Долгий путь к «Терре». Развитие боевых лазеров ПРО СССР
В 1965 году несколько научных, проектных и производственных организаций СССР начали работу в рамках программы «Терра». Целью последней являлось создание перспективной системы противоракетной обороны, поражающей цели при помощи лазерного луча. Активные работы и полигонные испытания продолжались до конца семидесятых годов. За полтора десятилетия специалисты успели создать и построить научно-экспериментальный комплекс «Терра-3» (полигон Сары-Шаган), а также провести несколько вспомогательных исследований и проектов.
Идея создания лазерного локатора для точного определения координат воздушных или иных целей появилась еще до старта «Терры» – ОКБ «Вымпел» занялось этой тематикой в 1962 г. В сентябре 1963-го проект под обозначением ЛЭ-1 получил одобрение Военно-промышленной комиссии, которая постановила построить опытный образец такого локатора. Затем «Вымпел» и Государственный оптический институт выполнили проектирование, и во второй половине семидесятых на полигоне Сары-Шаган началось строительство объекта.
Комплекс "Терра-3" в представлении американского художника. По-видимому, зарубежные аналитики приняли замеченный локатор ЛЭ-1 или телескоп ТГ-1 за боевой лазер
В соответствии с предложенной концепцией, первоначальный поиск целей должен был осуществляться радиолокатором. Затем в работу включался лазерный локатор, отличающийся большей точностью измерений. Данные с локатора ЛЭ-1 должны были поступать различным потребителям. После старта программы «Терра» в их числе оказался и боевой лазер.
На стадии разработки и опытов проект ЛЭ-1 столкнулся с трудностями. Расчетная мощность лазерного излучателя должна была достигать 1 кВт, однако имеющиеся изделия были гораздо слабее. Были проведены опыты с лазером и каскадом усилителей, но после определенного усиления луч начинал разрушать элементы такой системы. Альтернативой стала «батарея» из 196 лазеров с энергией 1 Дж, работающих поочередно.
Передающее устройство такого локатора представляло собой сборку из 196 отдельных лазерных элементов с собственными оптическими приборами на каждом, размещенных квадратом 14х14. Для них пришлось разработать особую электронную систему управления. Схожим образом выглядело и приемное устройство, имевшее 196 фотоэлементов.
Телескоп ТГ-1 из состава локатора
В 1969 г. работы по ЛЭ-1 передали в ЦКБ «Луч». В этот же период предприятие ЛОМО разработало специальный телескоп ТГ-1, предназначенный для работы в составе лазерного локатора. Продолжалось создание средств управления и обработки данных.
В 1973 г. началось строительство опытного локатора. В следующем году ЛЭ-1 и ТГ-1 приступили к работе. Испытания начались с отслеживания и сопровождения самолетов на дистанциях порядка 100 км. Затем целями для локатора стали баллистические ракеты и космические аппараты. Различные исследования и испытания с применением ЛЭ-1 продолжались до конца восьмидесятых годов.
Средняя мощность излучающей части локатора ЛЭ-1 составляла 2 кВт. Дальность обнаружения и сопровождения – до 400 км. Точность определения координат достигала нескольких угловых секунд. Ошибка по дальности – менее 10 м.
В 1965 г. несколько ведущих научных организаций начали исследования в области фотодиссоционных лазеров (ФДЛ). Достаточно быстро выяснилось, что рубиновый ФДЛ с оптической накачкой не может показывать высокую мощность излучения. Для решения такой задачи предложили использовать сочетание оптической накачки большой мощности и энергии фронта ударной волны в ксеноне. Почти сразу работы по взрывным ФДЛ (ВФДЛ) включили в программу «Терра».
Излучатели лазерного локатора ЛЭ-1
Во второй половине шестидесятых ВНИИЭФ, ФИАН и ГОИ разработали и испытали целый ряд ВФДЛ разных конструкций и мощностей. Эти изделия объединял принцип действия. Кроме того, общей чертой была одноразовость: взрыв обеспечивал накачку активной среды, но разрушал конструкцию. Путем различных изменений конструкции, подбора материалов и оптимизации конфигурации удалось получить лазеры с коротким импульсом мощностью в сотни килоджоулей.
Конструкция ВФДЛ отличалась простотой. Лазер получал трубчатый корпус необходимых габаритов, внутри которого помещались заряды взрывчатого вещества. В корпус закачивался газ, выполняющий функции активной среды. На торцах корпуса внутри находились зеркала оптического резонатора. Испытания проходили ВФДЛ диаметром до 1 м и длиной до 20 м, дававшие максимально возможную мощность.
Испытания ВФДЛ проводились с конца шестидесятых годов. В начале семидесятых удалось наладить малосерийное производство в интересах перспективных программ. Существовало, как минимум, три серийные модели. Наиболее крупным было изделие Ф-1200 с энергией излучения 1 МДж. С применением подобных устройств и аналогичных систем меньшей мощности велось изучение воздействия лазерного луча на различные материалы.
Уже на первых стадиях разработки ВФДЛ стало ясно, что такие изделия пока дают неприемлемое рассеивание излучения, не позволяющее доставить достаточную энергию в заданную точку цели. В ФИАН предложили любопытное решение этой проблемы. Следовало сделать более сложный двухкаскадный лазер с несколькими компонентами, использующий эффект т.н. вынужденного комбинационного рассеяния (ВРК).
Взрывной фотодиссоционный лазер ФО-32
Основным блоком лазера с ВКР должен был стать излучатель с активной средой в виде сжиженного газа. Для оптической накачки использовали два ВФДЛ. Вскоре были разработаны несколько типов двухкаскадных лазеров с ВКР. Для них пришлось с нуля создавать некоторые компоненты, как элементы конструкции, так и оптические системы. В 1974 году первые образцы этого семейства с литерами АЖ отправились на полигон.
Наилучшие результаты были получены на лазерах АЖ-5Т и АЖ-7Т. Первый из них показывал энергию 90 кДж и выдавал луч диаметром 400 мм. КПД системы составил 70%. Изделие АЖ-7Т с более высокими характеристиками предлагалось использовать в составе будущего научно-экспериментального комплекса «Терра-3».
Лазер типа ВФДЛ был одноразовым и достаточно дорогим. В 1974-75 годах проходили испытания альтернативные системы, имевшие некоторые преимущества. ВНИИЭФ создал т.н. взрывомагнитные генераторы – специальные устройства, преобразующие энергию взрыва в короткий и мощный электрический импульс. ФДЛ с таким генератором был существенно дешевле взрывного, а кроме того, излучатель не уничтожался при работе.
Экспериментальный электроионизационный лазер 3Д01
В 1974 г. прошел испытания электроразрядный ФДЛ с взрывомагнитным генератором с мощностью излучения 90 кДж. Вскоре в ЦКБ «Луч» появился проект двухкаскадного ВКР-лазера, в котором ВФДЛ для накачки заменялись электроразрядной системой. Такая архитектура позволяла получить характеристики не ниже, чем у изделий АЖ-5Т и АЖ-7Т.
В середине семидесятых ЦКБ «Луч» в инициативном порядке изучило еще один вариант высокоэнергетического лазера. В нем ионизация газообразной активной среды осуществлялась электронным пучком. Расчеты показывали, что электроионизационный лазер будет показывать определенные преимущества перед прочими.
В 1976 г. ЦКБ «Луч» построило опытный лазер 3Д01. Это изделие развивало мощность излучения 500 кВт. При этом оно могло делать до 200 импульсов в секунду. Впрочем, инициативный характер разработки не позволил ей найти подобающее место в программе «Терра».
Строительство полигонного научно-экспериментального комплекса «Терра-3» началось в 1969 году и заняло несколько лет. По мере разработки и выполнения строительных работ проект НЭК «Терра-3» неоднократно дорабатывался. В первую очередь, вносились и реализовывались разные предложения, касавшиеся типа используемого лазера.
Заброшенный комплекс "Терра-3", 2008 г.
Изначально в составе «Терры-3» предлагалось применять ВФДЛ, и оснащение комплекса создавали именно под такую аппаратуру. Позже проект пересмотрели, внедрив электроразрядный лазер высокой мощности. Впрочем, «Терра-3» не получила и такое вооружение.
На полигоне Сары-Шаган был построен опытный комплекс неполного состава. В нем присутствовали локатор, средства обработки данных и управления и т.д. На НЭК успели смонтировать установку для лазера с устройствами наведения, однако сам излучатель так и не появился. В конце семидесятых годов программу лазерной ПРО свернули ввиду наличия ряда неустранимых проблем, а комплекс «Терра-3» продолжили использовать в недостроенным виде.
Целью программы «Терра» было создание перспективного лазерного комплекса стратегической противоракетной обороны, способного прикрывать важные объекты от атаки с применением различных вооружений. Такая задача не была решена, и даже опытный образец не удалось достроить. Однако научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по «Терре» позволили серьезно продвинуть вперед отечественную науку и технику. Значительная часть наработок по «Терре» впоследствии нашла применение в других проектах лазерных систем разного назначения.
Лазерный локатор
Идея создания лазерного локатора для точного определения координат воздушных или иных целей появилась еще до старта «Терры» – ОКБ «Вымпел» занялось этой тематикой в 1962 г. В сентябре 1963-го проект под обозначением ЛЭ-1 получил одобрение Военно-промышленной комиссии, которая постановила построить опытный образец такого локатора. Затем «Вымпел» и Государственный оптический институт выполнили проектирование, и во второй половине семидесятых на полигоне Сары-Шаган началось строительство объекта.
Комплекс "Терра-3" в представлении американского художника. По-видимому, зарубежные аналитики приняли замеченный локатор ЛЭ-1 или телескоп ТГ-1 за боевой лазер
В соответствии с предложенной концепцией, первоначальный поиск целей должен был осуществляться радиолокатором. Затем в работу включался лазерный локатор, отличающийся большей точностью измерений. Данные с локатора ЛЭ-1 должны были поступать различным потребителям. После старта программы «Терра» в их числе оказался и боевой лазер.
На стадии разработки и опытов проект ЛЭ-1 столкнулся с трудностями. Расчетная мощность лазерного излучателя должна была достигать 1 кВт, однако имеющиеся изделия были гораздо слабее. Были проведены опыты с лазером и каскадом усилителей, но после определенного усиления луч начинал разрушать элементы такой системы. Альтернативой стала «батарея» из 196 лазеров с энергией 1 Дж, работающих поочередно.
Передающее устройство такого локатора представляло собой сборку из 196 отдельных лазерных элементов с собственными оптическими приборами на каждом, размещенных квадратом 14х14. Для них пришлось разработать особую электронную систему управления. Схожим образом выглядело и приемное устройство, имевшее 196 фотоэлементов.
Телескоп ТГ-1 из состава локатора
В 1969 г. работы по ЛЭ-1 передали в ЦКБ «Луч». В этот же период предприятие ЛОМО разработало специальный телескоп ТГ-1, предназначенный для работы в составе лазерного локатора. Продолжалось создание средств управления и обработки данных.
В 1973 г. началось строительство опытного локатора. В следующем году ЛЭ-1 и ТГ-1 приступили к работе. Испытания начались с отслеживания и сопровождения самолетов на дистанциях порядка 100 км. Затем целями для локатора стали баллистические ракеты и космические аппараты. Различные исследования и испытания с применением ЛЭ-1 продолжались до конца восьмидесятых годов.
Средняя мощность излучающей части локатора ЛЭ-1 составляла 2 кВт. Дальность обнаружения и сопровождения – до 400 км. Точность определения координат достигала нескольких угловых секунд. Ошибка по дальности – менее 10 м.
Взрывающийся лазер
В 1965 г. несколько ведущих научных организаций начали исследования в области фотодиссоционных лазеров (ФДЛ). Достаточно быстро выяснилось, что рубиновый ФДЛ с оптической накачкой не может показывать высокую мощность излучения. Для решения такой задачи предложили использовать сочетание оптической накачки большой мощности и энергии фронта ударной волны в ксеноне. Почти сразу работы по взрывным ФДЛ (ВФДЛ) включили в программу «Терра».
Излучатели лазерного локатора ЛЭ-1
Во второй половине шестидесятых ВНИИЭФ, ФИАН и ГОИ разработали и испытали целый ряд ВФДЛ разных конструкций и мощностей. Эти изделия объединял принцип действия. Кроме того, общей чертой была одноразовость: взрыв обеспечивал накачку активной среды, но разрушал конструкцию. Путем различных изменений конструкции, подбора материалов и оптимизации конфигурации удалось получить лазеры с коротким импульсом мощностью в сотни килоджоулей.
Конструкция ВФДЛ отличалась простотой. Лазер получал трубчатый корпус необходимых габаритов, внутри которого помещались заряды взрывчатого вещества. В корпус закачивался газ, выполняющий функции активной среды. На торцах корпуса внутри находились зеркала оптического резонатора. Испытания проходили ВФДЛ диаметром до 1 м и длиной до 20 м, дававшие максимально возможную мощность.
Испытания ВФДЛ проводились с конца шестидесятых годов. В начале семидесятых удалось наладить малосерийное производство в интересах перспективных программ. Существовало, как минимум, три серийные модели. Наиболее крупным было изделие Ф-1200 с энергией излучения 1 МДж. С применением подобных устройств и аналогичных систем меньшей мощности велось изучение воздействия лазерного луча на различные материалы.
Лазер на комбинационном рассеянии
Уже на первых стадиях разработки ВФДЛ стало ясно, что такие изделия пока дают неприемлемое рассеивание излучения, не позволяющее доставить достаточную энергию в заданную точку цели. В ФИАН предложили любопытное решение этой проблемы. Следовало сделать более сложный двухкаскадный лазер с несколькими компонентами, использующий эффект т.н. вынужденного комбинационного рассеяния (ВРК).
Взрывной фотодиссоционный лазер ФО-32
Основным блоком лазера с ВКР должен был стать излучатель с активной средой в виде сжиженного газа. Для оптической накачки использовали два ВФДЛ. Вскоре были разработаны несколько типов двухкаскадных лазеров с ВКР. Для них пришлось с нуля создавать некоторые компоненты, как элементы конструкции, так и оптические системы. В 1974 году первые образцы этого семейства с литерами АЖ отправились на полигон.
Наилучшие результаты были получены на лазерах АЖ-5Т и АЖ-7Т. Первый из них показывал энергию 90 кДж и выдавал луч диаметром 400 мм. КПД системы составил 70%. Изделие АЖ-7Т с более высокими характеристиками предлагалось использовать в составе будущего научно-экспериментального комплекса «Терра-3».
Электроразрядные лазеры
Лазер типа ВФДЛ был одноразовым и достаточно дорогим. В 1974-75 годах проходили испытания альтернативные системы, имевшие некоторые преимущества. ВНИИЭФ создал т.н. взрывомагнитные генераторы – специальные устройства, преобразующие энергию взрыва в короткий и мощный электрический импульс. ФДЛ с таким генератором был существенно дешевле взрывного, а кроме того, излучатель не уничтожался при работе.
Экспериментальный электроионизационный лазер 3Д01
В 1974 г. прошел испытания электроразрядный ФДЛ с взрывомагнитным генератором с мощностью излучения 90 кДж. Вскоре в ЦКБ «Луч» появился проект двухкаскадного ВКР-лазера, в котором ВФДЛ для накачки заменялись электроразрядной системой. Такая архитектура позволяла получить характеристики не ниже, чем у изделий АЖ-5Т и АЖ-7Т.
Электроионизационный лазер
В середине семидесятых ЦКБ «Луч» в инициативном порядке изучило еще один вариант высокоэнергетического лазера. В нем ионизация газообразной активной среды осуществлялась электронным пучком. Расчеты показывали, что электроионизационный лазер будет показывать определенные преимущества перед прочими.
В 1976 г. ЦКБ «Луч» построило опытный лазер 3Д01. Это изделие развивало мощность излучения 500 кВт. При этом оно могло делать до 200 импульсов в секунду. Впрочем, инициативный характер разработки не позволил ей найти подобающее место в программе «Терра».
«Терра-3»
Строительство полигонного научно-экспериментального комплекса «Терра-3» началось в 1969 году и заняло несколько лет. По мере разработки и выполнения строительных работ проект НЭК «Терра-3» неоднократно дорабатывался. В первую очередь, вносились и реализовывались разные предложения, касавшиеся типа используемого лазера.
Заброшенный комплекс "Терра-3", 2008 г.
Изначально в составе «Терры-3» предлагалось применять ВФДЛ, и оснащение комплекса создавали именно под такую аппаратуру. Позже проект пересмотрели, внедрив электроразрядный лазер высокой мощности. Впрочем, «Терра-3» не получила и такое вооружение.
На полигоне Сары-Шаган был построен опытный комплекс неполного состава. В нем присутствовали локатор, средства обработки данных и управления и т.д. На НЭК успели смонтировать установку для лазера с устройствами наведения, однако сам излучатель так и не появился. В конце семидесятых годов программу лазерной ПРО свернули ввиду наличия ряда неустранимых проблем, а комплекс «Терра-3» продолжили использовать в недостроенным виде.
Целью программы «Терра» было создание перспективного лазерного комплекса стратегической противоракетной обороны, способного прикрывать важные объекты от атаки с применением различных вооружений. Такая задача не была решена, и даже опытный образец не удалось достроить. Однако научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по «Терре» позволили серьезно продвинуть вперед отечественную науку и технику. Значительная часть наработок по «Терре» впоследствии нашла применение в других проектах лазерных систем разного назначения.
- Рябов Кирилл
- Минобороны США, Militaryrussia.ru
Информация