i det første stadiet, omtrent på trettiårene av XXI århundre, vil et laservåpen dukke opp i rommet, i stand til å fungere i en begrenset periode - i størrelsesorden flere minutter, med behov for senere ladning av energi lagringsenheter i en tilstrekkelig lang periode på flere dager
På kort sikt er det derfor ikke nødvendig å snakke om noen massiv bruk av laservåpen "mot hundrevis av ballistiske missiler". Laservåpen med avanserte muligheter vil vises ikke tidligere enn at atomkraftverk i megawatt -klassen vil bli opprettet og testet. Og kostnaden for romfartøyer i denne klassen er vanskelig å forutsi. I tillegg, hvis vi snakker om militære operasjoner i verdensrommet, så er det tekniske og taktiske løsninger som i stor grad kan redusere effektiviteten til laservåpen i verdensrommet.
Likevel kan laservåpen, selv de begrensede når det gjelder kontinuerlig driftstid og bruksfrekvens, bli et viktig verktøy for krigføring i og fra verdensrommet.
