Станислав Зигуненко - Я познаю мир. Военная техника

Как полагают некоторые эксперты, именно эта система (точнее, ее военный аналог) и имелась в виду, когда шел разговор об "асимметричном ответе". Во всяком случае, когда это очередное "русской чудо" – CO 2–лазер мощностью 1 МВт был продемонстрирован американским конгрессменам, он произвел на них должное впечатление. Ведь даже гражданский аналог способен резать корабельную сталь до 120 мм толщиной на расстоянии в 30 м!

Разрушающее воздействие лазерного излучения основано прежде всего на тепловом нагреве; при этом прожигаются топливные баки ракеты, выходит из строя электроника систем управления. Наносит вред и ударная ("шоковая") волна, которая возникает при попадании на поверхность ракеты импульсного лазерного излучения. Она опять–таки выводит ил строя электронику и системы наведения ракеты, а также может повлечь детонацию взрывчатого вещества в боеголовке.

Применение пассивных мер защиты (зеркальных и поглощающих покрытий, экранов и т. п.) значительно снижает поражающее воздействие излучения низких энергий. Но все "то становится бесполезным при повышении мощности лазерного излучения. Поэтому–то ученые и конструкторы старались увеличить мощность лазерного импульса.

В 1967 году был разработан первый газодинамический лазер, который продемонстрировал возможность использования лазеров как оружия. Основные его элементы: камера сгорания, в которой образуется горячий газ; система сверхзвуковых сопел, после прохождения которых газ, быстро расширяясь, охлаждается, накапливая энергию; оптическая полость, где непосредственно происходит генерация лазерного излучения. В этой полости перпендикулярно потоку газа расположены два плоских зеркала, образующих оптический резонатор.

Запущенный световой луч сначала мечется между двумя зеркалами, постепенно наращивая свою мощь за счет подкачки энергией от горючего газа. Превысив некоторый порог, он высыпается наружу, сметая все на своем пути...

Примерно так же устроены химический и электроразрядный лазеры: в них также через резонатор с большой скоростью прокачивается "возбужденная" рабочая смесь, только источником возбуждения является соответственно химическая реакция или электрический разряд. Наиболее подходящим для поражения боеголовок в космическом пространстве считается химический лазер, использующий реакцию водорода с фтором. Если же в этом лазере вместо водорода использовать его тяжелый изотоп дейтерий, то излучение будет иметь длину волны не 2,7, а 3,8 мкм. Говоря проще, оно попадет в "окно прозрачности" атмосферы (3,6–4,0 мкм) и сможет с наименьшими потерями достигать земной поверхности.

С точки зрения фокусировки луча более предпочтительными являются оптические и ультрафиолетовые лазеры. Наиболее перспективными среди них считаются эксимерные лазеры на молекулах фтористого аргона и фтористого криптона. Такие молекулы–эксимеры могут существовать только в возбужденном состоянии: после излучения световых частиц – фотонов они разрушаются. Излучение этих лазеров находится в диапазоне от 2000 до 3000 ангстрем, и земная атмосфера для него непрозрачна. Поэтому подобные лазеры предполагалось использовать лишь для поражения объектов в космическом пространстве.

Внешним источником энергии для эксимерных лазеров должен был служить электрический разряд, пучок ускоренных электронов, поток нейтронов от ядерного реактора или даже, возможно, от ядерного взрыва.

Самый серьезный недостаток всех газовых приборов – большое выделение тепла в их рабочем объеме. Проще говоря, лазер разогревается настолько, что может сжечь сам себя, а это ограничивает повышение его мощности.

Более перспективным считается лазер на свободных электронах. В нем нет камеры сгорания, и усиление излучения происходит за счет его взаимодействия с пучком электронов, движущимся в периодическом магнитном поле. К тому же частота генерации у лазера на свободных электронах может перестраиваться и широком диапазоне – от миллиметровой до ультрафиолетовой области спектра; защититься от такого излучения гораздо сложнее.

Стремление использовать в лазерном оружии коротковолновое излучение связано с тем, что оно хорошо поглощается любыми материалами. Например, титановое покрытие почти полностью отражает тепловое инфракрасное излучение, но поглощает ультрафиолет.

Особую роль в планах "звездных войн" – именно так по аналогии с известным фильмом американского режиссера Лукасса окрестили журналисты планы военных развернуть боевые действия в космосе – играет проект рентгеновского лазера с накачкой энергией от ядерного взрыва.

Идея использовать рентгеновское и гамма–излучение в лазерах давно привлекает внимание ученых. В науке применение таких лазеров поможет исследователям расшифровать объемную структуру молекул и атомов.

Воздействуя на атомы и их ядра строго дозированными порциями энергии – квантами, – ученые смогут изучать и направленным образом изменять структуру атомных ядер. Тщательно подобрав частоту излучения, можно раскачивать и разрывать определенные связи в ядре и осуществлять таким образом самые невероятные ядерные превращения.

Схема рентгеновского лазера: 1 – следящий телескоп; 2 – кожух; 3 – система наведения и двигательная установка; 4 – лазерные стержни; 5 – ядерная бомба

По всей вероятности, оптические лазеры найдут применение и в хирургии, и в спутниковой связи, и во многих других областях народного хозяйства. Поэтому уже более 20 лет ученые пытаются создать рентгеновский лазер мирного назначения.

Скажем, в 1984 году в США был произведен эксперимент с использованием в качестве источника накачки мощного двухлучевого оптического лазера "Наветт", созданного в Ливерморской национальной лаборатории. Каждый луч лазера имел плотность мощности 5–10 13Вт/см 2при импульсе длительностью 4,5–10 10с.

Проще говоря, в фокусе лазера помещалась мишень – тончайшая пленка размером 0,1x1,1 см из селена или иттрия. Так вот, луч такой мощности полностью испарял мишень, создавая плазму из ионов этих металлов.

Дальнейшее существенное уменьшение длины волны (а оно необходимо, чтобы пучок излучения меньше расходился в стороны – иначе боевой лазер будет малоэффективен) требует таких огромных плотностей энергии накачки, которые достигаются только при порывах ядерных зарядов.

Работы в этом направлении ведутся в Линерморской лаборатории под руководством уже упоминавшегося Э. Теллера. Испытания проводятся во время подземных ядерных взрывов на полигоне в штате Невада. Расчеты показывают, что для поражения межконтинентальной баллистической ракеты, то есть для получения плотности энергии, скажем, 10 кДж/см 2на расстоянии 1000 км, в импульсе такого лазера должна быть сосредоточена энергия около 1010 Дж. Для этого в качестве источника энергии потребуется взрыв мощностью около 10 15Дж. То есть энергия, равная взрыву 200 тысяч тонн тротиловой взрывчатки!