Техника и вооружение 2004 01

Необходимый научно-технический комментарий. Создание и дальнейшее использование мощных лазеров в космосе вызывало необходимость решения целого комплекса научных и технологических проблем, которые, хотя и считались принципиально и технически разрешимыми, но в то же время постоянно находились где-то на грани революционного прорыва в научно-техническом прогрессе. Поскольку цели для ЛО КБ, как правило, будут находиться на расстоянии нескольких тысяч километров, то для обеспечения необходимой плотности энергии на цели угловая расходимость пучка должна быть ничтожно малой, Для того, чтобы увеличить плотность энергии, необходимо делать лазеры по возможности более коротковолновыми и одновременно увеличивать размеры выходных зеркал. Поэтому в 1980-е гг, отказались от "слишком длинноволновых" (10.6 мкм) СО ²-лазеров, к тому же обладающих недостаточно высоким КПД. Наиболее привлекательными по энергетическим характеристикам оказались лазеры на свободных электронах и химические лазеры среднего ИК-диапазона (2.8–3.8 мкм). (О лазерах с накачкой от ядерного взрыва, рентгеновских и гамма-лазерах разговор особый).

Вариант лазерной боевой станции с зеркалом диаметром более 10 м. Позади антеннообразного устройства управления пучком находится лазерный усилитель.

Для химического HF-лазера с длиной волны 2.8 мкм космическое зеркало диаметром А м (как предлагал сенатор Уоллоп) даст дифракционный предел расходимости 0,7 мкрад. Это означало, что при фокусировке луча на удаленную на 1000 км от зеркала ракету на ее поверхности будет получено пятно диаметром 0,7 м (по половине максимума интенсивности). В то же время увеличение диаметра зеркала до 10 м уменьшало дифракционный предел HF-лазера до 0,3 мкрад, что соответствовало пятну диаметром 0,3 м на дальности 1000 км. Порог повреждения приблизительно пропорционален плотности мощности, которая, в свою очередь, обратно пропорциональна квадрату диаметра пятна. При выходной мощности лазера 5 МВт плотность мощности на цели составляла -12 МВт/м² в первом случае (D 1*=4 м) и -70 МВт/м² во втором (13=10 м). Одновременно при увеличении размеров выходного зеркала существенно снижались требования к лучевой прочности его поверхности. Однако не следовало забывать и о том, что хотя оптические технологии позволяли создавать относительно легкие крупногабаритные зеркала размерами в несколько метров, но при этом их себестоимость росла приблизительно пропорционально кубу диаметра (~D 8/3). В то же время интенсивно развивавшиеся в 1970-1980-е гг. методы адаптивной оптики позволяли создавать и собирать на орбите крупногабаритные составные зеркала с дифракционным качеством поверхности. Тем не менее, до сих пор единственным крупногабаритным зеркалом в космосе остается 2,4-м зеркало астрономического телескопа "Хаббл". выведенного на орбиту еще в 1980-е гг.

Достаточно сложным был вопрос формирования общего облика боевого комплекса. Где должен был располагаться сам лазер — на земле или в космосе? В первом случае отпадали все проблемы, связанные с его размерами и требуемой для его работы энергетикой, но зато необходимо было решать задачу прохождения мощного излучения сквозь слой приземной турбулентной атмосферы без потери энергии и дифракционного качества пучка. Во втором случае атмосфера исключалась из анализа, но зато на первый план выходили проблемы, связанные с массогабаритными параметрами системы и с разработкой малогабаритных источников энергии. Здесь "фаворитами" считались экологически опасные химические лазеры и лазеры с ядерной накачкой, т. е. питающиеся энергией ядерного взрыва. И во всех случаях весьма сложной оставалась научно- техническая проблема наведения пучка на цель и удержания излучения на ее наиболее уязвимом участке в течение времени, необходимого для ее поражения, с последующим перенацеливанием на другую цель. Следящие системы и приводы должны были обеспечивать точности наведения 10-7-10-6 рад, т. е смещение порядка 1 мм на дальности 1000 км при достаточно больших скоростях и ускорениях (от нуля до десятков градусов в секунду за секунду) обладающих значительными моментами инерции элементов и комплексов.

На решение всех этих сложнейших научно-технических и технологических проблем и были направлены мощнейшие силы американской "оборонки" в середине 1980-х гг. В качестве возможных компонентов систем оружия на основе источников направленной энергии в США рассматривали различные системы, находившиеся на существенно различных стадиях технической проработки:

— лазеры в инфракрасном, видимом или ультрафиолетовом диапазонах;

— лазеры рентгеновского диапазона с накачкой излучением ядерного взрыва; — ускорители частиц высоких энергий; — генераторы СВЧ-излучения.

В начале 1980-х гг. Управление перспективных программ министерства обороны DARPA начало проводить широкомасштабный комплекс НИОКР по лазерному космическому оружию по так называемой программе "Space Laser Triade" ("Космическая лазерная триада", иначе программа 6271 IE), включавшей программы Alpha, LODE и Talon Gold.

Программой "Альфа" (проект ЕЕ-8) предусматривалось создание фирмой TRW химического лазера мощностью 2–3 МВт. излучающего в среднем ИК-диапазоне (2,8 мкм) с тем, чтобы продемонстрировать возможность создания бортовых лазеров мощностью 5- 10 МВт. Устройство должно было иметь блочную конструкцию с последующим наращиванием дополнительными энергетическими блоками. Наземные испытания намечались на середину 1980-х гг., испытания в космосе не планировались. В 1982 г. программа перешла из стадии предварительного проекта в стадию оценки детального проекта. К концу 1986 г. собрали стендовый прототип лазера "Альфа" проектной мощностью 2 МВт. Во второй половине 1987 г. начались его наземные испытания в специально созданной для этих целей вакуумной камере на полигоне Сан-Хуан Капистрано. Первое испытание прошло в августе с целью проверки правильности его сборки, второе — в декабре для контроля функционирования генератора свободных атомов фтора, необходимых для создания лазерной активной среды. В 1988 г. намечалось проведение третьего и четвертого испытаний: в ходе третьего предполагали ввести в активную среду водород и измерить коэффициент усиления этой среды, для четвертого предусматривалось объединить лазер с подсистемой управления лучом и проверить формирование лазерного луча с помощью оптических устройств. Но серия экспериментов 1988 г. началась только в середине июня, после ликвидации последствий пожара, произошедшего на испытательной площадке 7 января 1988 г.

С 1989 г. вместе с испытаниями лазера "Альфа" планировалось проведение- работ по созданию бортового варианта этого лазера для экспериментов в космосе. Решение о целесообразности космических испытаний должны были принять по результатам испытаний наземного образца.