|
Разработка мощных боевых лазеров в США, СССР и России и их перспективы для Воздушно-Космической Обороны (ВКО) страны.Лазеры имеют фантастическое будущее во всех областях науки и техники. Особенно после прорыва русских ученых в последние годы в дисковой геометрии появились перспективы создания мощного, мегаватного (10-40 Мвт) лазерного оружия (ЛО), как основы воздушно-космической обороны (ВКО) страны. Лазер в 25-40 Мвт больше не проблема, залезет даже в пресловутый «Боинг». Важные и основные вехи в истории разработки лазеров и ЛО, открытия и изобретения, проблемы и перспективы на ближайшее будущее – подробно рассмотрены в трех книгах академика РАЕН, д.ф-м.н. В.В.Аполлонова на англ. языке [Apollonov, 2016], а также в серии статей Ботова, Аполлонова и Шаркова, опубликованных в на МаксПарк.ком и в большой газете «Новый Меридиан», а также в их Е-перписки в (смотри список Литературы). Аполлонов и Шарков были моими однокурсниками по НИЯУ МИФИ, и они ярко отобразили два разных подхода и оценки истории ЛО в США и России:
ЛО – это была «Туфта» академиков и военных в СССР и США [Шарков -7. 2015; Botov-2, 2017]; за 30 лет (1960-1990) было истрачено более 200 млрд долл народных денег; 200 лауреатов Государственных и Ленинских премий; более 200 академиков; тысячи орденов, медалий и ученых степеней, - но ЛО нет и не было никогда!
ЛО – Боевые лазеры – это очевидный для сегодняшней армии ассиметричный ответ на превосходство Запада по развитию высокоточного оружия. ЛО сейчас – это одно из самых перспективных и наиболее быстро развивающее оружие в мире! Уже очевидно, что в мире разворачивается «гонка лазерных вооружений», - технологическая гонка[Apollonov, 2016; Аполлонов, 2016, 2015: Ботов, Е-переписка, 2010-2017].
После МИФИ Аполлонов был в течении 30 лет учеником и коллегой Нобелевского лауреата по физики, академика А.М.Прохорова (ФИАН и ИОФАН – Физический институт АН СССР и Институт общей физики АН СССР/ РАН), многие годы он возглавляет отдел «Мощные лазеры», а д.т.н. Шарков был учеником и коллегой академиков В.П.Велихова и Дыхне в Троицком филиале Института атомной энергии им.Курчатова (ТРИНИТИ). Вот пример из их последней переписки [Botov-2, 1917], дискуссии:--
В. Шарков: Виктору Аполлонову - «О лазерной туфте 70-80-х годов и Реальных перспективах Лазерного оружия (ЛО)».
- Витя, прими искреннее уважение к твоей работе по ЛО. Некоторые известные мне твои результаты, например, по зеркалам, способным работать при мегаваттных световых нагрузках, соответствуют мировым уровням технологий или выше оных.
- Однако, ты не станешь отрицать грандиозного провала работ в СССР по созданию «дальнобойных всёсжигающих смертельных лучей» для Проектов «Рейгановских войн»??!! Потрачены десятки миллиардов у.е. на тупую «тепловую дубину» с абсолютным нулём в итоге, кто ответит за туфту? Мы не маршалы ЛО, не отвечаем за стратегию, но думать обязаны. Как так получилось?
- Хочу тебе задать нехороший вопрос, извини, мне важно знать твоё мнение. Именно твой институт – головной по физике и ОПТИКЕ(!!!) лазеров ОБЯЗАН БЫЛ ОБЪЯСНИТЬ ЦКБ и отраслевикам –плазменщикам про возможное и невозможное в мощных лазерах. Эти спецы выбивали себе финансирование побольше и про лазерные параметры типа «когерентность» не парились. А вы с самого начала понимали, что непрерывные газоразрядные СО2 – лазеры абсолютно не перспективны для ЛО по качеству излучения. Но именно этот тип МЛУ с вашего благословения ставили на самолёты, корабли и спутник. Я лично ещё в 1975 году слышал от А.М. Прохорова страшную правду о оптических запретах на МЛУ типа БПГЛ, но моё «плазменное» образование позволило понять эту правду лишь через 15 лет. А вы в ФИАН и ИОФАН знали и продолжали по каким-то политическим и карьерным соображениям участвовать в афере? Почему?
- Полностью согласен с твоим прогнозом развития ЛО на базе «умных лазеров» с тонким управлением их физических параметров. Долой «тепловые дубины», вперёд «лазерные пианино» !!!
С уважением В.Шарков , впервые измеривший число Штреля активных сред газовых лазеров, по сути, запрещающий применение их в ЛО.
В.Шарков применил в этом письме следующие сокращения: МЛУ – Мощная (мегаваттная) Лазерная Установка; БПГЛ – Быстропроточные (преимущественно с плазменной накачкой) Газовые Лазерные установки – самые тупиковые для ЛО.
В.Аполлонов так отвечает Шаркову (через меня): Привет, Николай!Здесь присутствует элемент барства со стороны Виктора. Общение через дупло не эффективно!Но ладно, отвечу через дупло, а так, мой мэйл известен и хорошо работает: [email protected]
1.Спасибо за оценку работ по силовой оптике и силовой адаптивной оптике. Это действительно был прорыв!
2. Теперь о нашей позиции ИОФ РАН, как основной научной силы в области мощных лазеров.
Письмо о ложности пути было написано (в МО Гречко) вместе с А.М. Прохоровым аж в 1973г. Оно было проигнорировано ЕПВ и БВБ. Именно после этого отношения с ними были подпорчены. Господин Письменный взял на себя всю ответственность за успех их пути. И, как всегда, провалился! Он сейчас в Америке доживает свой век. (прим.Ботова: МО – министерство обороны СССР; ЕПВ – акад. Е.П.Велихов: БВБ – Б.В.Бункин, много сделал для оборонки, - смотрите энциклопедию, если что; Письменный – директор ТРИНИТИ).
Именно мы ИОФ РАН были инициаторами в стране, да и в мире тоже, работ по умному (функциональному) воздействию. Сегодня именно оно является определяющим фактором применительно к ЛО и, в основном, базируется на импульсном и И-П режимах. И все потому, что непрерывный режим генерации не имеет перспектив для ЛО.
Препятствие - разрастающийся плазменный экран у мишени. В цехе его можно сдувать с обрабатываемой детали, а в поле это сделать трудно. Именно исходя из этого мы начали работы по цуговым режимам для импульсных систем и по высокочастотному И-П режиму для изначально сделанных непрерывных систем. Короткие импульсы с интервалом между ними достаточным для рекомбинации, возникающей на мишени плазмы, ведут к значительно более высокой эффективности воздействия. Также надо учитывать и времена релаксации в активной среде. Высокочастотный для СО2 - это более 10 кГц, в то же время для НF/DF оптимальный режим начинается с уровня в 100 кГц.
Именно поэтому волоконник - это возврат в неэффективное прошлое. У волокна мала апертура для нужной энергетики в импульсе.
Реализация И-П режима для МВт–ого уровня мощности представляется очень трудной задачей, если иметь ввиду масса - габаритные характеристики системы. Трамвай из генератора и серии усилителей не проходит именно по этой причине. Сегодня твердотельные системы (слэбы и диски) достигли уровня в 5 кг на кВт! И это с учетом питания! Именно такими системами мощностью в 100-150 кВт США собираются оснастить всю авиацию к 2020г.
Но здесь есть две засады.
Первая связана с высокочастотным И-П режимом на высоком уровне
выходной мощности. Это в США не сделано. Вторая засада связана с увеличением выходной мощности до многомегаваттного уровня. В существующих физико-технических подходах к твердотельным системам в США это просто не возможно. Здесь надо побеждать проблему усиленного спонтанного шума (УСИ) в больших размерах активного материала. Путь составления большой системы из маленьких элементов ущербен.
Единственный на сегодня путь - это дисковый лазер большого диаметра, в котором побеждена проблема УСИ. Это в США также не сделано. Мы эти проблемы решили и видим путь создания высокочастотного И-П лазера с выходной средней мощностью в 25-30 МВт. В этом случае все задачи воздушно-космической обороны решаются легко и эффективно!
Вот такой крюк сделала СОИ, начиная с 1983г до наших дней. Именно об
этом уровне мощности говорили Теллер и Рейган в те годы. Но про высокочастотный И-П режим они не понимали тогда.
Так что, дорогой друг, мы об этом думали, знали, предупреждали и делали то, что надо для достижения конечной цели. А деньги, которых в США много, решают многое, но не все! Нужна высокая культура, и она была создана в стране двумя Нобелями (прим.: Н.Г. Басовым и А.М. Прохоровым) и Д.Ф. Устиновым! А г-н. Письменный и всезнающий ЕПВ - это ложная ветвь развития лазерной культуры в стране. Не более! С дружеским приветом В. Аполлонов.
[Ботов, 2010-2017], е-письмо, ноябрь 2016, Виктору Аполлонову:-
Виктор, привет! Ты сопроводил файл книги такими словами в письме: "Оптика является основой мощных и сверхмощных лазеров. В этой науке мы всегда были первыми. Сегодня это важно для многих областей науки, где важен эффективный теплообмен при комнатных температур, так как оптика - вещь очень деликатная! Приоритет здесь наш, безусловно!" Твоя книга дает великолепно всю ретроспективу (историю) твоей лично работы в науке, ретроспективу как создавались новые лазерные технологии в ФИАН и твоем Институте, - и перспективу на будущее.
Так как я не работал в области лазерной науки и техники, то разумеется могу только знакомиться с идеями и научной методологией. Да из твоей книги почитать имена разработчиков. Из приводимых списков литературы нашел, что ты начинал свою карьеру в науке с работы с А.И. Барчуковым, который защитил докторскую в 1974, а ты кандидатскую в 1975. Свои статьи и отчеты Института ты публиковал совместно с Барчуковым, Конюховым, Прохоровым. А докторскую ты защитил в 1982 году. Виктор, так как я знал урмат (уравнения матем физики) почти на отлично, и в 70-х годах три еще раза тщательно занимался "прямыми" и "обратными" задачами, особенно для тепломасс обмена, нагрева, теплопереноса, то три раза возвращался к прочтению первых глав твоей книги. Тому, как ты лично сам или в соавторстве с каким-либо математиком решали краевые задачи. Достал из архива мою рукописную книгу 1977 года (350 стр), это была моя диссертация, которую ведущие спецы в СССР оценили по уровню докторской; в этой книжке несколько глав было посвящено решению задач термодинамики, тепло-масс-обмену. Я больше занимался стохастическими задачами для уравнений в частных производных, "распределенными параметрами", оптимизацией, обратными задачами. Хотел бы почитать твою закрытую докторскою диссертацию, чтобы получше познакомиться с тем как ты решал, какие методы использовал для решения краевых задач, на какие статьи математиков и физиков ты ссылался, и пришлось ли тебе делать "модификацию" известных методов. Понятия "адаптация" и "симуляция" в твоей книги - мне отлично знакомы,- поэтому эти разделы я почитал более подробно... Читая, Виктор, твое письмо, твою книгу и листая мою монографию, я задавался вопросом, а почему собственно ты и твой Институт оказались впереди американцев? Не проиграли ли они вам, вашему Институту, в том числе и в области математико-логических методов? Думаю что да...
Наличие у них в 1960-70-80 годах более мощных компьютеров и больших баз данных, - стимулировало использование конечно-разностных схем/методов для решения систем уравнений в обычных и частных производных, - и этим принижалась роль точных и аппоксимационных аналитических методов решения задач. Особенно в технической физики (лазеры, плазма, радиация- бомбы). Разумеется, физические идеи, технические идеи - твои лично и Института - были главными в обеспечении вашего успеха в остро-конкуретном научном длительном соревновании идей, подходов и технологий!!! Поздравляю тебя от всей души с выходом прекрасной научной книги!!! С искренним уважением, Николай Ботов. MEPhI- MIFI Forever!!!
Аполлонов: «Спасибо, что разобрался и нашел время. Всё так, если чего есть в башке, то это надолго! Оценка ситуации правильная, нечего добавить. Аналитика позволяет много больше для истинного понимания физических процессов. Компьютер замыливает очень многое при проникновении в истину».
Первые 15 лет «лазерной эры» (1960-1975) были насыщены лазерными открытиями и изобретениями. После создания первого лазера, для многих ученых и военных в США и СССР это стало говорить о том, что возможно создать оружие, способное «сжечь» мишень дотла с помощью высоко-энергетического лазерного пучка. Но не существует такого явления, как идеальная разработка, идеальный лазер. Высоко-энергетическая оптика является основой мощных и сверхмощных лазеров. В этой науке российские ученые всегда были первыми. Сегодня только в США могут делать аналогичное. Валерий Лебедев, редактор Альманаха «Лебедь» написал мне 26.07.16 по поводу статьи [Шарков-6, 2016]: «HelloNikolay! В принципе всё подходит. В статье Шаркова о Прохорове говорится о «туфте мощных лазеров». Что они невозможны по техническим причинам. Тем не менее вот уже 3 года, как созданы довольно мощные лазеры на 10 кВт и вот-вот появятся на 100 кВт. Это хватит для разрушения самолетов. Достаточно открыть статью в Вики «Лазерное оружие». Этот вопрос нужно как-то уточнить с автором...» Я прочитал статьи в Википедия «Лазерное оружие» и «Применения лазеров» и нашел их нечеткими, неполными и с ошибками, если сравнивать с работами, приведенными в конце этой статьи в списке Литературы. Поэтому ниже излагаю ряд выписок из писем Аполлонова, его книг и статей, в которых более четко и полно проведена классификация ЛО на тактическое и стратегическое оружие, на физические типы лазерных систем. А также чего добились американцы и чего добились русские?
В.Аполлонов: «СТРАТЕГИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР. В соответствии с простейшими расчетами, такой лазер обязан быть эффективным на расстоянии более чем 1000 км. Для реальных условий Космоса мощность такой системы должна быть порядка 20-30 Мвт. Таким параметрам отвечал бы одно-модульный дисковой лазер, который теоретически был предложен Н.Басовым еще в 1964 году. Одно-модульный, высоко-импульсный (highrep. p-p) дисковый лазер – это единственный способ, чтобы сделать дальнебойную систему. И такая лазерная система будет очень скоро реализована в России. Однако на данный момент, существующие системы ЛО пока только ТАКТИЧЕСКИЕ, и подразделяются по их типам на химические (газовые и жидкостные), твердотельные (т/т) лазерные системы с полупроводниковой (п/п) накачкой, и волоконные.
Верно, что СО2 – лазерная система, основанная на электрическом разряжении, была действительно ложным путем. И мы, А.Прохоров и я, были во многом в этом уверены даже в самом начале лазерной эры.
Химические лазеры (ХЛ): Их преимущество в том, что не нужно создавать громоздкую и тяжелую энергетическую установку для питания лазера – химическая реакция является источником энергии. Основной недостаток состоит в их экологической опасности и громоздкости конструкции. ХЛ типа HF/DFнаиболее перспективные для боевого применения в Космосе. Работа над ХЛ ведется в США с 1970 года. Первая успешная попытка перехвата ракет с летающей лаборатори была в 1983 году. Успешными были и эксперименты на полигоне «Белые пески» в штате Нью-Мехико с использованием лазерного комплекса “MIRACL” мощностью в 2,2 МВт. Целями были спутники США на высоте 400 км и модели российских спутников. Другая важная разработка ЛО в США – это кислородно-йодный лазер. В 2004 году Нортроп Грумман провела первое испытание боевого лазера воздушного базирования. Потом были полномасштабные стрельбовые испытания данного комплекса по воздушным мишеням: в 2007 году на режиме малой мощности и в 2010 году на режиме большой мощности. В США разработано много и других систем.
Твердотельные (т/т) лазеры в США: Сейчас в США на смену ХЛ идут Т/Т лазерные системы с полупроводниковой (п/п) накачкой. На них сейчас делается основная ставка. Они гораздо надежнее, компактнее, проще в обслуживании и безопаснее в эксплуатации. Скоро США приблизятся к значению выходной мощности мобильных комплексов в 500 кВт (то есть 0,5 МВт). Компании TextronandNorthtropGrammanуже приблизились к мощности 105 кВт для тактических т/т лазеров. Мощность лазера – это выделяемая лазером энергия в единицу времени. Военные спецы США рассматривают т/т лазер как один из наиболее перспективных источников излучения для систем ЛО авиационного базирования при борьбе с баллистическими и крылатыми ракетами морского и воздушного базирования, против ПВО противника, и тд. Новые подходы в разработке т/т лазеров в США фирмами Локхид Мартин и Нортроп Грумман являются действительно яркими примерами очень компактных тактических систем. Очень скоро они будут на борту истребителей.
360-градусная лазерная система для истребителей: Оптика, оптическая система вполне возможна. Для высот выше 6-7 км такая система смотрится как очень эффективная.
Волоконные (fiber) т/т лазерные системы и «Слэбы» в США: Современные лидеры среди твердотельных лазеров – дисковые и волоконные. Волоконные лазеры хороши для сбивания дронов, сделанных из пластиковых и текстильных материалов.Но это не эффективно для всего иного, - для летательных аппаратов на основе алюминия и титана. Компания Нортроп Грумман создала лазер мощностью более 100 кВт с высоким качеством пучка, применив набор активных элементов в виде «слэбов». Лазерная система мощностью в несколько Мегаватт на основе «слэбов» малореализуема, так как юстировка и надежность системы является сверхсложной задачей. Волоконные лазеры для этих целей неприемлемы в силу малой площади выходного зрачка волокон. Фирма “Raytheon” сделала ставку на волоконные лазерные системы, то есть на применение тактических маломощных лазеров. 100 киловаттный волоконный лазерный комплекс уже интегрирован с зенитным артеллирийским комплексом и показал высокую эффективность при сбивании дронов (беспилотников) на небольших расстояниях 1,5 – 2,0 км в Персидском заливе. Семь (7) волоконных лазеров мощностью по 15 кВт размещалисьв стволе артиллерийского комплекса, создавая общую мощность в 105 кВт.
Есть только одно невозможное для нынешнего состояния технологии в США - это сделать реальную стратегическую систему с радиусом действия выше 1000 км, - подвижную, мобильную, а не стационарную.
Режимы воздействия на объект: Сегодня в мире активно используются два режима: 1) силовое – прожигается отверстие или отрезается часть конструкции. Но на больших расстояниях тут нужны огромные мощности! -2) «умное» (по терминологии в США), или «функциональное» - достижение тонких эффектов, мешающих противнику выполнить задачу; - ослепление оптико-электронных систем военного оборудования; - организация сбоев в работе электроники бортовых компьюторов и навигационных систем; - оптические помехи в работе операторов и пилотов; - и т.п. Именно это и предлагал академик Прохоров аж в 1973 году!
Космос, Запад и ЛО: В США, Франции, Германии, Израиле, Японии, Китае и Ю. Корее давно уже ведутся работы по созданию эффективного боевого ЛО. Космос, по оценкам американских военных специалистов, является высшим приоритетом и передним рубежом. Он ими рассматривается в качестве потенциального театра военных действий, на котором должно быть обеспечено безоговорочное преимущество США над любым противником.
Россия: - начала заниматься разработками тактического ЛО одновременно с США в 1972 году. Была испытана лазерная установка («пушка»), которая была способна успешно поражать воздушные цели. Летающие лаборатории были созданы в 1977 году («1А»), они поднялись в воздух в 1981 году. В конце 1991 – лаборатория «1А2» [Аполлонов-8, 2015].
Дисковые Лазеры в России: Лазерный активный элемент выполнен в виде диска диаметра более 50 см и с толщиной много меньше его диаметра. Имеет высокоотражающее пократие на одной из сторон. Проблема охлаждения диска нами давно уже решена. Недавно мы нашли решение «грозной проблемы» - подавление УСИ – сброс энергии вдоль диаметра диска. Идея, чтобы преодолеть УСИ-проблему, имела очень сложное, но изысканное решение. Моно-модульный высоко-имульсный Дисковый лазер является единственным способом, чтобы сделать дальнобойную систему. Теперь можно смело представлять себе авиационный носитель с лазерным комплексом мощности 10 Мвт на борту, эффективно решающий задачи лазерной чистки космоса от мусора и задачи ВКО на стратегических расстояниях. И это будет прорыв в решении задач укрепления обороноспособности Государства!
Одно-модульный Дисковый Лазер большого диаметра может и должен быть сделан в ближайшее время, что позволит России вновь занять лидирующую позицию. Такой компактный и легкий лазер, при средней мощности 25 МВт, может быть размещен на борту самолета.
Выводы:
Развитие лазерных технологий является критически важным не только для американцев и всего иного Запада, но и для нас, для России, и даже в большей степени. ЛО усилиями США рано или поздно будет выведено в Космос. Таковы реалии. Россия опережает Америку в разработке Боевых Лазеров. Боевые дисковые лазеры – это очевидный ассиметричный ответ Западу. Будущее – за Дисковыми лазерными системами. России нужно идти своим путем к главной цели – цели надежного обеспечения ВКО страны, не копируя слепо США.
Литература
1.V.V. Apollonov, three books: 1) High-Power Optics (lasers and application); 2) High-Energy Molecular Lasers; and 3) High Power Lasers in Our Life. – Published by Springer in USA and Germany in 2016.
2.Nick Botov, Лазерноеоружие: - Дискуссиядвухученых, АполлоноваиШаркова. – Вэб-ресурс: maxpark.com/community/88/content/5822877; -10.05.2017.
3.NickBotov, Нобелевские лауреаты по физики Н.Г.Басов и А.М.Прохоров, и акад. РАЕН В.В.Аполлонов о Лазерах. – Веб-ресурс: maxpark.com/community/88/ content/5339352; - 14.07.2016.
4.Виктор Аполлонов, Лазерное оружие в США и России. – проблемы и оценки специалистов. - Вэб-ресурсы: maxpark.com/community/88/content/3569584 andmaxpark.com/community/5392/content/3573386; - 12.07.2016.
5.Виктор Аполлонов, Воспоминания об академике А.М.Прохорове к его 100-летию. – Вэб-ресурс: maxpark.com/community/88/content/5339379; -14.07.2016. – Еженедельник «Новый Меридиан», Нью-Йорк, в двух номерах, июль 2016.
6.Виктор Шарков, Сделать бы жизнь с него... (к 100-летию А.М. Прохорова). // Приложение: Н. Ботов, «Прохоров, Басов и Аполлонов: физики, разработчики лазеров»// - Альманах «Лебедь», Е-журнал, №764 от 1 августа 2016.
7.Виктор Шарков, Лазерное оружие – грандиозная «Туфта» академиков и трудовой подвиг ученых, инженеров, рабочих и лейтенантов. – Вэб-ресурс: maxpark.com/community/88/content/ 3567755; - 08.07.2015. – Еженедельник «Новый Меридиан», Нью-Йорк, июль 2015.
8.В. Аполлонов, Лазерное оружие: проблемы и перспективы. – Новый меридиан, Нью-Йорк, №1133 и №1134, 12 и 19 августа 2015.
9.Н.Ботов. – Е-переписка по теме «Лазерное оружие» между Аполлоновым, Ботовым и Шарковым, и редакторами в одах. – архив Ботова, США.
10. «Лазерное оружие» - статья в Википедия.Ру
Резюме: Рассмотрены проблемы, история и достижения в разработке лазерного оружия для военных целей, - СОИ в США и ВКО (воздушно-космической обороны) в России. Сделан вывод, что Россия опережает Америку в разработке боевых лазеров, и что будущее – за дисковыми лазерными системами.
Ключевые Cлова: лазеров, Аполлонов, более, мощности, лазеры, лазер, оружие, системы, Шарков, систем, является, России, Именно, Лазерное, Виктор, очень, лазерные, система, мощных, лазерной.
|
|