XX 세기의 50-x-60-s에서 실제 레이저를 만들면 레이저 무기에 대한 주제가 다시 제기되었습니다. 수십 년 동안, 그것은 과학 소설 영화의 필수 불가결 한 속성이되었습니다. 진정한 성공은 훨씬 더 겸손했습니다. 예, 레이저는 정찰 및 표적 지정 시스템에서 중요한 틈새를 차지했으며 산업계에서 널리 사용되었지만 그 힘은 여전히 파괴 수단으로 사용하기에는 충분하지 못했으며 무게와 크기 특성은 받아 들일 수 없습니다. 레이저 기술은 어떻게 진화 했습니까? 이제 군용으로 사용할 준비가 되셨습니까?
최초의 활성 레이저는 1960 년에 만들어졌습니다. 그것은 펄싱 된 고체 상태의 루비 레이저였습니다. 창작 당시 최고의 기술이었습니다. 요즘, 그러한 레이저는 집에서 조립할 수 있으며 펄스 에너지는 100 j에 도달 할 수 있습니다.
첫 번째 인공 루비 레이저의 다이어그램
5 j 펄스 에너지와이 레이저의 7 개 펄스를 촬영 한 자체 제작 인공 루비 레이저, @ LaserBuilder에서 제작 한 레이저, 100 j까지의 펄스 에너지로 비슷한 레이저를 만들 계획입니다
질소 레이저는 구현하기가 더 간단하고 복잡한 제품을 구입할 필요가 없으며 대기에 포함 된 질소에서도 작동 할 수 있습니다. 직선형 암으로 집에서 쉽게 조립할 수 있습니다.
Jarrod Kinsey가 만든 수제 질소 레이저
질소 레이저의 자기 조립 및 시연 과정
첫 번째 레이저를 제작 한 이후로 레이저 복사를 생성하는 방법은 매우 많았습니다. 고체 레이저, 가스 레이저, 염료 레이저, 자유 전자 레이저, 파이버 레이저, 반도체 및 기타 레이저가 있습니다. 또한 레이저는 여기 모드가 다릅니다. 예를 들어, 다양한 설계의 가스 레이저에서, 활성 매체의 여기는 광학 방사, 전류 방출, 화학 반응, 핵 펌핑, 열 펌핑 (가스 동적 레이저, GDL)에 의해 수행 될 수있다. 반도체 레이저의 출현으로 DPSS (Diode-pumped solid-state laser) 다이오드 펌핑 레이저가 생겨났습니다.
다양한 레이저 설계로 연 X 선에서부터 적외선에 이르기까지 다양한 파장의 방사선을 얻을 수 있습니다. 경질 X 선 및 감마선을 방출하는 레이저가 개발 중입니다. 이를 통해 문제를 해결할 때 레이저를 선택할 수 있습니다. 군대 사용과 관련하여 이것은 행성의 대기에 의해 최소한으로 흡수되는 파장의 복사로 레이저를 선택할 가능성을 의미합니다.
첫 번째 프로토 타입의 개발 이후, 힘이 지속적으로 증가하고 무게와 크기 특성 및 레이저의 효율이 향상되었습니다. 이것은 레이저 다이오드의 예에서 분명히 볼 수 있습니다. 지난 세기의 90-ies에서는 2-5 mW의 출력을 가진 레이저 포인터가 출시되었습니다. W. 러시아에서는 공개 시장에서 광섬유 출력, 광학 파워 2005 W를 갖춘 적외선 레이저 다이오드 모듈이 있습니다.
광 파워 7 W, 파장 445 nm의 레이저 포인터
무어의 법칙에 따라 레이저 다이오드의 출력 증가율은 프로세서의 처리 능력 증가율과 비슷합니다. 물론 레이저 다이오드는 전투 레이저를 만드는 데 적합하지 않지만 효율적인 고체 레이저 및 광섬유 레이저를 펌핑하는 데 사용됩니다. 레이저 다이오드의 경우, 전기 에너지를 광 에너지로 변환하는 효율은 50 %를 초과 할 수 있으므로 이론적으로 80 %를 초과하는 효율을 얻을 수 있습니다. 고효율은 전원 공급 장치 요구 사항을 줄여 줄뿐만 아니라 레이저 장비의 냉각을 단순화합니다.
레이저의 중요한 요소는 빔 집속 시스템입니다. 타겟의 스팟 영역이 작을수록 손상을 허용하는 파워 밀도가 높아집니다. 복잡한 광학 시스템의 개발 및 새로운 고온 광학 재료의 출현으로 고 효율적인 포커싱 시스템을 만들 수 있습니다. 미국의 실험용 전투 레이저 HEL에 초점을 맞추고 타겟팅하는 시스템에는 127 거울, 렌즈 및 빛 필터가 포함됩니다.
레이저 무기를 만들 가능성을 제공하는 또 다른 중요한 구성 요소는 대상을 대상으로 빔을 지정하고 유지하는 시스템 개발입니다. "순간"샷으로 목표를 맞추려면 초당 기가 와트의 전력이 필요하지만 모바일 섀시에서 그러한 레이저와 전원을 생성하는 것은 먼 미래의 문제입니다. 따라서 수백 킬로와트의 레이저 (수십 메가 와트)를 가진 타겟을 파괴하려면 일정 시간 (수 초에서 수십 초) 동안 타겟에 레이저 방사 지점을 유지해야합니다. 이를 위해서는 안내 시스템에 따라 타겟에 레이저 빔을 추적 할 수있는 고정밀 고속 드라이브가 필요합니다.
장거리에서 발사 할 때 유도 시스템은 여러 가지 목적의 여러 레이저가 유도 시스템에 사용될 수있는 대기에 의한 왜곡을 보완해야 목표물에 대한 주요 "전투"레이저를 정확하게 타겟팅 할 수 있습니다.
어떤 레이저가 군비 분야에서 우선 개발을 받았습니까? 강력한 광 소스의 부재로 인해, 이들은 주로 가스 역학 및 화학 레이저였습니다.
20 세기 말에 여론은 미국의 전략적 방위 구상 (PIO) 프로그램을 자극했습니다. 이 프로그램 하에서, 지상과 우주에 레이저 무기를 배치하는 것은 소련 대륙간 탄도 미사일 (ICBM)을 파괴하기로되어 있었다. 궤도에 배치하기 위해 X-ray 범위에서 방사하는 핵 펌핑 레이저 또는 최대 20 메가 와트의 화학 레이저를 사용했습니다.
PIO 프로그램은 수많은 기술적 어려움에 직면 해 종결되었습니다. 동시에, 프로그램의 프레임 워크 내에서 수행 된 일부 연구는 충분히 강력한 레이저를 얻을 수있었습니다. 1985에서는 2,2 메가 와트 출력의 중수소 불소 레이저가 레이저로부터 1 킬로미터에 고정 된 액체 탄도 미사일을 파괴했습니다. 로켓의 선체 벽에 12 초 노출되었을 때, 그들은 힘을 잃었고 내부 압력에 의해 파괴되었습니다.
소련에서는 전투 용 레이저도 개발되었습니다. 20 세기의 80 년대에, 100 kW 파워를 가진 기체 역학 레이저로 Skif 궤도 플랫폼을 만드는 작업이 수행되었습니다. Skif-DM 질량 차원 모델 (Polyus 우주선)은 1987 년에 지구 궤도에 놓 였지만 많은 오류로 인해 계산 된 궤도에 도달하지 못하고 태평양의 탄도 궤도를 따라 쇄도했다. 소련 사회주의 연방 공화국의 붕괴는 이와 유사한 프로젝트를 끝장 내었다.
초대형 발사체 Energia의 Polyus (Skif-DM) 우주선
레이저 무기에 대한 대규모 연구는 Terra 프로그램에 따라 소련에서 수행되었습니다. 고출력 Terra 레이저 무기를 기반으로 한 방사능 파괴 요소를 지닌 지대공 미사일 및 우주 공간 방어 시스템의 프로그램은 1965에서 1992까지 구현되었다. 개방형 데이터에 따르면 기체 역학 레이저, 고체 상태 레이저, 폭발성 요오드 광 분리 및 기타 유형이이 프로그램에서 개발되었다 레이저.
Terra-4 단지의 AZh-5T 및 AZh-3T 레이저
또한 20 세기의 70 중반부 인 소련에서는 일 60MD 항공기를 기반으로 A-76 공수 레이저 기반 복합체가 개발되었습니다. 처음에는 단지는 자동 표류 풍선과 싸우기 위해 고안되었습니다. Khimavtomatika 디자인 국 (KBKHA)에 의해 개발 된 연속 가스 - 동적 메가 와트 급 CO 레이저는 무기로 설치되어야했다.
테스트의 일환으로 GDL 벤치 샘플 제품군이 10에서 600 kW까지의 복사 전력으로 생성되었습니다. A-60 복합체를 시험 할 때, 100 kW의 힘을 가진 레이저가 그것에 설치되었다고 추측 할 수있다.
30-40 km의 고도와 La-17 표적에 위치한 성층권 풍선에서 레이저 시스템을 테스트하여 수십 회 비행을 수행했습니다. 소식통에 따르면, A-60 항공기 단지는 Terra-3 프로그램에 따라 항공 레이저 미사일 방어 부품으로 제작 된 것으로 나타났습니다.
공수 레이저 복합체 A-60
2 월에 2010은 PS-76А-90 엔진을 장착 한 IL-90MD-76А 플랫폼에서 공중 레이저 무기에 대한 작업 재개에 관해 언론에서 보도되었습니다. 우려 VKO "Almaz - Antey", TANTK는 GM의 이름을 따서 명명했다. Voronezh에있는 Beriev와 Khimpromavtomatika 기업은 "비행기, 인공위성 및 탄도 미사일을 태울 수있는 레이저"로 항공 단지를 만드는 임무를 부여 받았다. 이 목적으로 다시 장착 된 Il-76MD-90А 항공기는 10 월 2014에서 첫 비행을했으며 11 월 24 2014은 Taganrog에 도착하여 레이저 복합 단지를 설치했습니다. 차량의 완성과 지상 테스트는 2 년간 지속되었으며, 4의 2016에서 A-60의 후속 항공기 테스트가 시작되었다는 메시지가 미디어에 전달되었습니다. 유리 보리 소프 (Yuri Borisov) 러시아 국방 차관보는 "비행 실험은 계속 진행되며 그 결과에 따라 결정의 정확성이 확인된다"고 전했다.
어떤 유형의 레이저가 현재 군용 애플리케이션에 가장 유망한가? 가스 역학 및 화학 레이저의 모든 장점으로 인해 소모성 부품의 필요성, 시동 관성 (최대 1 분의 데이터에 따라), 상당한 열 발생, 큰 치수, 활성 매체의 사용 된 구성 요소의 출력 등 중요한 단점이 있습니다. 이러한 레이저는 대형 캐리어에만 배치 할 수 있습니다.
현재 고체 상태 및 광섬유 레이저는 가장 큰 잠재력을 가지고 있으며, 작동을 위해서는 충분한 전력의 전력을 공급하는 것만으로 충분합니다. 미국 해군은 자유 전자 레이저 기술을 적극적으로 연구하고 있습니다. 파이버 레이저의 중요한 장점은 확장 성, 즉 더 많은 전력을 위해 다중 모듈을 결합 할 수있는 능력. 역 확장 성도 중요합니다 .300 kW의 힘을 가진 고체 상태의 레이저가 생성되면, 예를 들어 30 kW의 힘을 가진 더 적은 차원의 레이저가 생성 될 수 있습니다.
러시아의 광섬유 및 고체 레이저의 상황은 어떻습니까? 레이저의 개발과 창조에있어서 소련의 과학은 세계에서 가장 발전했다. 불행히도, 소련의 붕괴로 모든 것이 바뀌었다. IPG Photonics 광섬유 레이저의 개발 및 생산을위한 세계 최대 규모의 회사 중 하나는 러시아 회사 NTO IRE-Polyus를 기반으로 러시아 출신 인 V. P. Gapontsev에 의해 설립되었습니다. 현재 모회사 인 IPG Photonics는 미국에 등록되어 있습니다. IPG Photonics의 가장 큰 생산 현장 중 하나가 러시아 (Fryazino, 모스크바 지역)에 위치하고 있다는 사실에도 불구하고이 회사는 미국 법률에 따라 운영되며 러시아는 러시아에 부과 된 제재를 준수해야한다는 등 러시아 군대에 레이저를 사용할 수 없습니다.
그러나 IPG Photonics에서 생산되는 파이버 레이저의 성능은 매우 높습니다. IPG 연속 고출력 광섬유 레이저는 1 kW에서 500 kW까지의 전력 범위와 넓은 범위의 파장을 가지며, 전기 에너지를 광 에너지로 변환하는 효율은 50 %에 이릅니다. IPG 광섬유 레이저의 발산 매개 변수는 다른 고출력 레이저의 발산 매개 변수를 훨씬 초과합니다.
광섬유 YLS 레이저 파워 100 kW, IPG Photonics 제조, 요청시 500 kW까지 사용 가능
러시아의 현대적인 고출력 광섬유 및 솔리드 스테이트 레이저 제조업체 및 제조업체가 있습니까? 상업적 패턴으로 판단하면 안된다.
산업 부문의 국내 제조업체는 최대 수십 kW의 가스 레이저를 제공합니다. 예를 들어 2001의 레이저 시스템 회사는이 유형의 고출력 레이저 방사의 가장 유망한 소형 자율 소스 인 10 %를 초과하는 화학 효율로 32 kW 산소 요오드 레이저를 제공했습니다. 이론적으로 산소 요오드 레이저는 최대 1 메가 와트의 전력에 도달 할 수 있습니다.
동시에 레이저 공정의 물리학에 대한 깊은 이해를 바탕으로 국내 과학자들이 고출력 레이저를 만드는 다른 방향으로 돌파구를 만들었다는 사실을 완전히 배제하는 것은 불가능합니다.
2018에서 블라디미르 푸틴 러시아 대통령은 대포 미사일 방어 문제를 해결하고 적의 인공위성을 물리 치기 위해 설계된 Peresvet 레이저 단지를 발표했다. Peresvet 복합체의 데이터는 사용 된 레이저의 유형 (레이저?) 및 광 출력을 포함하여 분류됩니다.
이 콤플렉스에 설치하기 가장 적합한 후보는 가스 동적 레이저이며, A-60 프로그램을 위해 개발 된 레이저의 자손이라고 가정 할 수 있습니다. 이 경우 Peresvet 레이저의 광 출력은 최대 200 메가 와트의 낙관적 시나리오에서 400-1 킬로와트가 될 수 있습니다. 또 다른 후보로, 이전에 언급 된 산소 - 요오드 레이저가 고려 될 수있다.
우리가이 작업을 계속하면 Peresvet 복합 단지의 기내에서 디젤 또는 가솔린 전류 발전기, 압축기, 화학 성분 저장실, 냉각 시스템과 레이저, 레이저 빔 유도 시스템이 위치합니다. 가시적 인 레이더 또는 OLS 탐지 대상은 없습니다. 외부 대상을 의미합니다.
레이저 복합체 "Peresvet"
어쨌든, 이러한 가정은 국내 개발자가 근본적으로 새로운 레이저를 만들 가능성과 관련하여, 그리고 Peresvet 컴플렉스의 광 출력에 대한 신뢰할 수있는 정보가없는 경우에 거짓으로 판명 될 수 있습니다. 특히 언론에서는 에너지 원으로서 Peresvet 단지에 소형 원자로가 있음에 대한 정보가 급증했습니다. 이것이 사실이라면 콤플렉스의 구성과 가능한 특성이 완전히 다를 수 있습니다.
파괴 수단으로 군사 목적으로 효과적으로 사용될 수 있도록 레이저에는 어떤 힘이 필요합니까? 이것은 주로 의도 된 사용 범위와 목표물의 성격, 그리고 그들의 패배 방법에 달려 있습니다.
온보드 자기 방위 단지 "Vitebsk"의 일부로 활성 재밍 스테이션 L-370-3С가 있습니다. 그것은 적외선 레이저 방사를 블라인드함으로써 열적 귀환 머리로 적의 미사일을 공격하는 것을 방해합니다. L-370-3С 능동 재밍 스테이션의 크기를 고려하면 레이저 이미 터의 출력은 최대 수십 와트입니다. 이것은 로켓의 열 귀환 머리를 파괴하기에 충분하지 않지만 일시적인 눈을 멀게하기에 충분합니다.
기지국 활성 간섭 L-370-3С
60 kW의 레이저 출력으로 A-100 복합체를 시험하는 동안 제트기의 아날로그를 나타내는 L-17 표적이 타격을 받았다. 피해 범위는 알 수 없으며 5-10 km 정도라고 가정 할 수 있습니다.
외국 레이저 복합체의 시험 예 :
미국 공수 레이저 복합 단지 인 Boeing YAL-1의 시험 중에 탄도 미사일이 파괴되었습니다. 액체 추진 로켓 엔진, 두 번째 고체 추진제, 시험 발사 범위를 가진 하나의 표적 미사일은 약 100 km였다.
Schrobenhausen의 시험장에서 Rheinmetall은 20 초의 거리에서 무인 공중 차량 (UAV)을 파괴하는 500 kW 레이저 시설을 테스트했습니다.
5 kW가 장착 된 모바일 고 에너지 레이저 (Mobile High-Energy Laser, MEHEL)를 장착 한 미 육군 Stryker 장갑 전투 차량이 독일의 Grafenwehr 훈련장 (바이에른)에서 작은 무인 정찰기를 쳤습니다.
100 시험보다 많은 기간 동안, 2014의 이스라엘 레이저 Keren Barzel 미사일 방어 시스템은 90 테스트보다 많은 성능 (Proof Of Concept)을 나타내는 목표물 (광산, 조개, UAV)의 100 %를 기록했습니다. 사용 된 레이저의 파워는 수십 킬로와트이다.
미 육군과 함께 "보잉 (Boeing)"이라는 회사는 첨단 전투 레이저 헬 메릴랜드 (HEL MD)를 테스트했습니다. 강한 바람, 비, 안개 등의 악천후에도 불구하고 10-kilowatt 설치는 플로리다의 Eglin 공군 기지에서 여러 항공기 표적을 성공적으로 공격했습니다. "
복합체에 대한 이전 테스트는 뉴 멕시코 주 소재 화이트 샌즈 (White Sands) 소재 2013에서 수행되었습니다. 그런 다음 레이저는 90 모르타르 껍질과 여러 UAV보다 더 많이 충돌합니다. 총 2 번의 테스트에서 HEL MD는 150-mm 모르타르 껍질과 UAV를 포함한 60 공기 표적을 공격했습니다. 이 회사는 50-60 kW 복합 단지의 출력을 높이고 레이저 시스템의 전원 공급 시스템을 개선 할 계획입니다.
배틀 레이저 헬 메릴랜드
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레이저 전투 테스트 MD
위를 기반으로 다음과 같이 가정 할 수 있습니다.
- 1-5 킬로미터의 거리에있는 작은 UAV를 치기 위해서는 2-5 kW의 힘을 가진 레이저가 필요합니다.
- 5-10 킬로미터 거리에 무급 지뢰, 조개 및 고정밀 탄약을 파괴하려면 20-100 kW의 힘을 가진 레이저가 필요합니다.
- 100-500 km 거리에있는 비행기 또는 로켓과 같은 대상을 명중하려면 1-10 MW의 레이저가 필요합니다.
표시된 힘의 레이저는 이미 존재하거나 가까운 미래에 창조 될 것입니다. 가까운 장래에 어떤 유형의 레이저 무기를 공군, 지상군 및 함대우리는이 기사의 계속에서 고려한다.