Смелые планы: лазерная ПРО от Raytheon против гиперзвуковых аппаратов

23
В списке продукции американской компании Raytheon имеются системы разных классов, и она намерена осваивать принципиально новые направления. На днях компания рассказала о своем желании разработать новый вариант лазерного комплекса противоракетной обороны, способный бороться даже с гиперзвуковыми летательными аппаратами. Впрочем, Raytheon признает, что решение такой задачи будет крайне трудным.

«Следующий полет на Луну»


В последние месяцы на официальном сайте «Рейтеон» публикуются статьи из серии «The Next Moonshots» – «Следующие полеты на Луну». В них рассказываются планы компании на будущее, связанные с передовыми технологиями и принципиально новыми разработками. Создание таких систем отличается крайней сложностью, из-за чего их сравнивают с американской лунной программой прошлого.



Смелые планы: лазерная ПРО от Raytheon против гиперзвуковых аппаратов


Новый материал серии посвящен лазерным системам ПРО. Подобные системы уже создаются и испытываются, но перед их разработчиками стоят новые вызовы. Россия и Китай заявили о появлении перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов ударного назначения. США нуждаются в защите от таких угроз, и ее должна создать именно компания Raytheon.

Создание «гиперзвуковой» лазерной ПРО представляет особо сложную задачу и требует создания новых устройств и технологий. Необходимо решить целый ряд принципиально важных вопросов, без которых поражение гиперзвукового ЛА будет невозможным. Именно поэтому такую ПРО по сложности сравнивают с полетом на Луну.

В качестве иллюстрации к материалу о новом направлении привели рекламный видеоролик, опубликованный прошлой осенью. В нем демонстрировалось, как компактные лазерные комплексы поражали неуправляемые ракеты, БПЛА и даже вертолет. Впрочем, это видео не имеет прямого отношения к планируемым работам и демонстрирует лишь общие принципы борьбы с воздушными целями.

Проблемы и задачи


Хотя перспективный проект и похож на существующие, его создание связано с определенными сложностями. Так, современные боевые лазеры способны буквально сжигать беспилотные ЛА. Однако для поражения баллистической ракеты требуется куда большее «количество фотонов». Таким образом, нужны некие мощные источники энергии и излучения.

Лазерный комплекс нуждается в особых оптических средствах, способных выдержать высокую мощность излучения. Наконец, все компоненты такой системы нужно разместить на подходящем носителе.

ПРО такого рода может столкнуться с проблемами, обусловленными вопросами видимости. Лазерный луч не изгибается, и потому дальность «стрельбы» физически ограничена горизонтом. Это может уменьшить максимально возможную дальность поражения определенных целей. Решением может стать размещение лазера на космическом аппарате. «Боевой спутник» имеет преимущества, но отличается сложностью и дороговизной.



В Raytheon полагают, что появление эффективной лазерной ПРО способно стать сдерживающим фактором в сфере ядерного вооружения. Если США получат систему, способную с минимальными усилиями и тратами бороться с ракетно-ядерным вооружением противника, последний вряд ли станет вкладывать деньги в его разработку.

Трудности на пути


Недавняя статья от «Рейтеон» представляет определенный интерес. Она, как минимум, демонстрирует желание этой компании продолжать развитие лазерных технологий, в том числе с целью создания средств защиты от принципиально новых вооружений. Однако пока нет никаких оснований считать, что Raytheon смогла продвинуться в этом направлении дальше предварительных обсуждений и поиска основных решений. Мало того, перехват гиперзвуковых ударных ЛА пока отсутствует даже в рекламных материалах.

Впрочем, Raytheon уже строят и испытывают лазерные системы, способные отслеживать и поражать воздушные мишени. В будущем изделия такого рода могут найти применение в ПВО и «традиционной» ПРО. На основе таких комплексов и их технологий теоретически возможно создание и более развитых систем, способных перехватывать принципиально новые цели.

В опубликованной статье перечисляются основные затруднения, с которыми приходится сталкиваться при создании боевых лазеров для ПВО и ПРО. Необходимы источник энергии и источник излучения достаточной мощности, а также оптические системы и средства управления. В контексте борьбы с гиперзвуковыми ЛА все эти проблемы обостряются, а также дополняются несколькими характерными затруднениями.

Главный фактор, определяющие боевые качества гиперзвуковой ударной системы, – высокая скорость ЛА. Он способен в минимальное время преодолевать большие расстояния, из-за чего сокращается время для реакции со стороны ПВО-ПРО. Кроме того, усложняется отслеживание и сопровождение цели с последующей выдачей целеуказания огневым средствам. Все это предъявляет особые требования как к средствам обнаружения из состава ПВО и ПРО, так и к системам управления зенитного комплекса.

Для разрушения ЛА боевой лазер должен передать ему определенную энергию, и в этой сфере тоже возникают затруднения. Первое – сложность наведения лазерного луча на быстродвижущийся объект и его удержание в течение требуемого времени. Для решения такой задачи требуются развитые средства сопровождения и управления боевым лазером. Вторая проблема тоже связана с летными характеристиками гиперзвуковой системы. Такой ЛА способен непредсказуемо маневрировать, и лазерная ПРО обязана реагировать на его действия, сохраняя наводку.



Следующее затруднение присутствует в контексте передачи энергии. Гиперзвуковой ЛА должен иметь развитую теплозащиту. Лазер для его поражения должен быть достаточно мощным, чтобы «пробить» такую защиту. Теплозащита в полете сталкивается с высокими нагрузками, но это незначительно упрощает работу лазера. От мощности лазера также зависит, успеет ли комплекс ПРО поразить цель до ее выхода из зоны ответственности.

Необходимость создания высокоэффективных средств обнаружения и мощного лазерного излучателя негативно сказывается на габаритах и мобильности всего комплекса. Также он оказывается крайне сложным в производстве и эксплуатации. Впрочем, значительная стоимость и немалые размеры являются стандартной проблемой всех существующих боевых лазеров, способных развивать требуемую мощность.

Смелые планы


Из недавней статьи от Raytheon можно сделать всего два основных вывода. Первый – один из ведущих американских производителей вооружения рассматривает возможность создания новых средств противовоздушной и противоракетной обороны, соответствующих вызовам ближайшего будущего. Второй вывод – в «Рейтеон» прекрасно понимают, насколько сложной будет реализация таких планов, а также представляют, какие задачи придется для этого решить.

Любопытно, что параллельно в Raytheon будут работать над собственно гиперзвуковыми ударными ЛА. В частности, несколько месяцев назад в рубрике «The Next Moonshots» выходила соответствующая статья. Можно предположить, что одновременная разработка перспективных летательных аппаратов и средств борьбы с ними в некоторой мере облегчит получение желаемых результатов в обоих направлениях.

В своей статье «Рейтеон» прямо упоминает последние разработки России и Китая. Действительно, в США рассматривают эти страны в качестве вероятных противников и действуют соответственно. Российским и китайским военным и инженерам необходимо учитывать американские заявления и делать необходимые выводы. На данный момент гиперзвуковые ударные системы являются неуязвимыми для систем обороны США, но в будущем ситуация может измениться.
23 комментария
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо авторизоваться.
  1. +1
    24 мая 2019 05:31
    Боеголовка гиперзвуковая в атмосфере в облаке плазмы летит. Как это облако лазер пробьет? Ну ладно, допустим как то пробьет... Оптические свойства плазмы другие. Берем стакан наполненный водой на половину, бросаем карандаш, смотрим сбоку. Что у нас? Карандаш "поломатый" стал. Вот такой вот каламбурчик понимаетесь laughing
    1. +2
      24 мая 2019 06:14
      лазером по "гиперзвуку" действительно смело... (замрите на секундочку,я прицелюсь...))))
    2. +1
      24 мая 2019 09:18
      Цитата: Karabas
      Боеголовка гиперзвуковая в атмосфере в облаке плазмы летит. Как это облако лазер пробьет?

      Концентрация электронов в упомянутом облаке плазмы меньше плазменной частоты отсечки для применяемых лазеров оптического и даже ИК диапазонов. Поэтому облако плазмы прозрачно для лазерного луча Пересвета.
      1. -1
        24 мая 2019 09:58
        Концентрация электронов в упомянутом облаке плазмы меньше плазменной частоты отсечки для применяемых лазеров оптического и даже ИК диапазонов. Поэтому облако плазмы прозрачно для лазерного луча Пересвета.

        Как умно то на первый взгляд laughing Не беда что белиберда, главное впечатление произвести и в двух словах описать научные толмуды. Рассеивает плазма луч лазерный. Вот статья, ознакомьтесь http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/38867
        1. +1
          24 мая 2019 10:58
          Цитата: Karabas
          Вот статья, ознакомьтесь http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/38867

          Из рис. 3 упомянутой Вами статьи видно что даже при почти атмосферном давлении 750 торр максимальный угол рассеяния составляет 6...8 градусов.
          Толщина h облака плазмы вокруг гиперзвуковой цели например при скорости 10 Махов составляет h=Vзвука/Vракеты* L ~= 330/3300*3=0.3 метра, где L=3 метра - длина ракеты. На толщине h=0.3 метра при угле рассеяния teta=8 градусов отклонение лазерного луча dR составит
          dR =h*teta=0.3*8*3.14/180=0.04 метра. Значит это Вы ни о чём говорите про рассеяние. Т.е. можно пренебречь рассеянием лазерного луча в облаке плазмы вокруг гиперзвуковой ракеты, оно слишком мало чтобы оказывать какое - либо уменьшающее действие на энергию и мощность лазерного луча на цели.
          1. 0
            28 августа 2019 11:39
            Из рис 3 следует что при уле рассеяния 6 градусов, рассеянная мощность превышает 200КВт.
            Толщина h облака плазмы вокруг гиперзвуковой цели например при скорости 10 Махов составляет h=Vзвука/Vракеты* L ~= 330/3300*3=0.3 метра, где L=3 метра - длина ракеты. На толщине h=0.3 метра при угле рассеяния teta=8 градусов отклонение лазерного луча dR составит
            dR =h*teta=0.3*8*3.14/180=0.04 метра.

            Это откуда у вас повылезало то??? belay
            Т.е. можно пренебречь рассеянием лазерного луча в облаке плазмы вокруг гиперзвуковой ракеты, оно слишком мало чтобы оказывать какое - либо уменьшающее действие на энергию и мощность лазерного луча на цели.

            Вам можно все. А вот физикам и инженерам увы. Не отменяются законы физические хотелками и выдумками, многие пробовали, даже папа римский как-то гравитацию отменил Ньютону на зло, чтобы не выпендривался, его потом крышей придавило laughing
      2. 0
        25 мая 2019 23:04
        Цитата: Svetlana
        облако плазмы прозрачно для лазерного луча Пересвета.

        не упоминайте Пересвет всуе... Его ещё в глаза никто не видел.
    3. 0
      24 мая 2019 13:05
      не знаю, по-моему в статье вообще раскрыты не актуальные проблемы
      самое сложное вовсе не скорость прицеливания
      вы правильно указали одну из проблем, но есть еще несколько -
      адекватная точность целеуказания и наведения, состояние атмосферы, сомнительные возможности по эффективной передаче энергии и удержанию фокуса
      и главное - эффективность экономическая. Даже если все вдруг удастся, то хотя бы приблизительно установка получается такой сложной и дорогой, что куда проще штамповать ГЛА.
      мне кажется, путь советских конструкторов, которые сразу думали о накрытии площади\объема куда практичнее.
      да даже древний банальный зенитный шрапнельный снаряд, удачно взорвавшийся на пути ГЛА будет иметь куда больше шансов поразить, чем лазер.
  2. +1
    24 мая 2019 05:43
    Кирилл, дайте ссылку на статью, а то к вас несколько сумбурное описание, видать, трудности перевода. ..
    1. 0
      24 мая 2019 06:15
      Цитата: Бережливый
      Raytheon Co. / raytheon.com

      ну так ниже,под автором.Raytheon Co. / raytheon.com
      1. +1
        24 мая 2019 07:49
        Аэродромный hi -каюсь, не заметил, спасибо! !! hi
  3. 0
    24 мая 2019 09:08
    Предлагаю двухступенчатый вариант передачи энергии лучевого оружия на цели.
    Первая ступень - наземные активные СВЧ ФАР микроволновыми лучами запитывают энергоустановку беспилотника, предназначенную для электропитания бортового лазера.
    Вторая ступень - бортовой лазер видимого и/или ИК диапазонов со светодиодной накачкой, способный прицельно работать по гиперзвуковым атмосферным и заатмосферным целям.
    Конвертация микроволнового излучения в постоянный ток - бортовыми ректеннами, расположенными в донной части беспилотника. КПД преобразования СВЧ излучения в постоянный ток у ректенн может составлять более 50%. КПД преобразования энергии переменного тока ~380 Вольт (или ~6кВольт, ~35кВ,~110кВ, ~220кВ, ~500кВ, =1150кВольт) в СВЧ излучение у АФАР может составлять более 80%.
    В качестве беспилотников могут применять например тепловые дирижабли, а также мультикоптеры.
    Энергоустановка беспилотника питает энергией бортовой лазер и электродвигатели винтов создающих подъёмную силу, или нагревает газ в баллонетах в случае беспилотных дирижаблей.
    Беспилотники барражируют на высоте ~20Км над верхним слоем тропосферных облаков, прозрачных для СВЧ излучения АФАР. А траектории полёта гиперзвуковых целей пролегают на высотах более 20км, где облаков уже практически нет (кроме серебристых и перламутровых,встречающихся крайне редко) и лазерный луч второй ступени не почти подвержен затуханию.
    1. 0
      25 мая 2019 23:16
      Цитата: Svetlana
      Предлагаю...

      Ух сколько техноереси в одном сообщении...
      даёшь дешёвый и мобильный ТОКАМАК, может тогда энергии хватит на весь этот каскад преобразований и потерь, и до цели таки долетит пара процентов от исходной мощности.
  4. -2
    24 мая 2019 09:43
    Raytheon просто няша: любой гиперзвуковой аппарат (планирующий или двигательный) по определению летит в облаке плазмы, через которое не сможет пройти луч лазера любой сколь угодно большой мощности - начиная с некоторого порога мощности лазер сам будет превращать воздух в плазму сразу же после излучения в воздух.

    Пильщикам американского бюджета наш респект и уважуха laughing
    1. -1
      25 мая 2019 14:35
      Цитата: Оператор
      Raytheon просто няша: любой гиперзвуковой аппарат (планирующий или двигательный) по определению летит в облаке плазмы, через которое не сможет пройти луч лазера любой сколь угодно большой мощности - начиная с некоторого порога мощности лазер сам будет превращать воздух в плазму сразу же после излучения в воздух.

      Пильщикам американского бюджета наш респект и уважуха laughing

      Сверху писали "даже при почти атмосферном давлении 750 торр максимальный угол рассеяния составляет 6...8 градусов.
      Толщина h облака плазмы вокруг гиперзвуковой цели например при скорости 10 Махов составляет h=Vзвука/Vракеты* L ~= 330/3300*3=0.3 метра, где L=3 метра - длина ракеты. На толщине h=0.3 метра при угле рассеяния teta=8 градусов отклонение лазерного луча dR составит
      dR =h*teta=0.3*8*3.14/180=0.04 метра. Значит это Вы ни о чём говорите про рассеяние. Т.е. можно пренебречь рассеянием лазерного луча в облаке плазмы вокруг гиперзвуковой ракеты, оно слишком мало чтобы оказывать какое - либо уменьшающее действие на энергию и мощность лазерного луча на цели". Но вы можете не верить
      1. 0
        25 мая 2019 15:44
        Плазма - это ионизированный газ из отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных атомных ядер с неполным комплектом электронов.

        Лазер на несколько порядков эффективнее рассеивается и поглощается на электронах, чем на нейтрально заряженных молекулах газа. Поэтому лазерное оружие большой мощности неработоспособно в воздушной среде - луч сам ионизирует воздух и сам же рассеивается/поглощается на ионах.

        А так-то да - верьте в чего хотите (заколебали идолопоклоники перед Западом) laughing
        1. 0
          25 мая 2019 16:10
          Цитата: Оператор
          Плазма - это ионизированный газ из отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных атомных ядер с неполным комплектом электронов.

          Лазер на несколько порядков эффективнее рассеивается и поглощается на электронах, чем на нейтрально заряженных молекулах газа. Поэтому лазерное оружие большой мощности неработоспособно в воздушной среде - луч сам ионизирует воздух и сам же рассеивается/поглощается на ионах.

          А так-то да - верьте в чего хотите (заколебали идолопоклоники перед Западом) laughing

          Значит наш пересвет дерьмо :( попил бабла? :D
          1. 0
            25 мая 2019 19:19
            "Пересвет" предназначен для выведения из строя датчиков спутников, которые летают в космосе, а не в атмосфере. Лучший носитель для "Пересвета" - Ил-76ДТ.
  5. +1
    24 мая 2019 09:49
    Это радует. Задачка будет требовать фантастическое количество денег, при этом морковка приемлемого результата будет практически недостижима на данном этапе развития технологий.
    Тут самым дешевым вариантом станет изобретение машины времени, чтобы заранее размещать поражающие элементы на пути гиперракеты. Или дезинтегратор из фантастических саг, мгновенно разрушающий атомные связи в заданной точке пространства.
    Америка - за морковкой марш! Надо урезать всякие вэлферы и прочие пособия-страховки! Исключительная родина в опасности!
  6. 0
    24 мая 2019 11:34
    Сначала надо наладить лазеры работать на 5-10 км по дозвуковым
    и сверхзвуковым целям. Когда такой прожиг станет нормой, то
    можно будет думать и о десятках километров в космосе.
    1. 0
      25 мая 2019 23:17
      пока - больше 3х км - это импасибл.
  7. +2
    24 мая 2019 23:09
    Цитата: Karabas
    Боеголовка гиперзвуковая в атмосфере в облаке плазмы летит. Как это облако лазер пробьет? Ну ладно, допустим как то пробьет... Оптические свойства плазмы другие. Берем стакан наполненный водой на половину, бросаем карандаш, смотрим сбоку. Что у нас? Карандаш "поломатый" стал. Вот такой вот каламбурчик понимаетесь laughing

    А пардон, какой и.диот будет стрелять лазерным импульсом по боеголовке в атмосфере, когда она будет идти в пламенном коконе? Поражение боеголовки будет происходить в пространстве. Достаточно небольшого повреждения термозащитного покрытия, чтобы плазма сделала свое дело и боеголовка сгорела бы в атмосфере

    Цитата: Аэродромный
    лазером по "гиперзвуку" действительно смело... (замрите на секундочку,я прицелюсь...))))

    Конечно смело. Когда прицеливание будет к примеру происходить за 50 км от лазера, а лазер будет на спутнике. Луч поразит цель за 0,0004 секунды, а блоку надо почти 7 секунд, чтобы преодолеть это расстояние. Сколько раз лазер успеет выстрелить по цели??? Это при условии в 50 км. А если в 500?
    1. 0
      26 мая 2019 19:56
      Цитата: Старый26
      Достаточно небольшого повреждения термозащитного покрытия, чтобы плазма сделала свое дело и боеголовка сгорела бы в атмосфере
      Недостаточно. Боеголовка - не Буран, там испарение покрытия норма.
      Цитата: Старый26
      Сколько раз лазер успеет выстрелить по цели???
      Один раз: его надо охладить и накачать снова. Это и на земле непросто.