Военное обозрение

Лазерное оружие в космосе. Особенности эксплуатации и технические проблемы

75
Лазерное оружие в космосе. Особенности эксплуатации и технические проблемы

Распространённым является мнение, что наилучшей средой для использования лазерного оружия (ЛО) является космическое пространство. С одной стороны, это логично: в космосе лазерное излучение может распространяться практически без помех, вызываемых атмосферой, погодными условиями, естественными и искусственными препятствиями. С другой стороны, есть факторы, которые существенно усложняют использование лазерного оружия в космосе.


Особенности эксплуатации лазеров в космосе


Первое препятствие на пути применения мощных лазеров в космическом пространстве — это их КПД, который составляет до 50% у лучших изделий, оставшиеся 50% идут на нагрев лазера и окружающего его оборудования.

Даже в условиях атмосферы планеты – на земле, на воде, под водой и в воздухе, возникают проблемы с охлаждением мощных лазеров. Тем не менее, возможности по охлаждению оборудования на планете гораздо выше, чем в космосе, поскольку в вакууме передача излишков тепла без потери массы возможна только с помощью электромагнитного излучения.

На воде и под водой охлаждение ЛО организовать проще всего – его можно осуществлять забортной водой. На земле можно использовать массивные радиаторы с отводом тепла в атмосферу. Авиация для охлаждения ЛО может использовать набегающий поток воздуха.

В космосе для отвода тепла используют холодильники-излучатели в виде соединенных в цилиндрические или конические панели оребренных трубок с циркулирующим в них теплоносителем. С увеличением мощности лазерного оружия возрастают размеры и масса холодильников-излучателей, которые необходимы для его охлаждения, причём, масса и особенно габариты холодильников-излучателей могут значительно превышать массу и размеры самого лазерного оружия.

В советском орбитальном боевом лазере «Скиф», который планировали выводить на орбиту сверхтяжёлой ракетой-носителем «Энергия», должен был использоваться газодинамический лазер, охлаждение которого скорее всего осуществлялось бы выбросом рабочего тела. Кроме того, ограниченный запас рабочего тела на борту вряд ли мог обеспечить возможность длительной работы лазера.


Изделие 17Ф19ДМ «Полюс» (Скиф-ДМ) — динамический макет боевой лазерной орбитальной платформы «Скиф»

Источники энергии


Второе препятствие — это необходимость обеспечения лазерного оружия мощным источником энергии. Газовую турбину или дизельный двигатель в космосе не развернёшь им нужно много топлива и ещё больше окислителя, химические лазеры с их ограниченными запасами рабочего тела не самый оптимальный выбор для размещения в космосе. Остаётся два варианта – обеспечить электропитанием твердотельный/волоконный/жидкостный лазер, для чего могут использоваться солнечные батареи с буферными аккумуляторами или ядерные энергетические установки (ЯЭУ), или использовать лазеры с прямой накачкой осколками деления ядерной реакции (лазеры с ядерной накачкой).


Схема реактора-лазера


В рамках работ, проводимых в США по программе Boing YAL-1, для поражения межконтинентальных баллистических ракет (МБР) на расстоянии 600 километров предполагалось использовать лазер мощностью 14 мегаватт. Фактически была достигнута мощность порядка 1 мегаватта, при этом были поражены учебные цели на расстоянии порядка 250 километров. Таким образом на мощность порядка 1 мегаватт можно ориентироваться как на базовую для космического лазерного оружия, способного, к примеру, работать с низкой опорной орбиты по целям на поверхности Земли или по относительно удалённым целям в космическом пространстве (мы не рассматриваем ЛО, предназначенное для «засветки» датчиков).

При КПД лазера 50% для получения 1 МВт лазерного излучения необходимо подвести к лазеру 2 МВт электрической энергии (на самом деле больше, поскольку надо ещё обеспечивать работу вспомогательного оборудования и системы охлаждения). Можно ли получить такую энергию с помощью солнечных батарей? К примеру, солнечные панели, установленный на Международной космической станции (МКС), вырабатывают от 84 до 120 кВт электроэнергии. Размеры солнечных панелей, требуемых для получения указанной мощности, легко оценить по фотоизображениям МКС. Конструкция, способная обеспечить питанием лазер мощностью 1 МВт, будет иметь огромные размеры и минимальную мобильность.


Международная космическая станция

Можно рассмотреть в качестве источника питания мощного лазера на мобильных носителях аккумуляторную сборку (она в любом случае потребуется как буфер для солнечных батарей). Энергетическая плотность литиевых аккумуляторов может достигать 300 Вт*ч/кг, то есть для обеспечения лазера мощностью 1 МВт, имеющего КПД 50%, электроэнергией на 1 час непрерывной работы необходимы аккумуляторные батареи массой порядка 7 тонн. Казалось бы, не так уж и много? Но с учётом необходимости закладки несущих конструкций, сопутствующей электроники, устройств поддержания температурного режима аккумуляторов, масса буферного аккумулятора составит примерно 14-15 тонн. Кроме того, возникнут проблемы с эксплуатацией аккумуляторов в условиях перепадов температур и космического вакуума – значительная часть энергии будет «съедаться» на обеспечение жизнедеятельности самих аккумуляторов. Хуже всего то, что выход из строя одной аккумуляторной ячейки может привести к выходу из строя, а то и взрыву, всей батареи аккумуляторов, заодно вместе с лазером и космическим аппаратом-носителем.

Использование более надёжных накопителей энергии, удобных с точки зрения их эксплуатации в космосе, скорее всего приведёт к ещё большему росту массы и габаритов конструкции из-за их меньшей энергетической плотности из расчёта Вт*ч/кг.

Тем не менее, если мы не предъявляем к лазерному оружию требования по многочасовой работе, а применяем ЛО для решения специальных задач, возникающих один раз в несколько суток, и требующих продолжительности работы лазера не более пяти минут, то это повлечёт за собой соответствующее упрощение аккумуляторной батареи. Подзарядка аккумуляторов может осуществляться от солнечных панелей, размеры которых будут одним из факторов, ограничивающих частоту применения лазерного оружия.

Более радикальное решение – использования ядерной энергетической установки. В настоящее время на космических аппаратах используют радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ). Их преимуществом является относительная простота конструкции, недостатком низкая электрическая мощность, составляющая в лучшем случае нескольких сотен ватт.


РИТЭГ GPHS-RTG использовался на солнечном зонде «Улисс», зондах «Галилео», «Кассини-Гюйгенс», «Новые горизонты», содержит 7,8 кг плутония-238, выдаёт 4400 Вт тепловой мощности и 300 Вт электрической

В США проходит испытания прототип перспективного РИТЭГа Kilopower, в котором в качестве топлива используется Уран-235, для отвода тепла применяются натриевые тепловые трубки, а конвертация тепла в электроэнергию осуществляется с помощью двигателя Стирлинга. В прототипе реактора Kilopower мощностью 1 киловатт достигнут достаточно высокий КПД порядка 30% Финальный образец ядерного реактора Kilopower должен беспрерывно производить 10 киловатт электроэнергии в течении 10 лет.


Схема конструкции реактора Kilopower


Прототип ядерного реактора Kilopower мощностью 1 кВт

Схема питания ЛО с одним-двумя реакторами Kilopower и буферным накопителем энергии уже может быть работоспособной, обеспечивая периодическую работу лазера мощностью 1 МВт в боевом режиме продолжительностью около пяти минут, с периодичностью один раз в несколько суток, через буферный аккумулятор.

В России создаётся ЯЭУ электрической мощностью порядка 1 МВт для транспортно-энергетического модуля (ТЭМ) а также термоэмиссионные ЯЭУ на базе проекта «Геркулес» электрической мощностью 5-10 МВт. Ядерные энергетические установки такого типа могут обеспечивать питания лазерного оружия уже без посредников в виде буферных аккумуляторов, однако их создание, сталкивается с большими проблемами, что в принципе неудивительно, учитывая новизну технических решений, специфику среды эксплуатации и невозможность проведения интенсивных испытаний. Космические ЯЭУ — это тема отдельного материала, к которой мы ещё обязательно вернёмся.


Концепт транспортно-энергетического модуля с ядерной энергетической установкой. Необходимость охлаждения ЯЭУ и защиты экипажа/оборудования от радиоактивного излучения диктует свои требования к размерам конструкции

Как и в случае обеспечения охлаждения мощного лазерного оружия, применение ЯЭУ того или иного типа также выдвигает повышенные требования к охлаждению. Холодильники-излучатели являются одними из самых значительных по массе и габаритам элементами энергетической установки, доля их массы в зависимости от типа и мощности ЯЭУ может составлять от 30% до 70%.

Требования по охлаждению могут быть снижены уменьшением частоты и продолжительности работы лазерного оружия, и применением относительно маломощных ЯЭУ типа РИТЭГ, подзаряжающих буферный накопитель энергии.

Особняком стоит размещение на орбите лазеров с ядерной накачкой, которым не требуются внешние источники электроэнергии, поскольку накачка лазера осуществляется напрямую продуктами ядерной реакции. С одной стороны, лазерам с ядерной накачкой также потребуются массивные системы охлаждения, с другой стороны схема прямого преобразования ядерной энергии в лазерное излучение может быть проще, чем с промежуточным преобразованием выделяемого ядерным реактором тепла в электрическую энергию, что повлечёт за собой соответствующее снижение габаритов и массы изделия.

Таким образом, отсутствие атмосферы, препятствующей распространению лазерного излучения на Земле, существенно усложняет конструкцию космического лазерного оружия, в первую очередь в части систем охлаждения. Ненамного меньшей проблемой является обеспечение космического лазерного оружия электроэнергией.

Можно предположить, что на первом этапе, ориентировочно в тридцатых годах XXI века, в космосе появится лазерное оружие, способное функционировать ограниченное время – порядка нескольких минут, с необходимостью последующей подзарядки накопителей энергии в течение достаточно продолжительного периода, продолжительностью в нескольких дней.

Таким образом, в ближайшей перспективе ни о каком массовом применении лазерного оружия «против сотен баллистических ракет» говорить не приходится. Лазерное оружие с расширенными возможностями появится не ранее, чем будут созданы и отработаны ЯЭУ мегаваттного класса. И стоимость космических аппаратов такого класса сложно предсказать. Кроме того, если говорить о боевых действиях в космосе, то существуют технические и тактические решения, способные во многом снизить эффективность работы лазерного оружия в космосе.

Тем не менее, лазерное оружие, даже ограниченное по времени непрерывной работы и частоте использования, может стать важнейшим инструментом для ведения боевых действий в космосе и из космоса.
Автор:
Использованы фотографии:
habr.com, tnenergy.livejournal.com
Статьи из этой серии:
Лазерное оружие: технологии, история, состояние, перспективы. Часть 1
Лазерное оружие: перспективы в военно-воздушных силах. Часть 2
Лазерное оружие: сухопутные войска и ПВО. Часть 3
Лазерное оружие: военно-морской флот. Часть 4
Противостоять свету: защита от лазерного оружия. Часть 5
Лазерное оружие на боевых самолётах. Можно ли ему противостоять?
Секреты комплекса «Пересвет»: как устроен российский лазерный меч?
Авиационное исполнение боевого лазерного комплекса «Пересвет»: носители, цели, тактика применения
На границе двух сред. Зачем ВМС США боевой лазер на АПЛ типа «Вирджиния» и нужен ли «Пересвет» на АПЛ проекта «Лайка»?
Милитаризация космоса — следующий шаг США. SpaceX и лазеры на орбите
75 комментариев
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.

Уже зарегистрированы? Войти

  1. ROSS 42
    ROSS 42 23 мая 2020 05:13 Новый
    -3
    Лазерное оружие в космосе. Особенности эксплуатации и технические проблемы

    Обхохотаться про войну. В российском космосе главная проблема - устройство и эксплуатация лазера? Измельчала научная мысль. Тут бы инженера Гарина... wassat
    Только не обижайтесь, тут главная проблема - уложиться в график запусков...
    Но, за отсутствием других «наболевших» вопросов, проблема лазера на первом месте...после Лунной экспедиции и освоения Марса...
    1. Vol4ara
      Vol4ara 24 мая 2020 11:37 Новый
      -3
      Цитата: ROSS 42
      Лазерное оружие в космосе. Особенности эксплуатации и технические проблемы

      Обхохотаться про войну. В российском космосе главная проблема - устройство и эксплуатация лазера? Измельчала научная мысль. Тут бы инженера Гарина... wassat
      Только не обижайтесь, тут главная проблема - уложиться в график запусков...
      Но, за отсутствием других «наболевших» вопросов, проблема лазера на первом месте...после Лунной экспедиции и освоения Марса...

      Вот будет смешно, атомщики построят мегаватный компактный лазер, а Рогозин потом скажет, что он утонул
      1. Владимир_2У
        Владимир_2У 25 мая 2020 10:16 Новый
        -1
        Цитата: Vol4ara
        атомщики построят мегаватный компактный лазер, а Рогозин потом скажет, что он утонул
        Не утонул, а погрузился для эффективного охлаждения. )))
  2. ПРАВОкатор
    ПРАВОкатор 23 мая 2020 05:15 Новый
    -4
    Я правильно понимаю? Для обслуживания таких установок нужны учёные... Причём как минимум, доктора технических наук. Много их найдёте для отправки в космос, на боевые корабли.?Да и взгляд на войну у них отличается от взгляда кадровых военных.
    Одно дело изобретать, за счёт государства. Другое, самому уничтожать людей, нажимая кнопку.
    1. Светлан
      Светлан 23 мая 2020 07:57 Новый
      +5
      Да, Вы правильно понимаете. Для обслуживания таких установок и эксперементам на них, нужны очень и очень грамотные люди, коими сегодня и являются все касмонавты висящие в космосе по полгода и больше. Но вот учёная сте́пень их, она не важна. Важно знание предмета.
    2. ccsr
      ccsr 23 мая 2020 12:28 Новый
      +3
      Цитата: ПРАВОкатор
      Я правильно понимаю? Для обслуживания таких установок нужны учёные... Причём как минимум, доктора технических наук. Много их найдёте для отправки в космос, на боевые корабли.?

      Не берите в голову - от этой идеи отказались еще в конце семидесятых, когда хотели космонавтов превратить в разведчиков, и из этого ничего не получилось, хотя под них создали несколько боевых станций "Алмаз". В общем это утопия и у нас никто не пойдет на создание такой станции в военных целях - слишком дорого и малоэффективно.
      1. Vol4ara
        Vol4ara 24 мая 2020 11:42 Новый
        0
        Цитата: ccsr
        Цитата: ПРАВОкатор
        Я правильно понимаю? Для обслуживания таких установок нужны учёные... Причём как минимум, доктора технических наук. Много их найдёте для отправки в космос, на боевые корабли.?

        Не берите в голову - от этой идеи отказались еще в конце семидесятых, когда хотели космонавтов превратить в разведчиков, и из этого ничего не получилось, хотя под них создали несколько боевых станций "Алмаз". В общем это утопия и у нас никто не пойдет на создание такой станции в военных целях - слишком дорого и малоэффективно.

        Раньше нужными были лётчики для управления самолётом. Сейчас для функционирования лазера нужен лазер и источник энергии в крсмосе, и люди на Земле
  3. Бережливый
    Бережливый 23 мая 2020 05:38 Новый
    +7
    Да, лазер стал новой "иконой " !Авторую вопрос -какой из типов лазера даже в космосе дает кпд 50 процентов? То, что испытывают лазеры мощностью в мегаватт и больше ещё не значит, что такие лазеры возможно создать массово. Прототипы очень тяжелые, сложные в изготовлении, в них используют аналоги сплавов и металлов на основе редкоземельных элементов, что ведет к удоражанию лазера в разы. А заменить эти металлы из за их физико-технических свойств абсолютно нечем. И , автору, даже если вы и получили на выходе импульс в один мегаватт, высчитайте время для охлаждения и перезарядки вашего лазера, ресурс его" ствола" , и вы поймете, что это просто дорогая, страшно дорогая вещь, которая разорит вашу армию, такие прототипы не годятся для реального приминения. В них идет наработка новых технологий, новых материалов, новых вариантов фокусировки импульса, или луча. Это даже не задел на будущее, это попытка сейчас получить любой ценой всё и сразу -и высокий кпд, и недорогую стоимость импульса или луча, возможность быстрой перезарядки лазера для частого его приминения. Только, физику не обманешь, и дальше лабораторных гротесков дело не идет.
    1. Вадим237
      Вадим237 23 мая 2020 15:13 Новый
      0
      Возможно, подобный лазер мегаваттного класса ещё 10 лет назад создали поставили на Боинг и испытали как сегмент ПРО и это как и созданный в 1985ом химический лазер MIRACL с выходной мощностью 2,2 мегаватт явно вышли за рамки лабораторных гротесков а первым лазером большой мощности принятом на вооружение и запущенного в серийное производство стал наш Пересвет, и о каких редкоземельных металлах вы говорите в химических и газовых лазерах массового применения эти материалы не имеют самое дорогое в лазерах это оптика и источник питания в качестве источника питания можно использовать суперионисторы один выстрел один суперионистр далее перезарядка на новый такие орбитальные лазеры с охлаждением созданным для ЯЭРДУ можно делать уже сейчас но нужен вызов все ждут когда на орбите появится первое оружие а дальше всё попрёт и орбитальные ракеты перехватчики, лазеры, рельсотроны, пучковое оружие, рентгеновские лазеры и прочее. Носители для выведения таких систем уже имеются.
  4. Momotomba
    Momotomba 23 мая 2020 08:31 Новый
    +5
    Я так и не понял куда этой штукой стрелять надо... По земле? По ракетам? Или по другим спутникам? Что мы изобретаем?)
    1. Вадим237
      Вадим237 23 мая 2020 15:14 Новый
      0
      По всему что летает в космосе.
      1. Momotomba
        Momotomba 24 мая 2020 21:08 Новый
        0
        А вообще, зачем сбивать спутники? Может проще лишать их связи РЭБовским методом? Или вместо лазера импульсом сжигать их аппаратуру связи... Проще и дешевле, ничего изобретать не надо...А железо пусть летает
        1. Вадим237
          Вадим237 25 мая 2020 01:05 Новый
          +1
          Импульсом вы все спутники можете из строя вывести и свои и чужие - но можно на полном серьёзе утверждать что все военные спутники защищены от мощных ЭМИ.
    2. Оё Сарказми
      Оё Сарказми 23 мая 2020 17:35 Новый
      +3
      Цитата: Momotomba
      куда этой штукой стрелять надо...

      Только по карману налогоплательщиков.
      Ещё на заре СОИ наши учёные сказали - никаким способом расходимость луча не победить. На дистанции 300 км пятно засветки составит 6 метров в диаметре. Пшик. Но мудрые члены Политбюро (кому за 70) на них грозно цыкнули - Рейган сказал, что будет сбивать боеголовки на расстоянии 2000 км, а он американский президент, и врать не может.
      Лазеры любой мощности (а чем мощней, тем расходимость выше) пригодны только для стрельбы по воробьям на дистанции до 25 км.
      1. Podvodnik
        Podvodnik 23 мая 2020 20:53 Новый
        +3
        никаким способом расходимость луча не победить


        Действительно. Фокусировать придется пятно малого диаметра (несколько см.) И не на расстоянии в 25 км. Но даже если и сделают такое супер-пупер устройство фокусировки, соорудят источник энергии подходящей мощности и выведут эту бандуру в космос. И даже смогут стрельнуть. Остается очень простой вопрос: "КУДА?". Как навести луч на цель и удерживать в нужной точке некоторое время для разрушения её? А цель не стоит на месте и движется с огромной скоростью. И это на расстоянии для примера в 2000 км? Ну-Ну. Флаг им в руки и барабан на шею.
      2. Вадим237
        Вадим237 23 мая 2020 22:42 Новый
        0
        Вы это нашим про расходимость луча расскажите - они ведь этого не знали когда создавали Пересвет. Но в конечном итоге проблему решили.
        1. Momotomba
          Momotomba 24 мая 2020 07:39 Новый
          +2
          А Пересвет куда стреляет? Такая загадочная штуковина... Большая и зеленая)
          А ведь кроме расходимости нужно ещё победить пыль в атмосфере, неравномерность и неоднородность... Лазер того стоит??
          1. Вадим237
            Вадим237 24 мая 2020 14:55 Новый
            0
            Наверное по тому же что и американские лазеры
            1. Momotomba
              Momotomba 24 мая 2020 21:00 Новый
              0
              А ракетой или снарядом не проще? Да и всепогоднее, в отличие от лазера...
              1. Вадим237
                Вадим237 25 мая 2020 01:09 Новый
                0
                Ракеты стоят несколько сотен тысяч долларов и целый боекомплект снарядов затратите который так же стоит не мало. Да же если лазеры будут работать в нормальную пагоду - это будет уже существенная экономия расходов на всём вышеперечисленном.
                1. Momotomba
                  Momotomba 25 мая 2020 06:27 Новый
                  +1
                  Пожалуй, соглашусь... Видимо надо просто подождать и сделают путное что-то
          2. Оё Сарказми
            Оё Сарказми 24 мая 2020 21:57 Новый
            0
            Цитата: Momotomba
            А Пересвет куда стреляет?

            Ну, в атмосфере проявляется феномен самофокусировки - по оси луча воздух нагревается до тысячи градусов (да, в течении микросекунды), скорость света в горячем воздухе падает, и фотоны на границах луча, где скорость света выше, стремятся повернуть к оси луча.
            Но самофокусировка небесплатна. На нагрев используется энергия луча, его плотность энергии падает быстрее квадрата расстояния, и поражающая способность исчезает на дистанции свыше 10 км.
            Так что игры с лазерами - просто игры любопытствующих учёных. Которые, обещаниями туповатым военным и членам политбюро, выбивают себе сладкие печеньки на фундаментальные исследования.
            1. Вадим237
              Вадим237 25 мая 2020 01:11 Новый
              0
              На дальности 80 и 150 километров сбивали ракеты - это было 10 лет назад.
              1. Оё Сарказми
                Оё Сарказми 25 мая 2020 14:34 Новый
                0
                Цитата: Вадим237
                На дальности 80 и 150 километров сбивали ракеты

                Я читал только о 2,5 км, со стационарного лазера по мишени типа "воздушный шарик".
                1. Вадим237
                  Вадим237 25 мая 2020 19:00 Новый
                  0
                  Про Боинг с лазером YAL 1 поинтересуйтесь.
            2. Ка-52
              Ка-52 25 мая 2020 12:43 Новый
              0
              по оси луча воздух нагревается до тысячи градусов (да, в течении микросекунды), скорость света в горячем воздухе падает,

              ой нагородили то)))) что за квантовые фантазии? Никакой нагрев не повлияет на скорость света, тем более при таких энергиях, как в пучке. Суть в том, что тут работает процесс преломления среды в световом потоке высокой интенсивности. Из за нелинейности процесса лучи на границе преломляются в сторону оси канала. Что и вызывает его сужение. Но явление приносит больше вреда, чем пользы. С ним чаще борются, чем используют, так как неконтролируемое сжатие приводит к распаду пучка.
            3. psiho117
              psiho117 4 июня 2020 13:24 Новый
              0
              Цитата: Оё Сарказми
              скорость света в горячем воздухе падает, и фотоны на границах луча, где скорость света выше, стремятся повернуть к оси луча.

              Тьфу на вас, дети ЕГЭ...
              Скорость света у них падает, фотоны поворачивают...
              1. Оё Сарказми
                Оё Сарказми 4 июня 2020 14:40 Новый
                0
                Гы. Может, таблицы коэффициента преломления холодной плазмы в зависимости от температуры, выкладывать? Думаю, излишне.
                Температура воздуха растёт, молекулы частично ионизируются, свободные электроны повышают коэффициент преломления, скорость света в этой среде падает.
                Так, для вундеркизма: скорость света в тяжёлом оптическом стекле - флинте - составляет 200000 км/сек. На треть меньше, чем в вакууме.
  5. Пётр Твердохлебов
    Пётр Твердохлебов 23 мая 2020 08:39 Новый
    +1
    Кроме того, если говорить о боевых действиях в космосе, то существуют технические и тактические решения, способные во многом снизить эффективность работы лазерного оружия в космосе.

    Что это за решения?
    1. dauria
      dauria 24 мая 2020 01:12 Новый
      +3
      Что это за решения?


      Высыпать мешок пыли из пылесоса в космосе перед боеголовкой. И пусть летит в облаке пыли ... wink Пыль не отстанет от боеголовки, пока не войдёт в атмосферу. А дальше уже неважно.
      1. Вадим237
        Вадим237 24 мая 2020 18:28 Новый
        0
        Концепция применения лазерного оружия предусматривает поражение МБР на разгонном участке в США ещё с 90ых разрабатывают пучковое оружие ионные электронные протонные мезонные ускорители.
        Попадая в цель, атомы легко ионизируются, теряя единственный электрон, при этом глубина проникновения частиц увеличивается в десятки и даже сотни раз. В результате происходит термическое разрушение металла.

        Кроме того, при торможении частиц пучка в металле возникнет так называемое «тормозное излучение», распространяющееся по ходу движения пучка. Это рентгеновские кванты жесткого диапазона и рентгеновские кванты.

        В итоге, даже если обшивка корпуса не будет пробита пучком ионов, тормозное излучение с большой вероятностью уничтожит экипаж и выведет из строя электронику.

        Также под воздействием пучка частиц высокой энергии в обшивке будут наводиться вихревые токи, рождающие электромагнитный импульс". Такое оружие в космосе отлично подходит для селекции настоящих боеголовок от ложных - так как этот поток может запустить ядерную реакцию в материале заряда тем самым боеголовки начнут светиться в рентгеновском диапазоне задолго до входа в атмосферу тем самым определены и поражены заатмосферными перехватчиками импульсными лазерами большой мощности и противоракетами. И никакая пыль не поможет.
    2. dauria
      dauria 24 мая 2020 01:31 Новый
      0
      Что это за решения?


      Ну, а если серьёзно - была такая ткань для ОЗК, под действием световой вспышки ядерного взрыва выделяла дым и не давала человеку сгореть. Никто не мешает создать покрытие по этому принципу в космосе - дым окутает боеголовку и никаким "ветром" его не сдует . Хотя проще заранее "окутать" и лететь себе. Воздуха-то нет, разницы в скоростях тоже.
      Впрочем, полированной фольги хватит. Видел, как промышленный лазер резал насквозь сталь 4 мм , но не повреждал полированный аллюминиевый уголок , на которых лежал этот стальной лист.
  6. Г.Георгиев
    Г.Георгиев 23 мая 2020 08:54 Новый
    0
    Статья опубликована на 3-4 года раньше. Сейчас рано. Существует всего несколько наземных лазера «Пересвета» мощностью 3 МВт.
  7. Оператор
    Оператор 23 мая 2020 08:56 Новый
    -1
    Цитата: Бережливый
    какой из типов лазера даже в космосе дает кпд 50 процентов

    Карбидкремниевый диод с удельной мощностью 25 квт/кв.см, вестимо.
    1. Бережливый
      Бережливый 23 мая 2020 09:01 Новый
      +1
      Оператор -и сколько импульсов сможет лазер на таком диоде выдать за еденицу времени? Сколько нужно времени для нормального его охлаждения?
      1. Оператор
        Оператор 23 мая 2020 09:57 Новый
        0
        Карбидокремниевый диод обеспечивает непрерывный режим лазерного излучения, главное - чтобы холодильник мог работать в таком же режиме.
      2. Собеседник
        Собеседник 23 мая 2020 18:49 Новый
        0
        Пока охлаждать его проблематично. Вакуум. Молекул рядом нет. Тепло ничего не забирает. А значит только увеличивать площадь отдачи тепла...
  8. Оператор
    Оператор 23 мая 2020 09:04 Новый
    -7
    В общем и целом - пока не изобретут лазеры со 100% КПД, позволяющие отказаться от холодильников весом в несколько десятков тонн, мегаваттные лазеры возможны только воздушного базирования со сбросом тепла в атмосферу.

    И чтобы два раза не вставать - единственным реальным источником энергии для лазеров космического базирования является радиоизотопный генератор на никеле-63 с прямым преобразованием энергии ядерного распада в электричество. На настоящий момент обладателем технологии промышленного производства никеля-63 является Россия, все остальные страны в этом вопросе находятся в глубокой заднице.
    1. ccsr
      ccsr 23 мая 2020 12:24 Новый
      +2
      Цитата: Оператор
      единственным реальным источником энергии для лазеров космического базирования является радиоизотопный генератор на никеле-63 с прямым преобразованием энергии ядерного распада в электричество.

      Что вы подразумеваете под прямым преобразованием энергии, если раньше ток получали от полупроводниковых термоэлектрических преобразователей в таких генераторах.
      1. Оператор
        Оператор 23 мая 2020 13:06 Новый
        +1
        Изотоп никель-63 при ядерном распаде выделяет электроны и позитроны, т.е. прямым образом генерирует электрический ток без промежуточного термоэмиссионного преобразования тепла от ядерного распада.
        1. ccsr
          ccsr 23 мая 2020 13:24 Новый
          +3
          Цитата: Оператор
          Изотоп никель-63 при ядерном распаде выделяет электроны и позитроны, т.е. прямым образом генерирует электрический ток

          Где об этом можно узнать? Мне просто интересно узнать какой мощности ток можно поучать от таких установок и почему мы не отказываемся от АЭС традиционного типа. Может приведете ссылки где есть описание таких систем.
          1. Оператор
            Оператор 23 мая 2020 14:26 Новый
            -1
            Данные по запросу "устройство ядерной батарейки никель-63".

            Сила тока определяется числом параллельно подключенных слоев никеля-63 в источнике тока.

            Заменить обычные атомные электростанции ядерная батарейка не сможет по причине более высокой себестоимости электроэнергии (для серийных изделий еще не определена) и отсутствия регулировки мощности - на протяжении 50 лет батарейка непрерывно выдает максимум своей мощности, что вполне сойдет для космических источников энергии (оснащенных холодильниками), непрерывно работающих маяков, метеодатчиков, носимых источников экипировки пехотинца, ноутбуков, смартфонов (оборудованных радиаторами) и т.д., но не для общего энергоснабжения.
            1. ccsr
              ccsr 23 мая 2020 17:11 Новый
              +3
              Цитата: Оператор
              Сила тока определяется числом параллельно подключенных слоев никеля-63 в источнике тока.

              Я посмотрел информацию по этой батарейке и сразу понял, что для лазеров она вряд ли пригодится - порядок мощности не тот. Что касается параллельного соединения, то много их не удастся соединить, хотя бы из-за неоднородности элементов и токов саморазряда в таких конструкциях.
              1. Оператор
                Оператор 23 мая 2020 18:21 Новый
                -1
                Источник тока на никеле-63 генерирует электричество, а не запасает его, поэтому саморазряда нет по определению.
                1. ccsr
                  ccsr 23 мая 2020 18:31 Новый
                  +3
                  Цитата: Оператор
                  Источник тока на никеле-63 генерирует электричество, а не запасает его, поэтому саморазряда нет по определению.

                  Дело не в запасе заряда, а в том что не удается создать абсолютно одинаковые элементы и какие-то из них будут иметь различия во внутреннем сопротивлении, а это обязательно приведет к тому что через них будет идти разный по силе ток при параллельном соединении, и в итоге при длительной эксплуатации это ведет к разрушению внутренней конструкции элементов. Этой проблемы нет при последовательном соединении элементов, а вот при большом количестве параллельно соединенных элементов возникают проблемы - по крайней мере так было в моё время.
                  1. Оператор
                    Оператор 23 мая 2020 19:26 Новый
                    -1
                    Согласно заявлениям Росатома эта проблема решена.
          2. Вадим237
            Вадим237 23 мая 2020 15:17 Новый
            -1
            Такие системы атомной электрогенерации пока только испытывают.
            1. ccsr
              ccsr 23 мая 2020 17:04 Новый
              +2
              Цитата: Вадим237
              Такие системы атомной электрогенерации пока только испытывают.

              И мне почему-то так кажется - по крайней мере я нигде не слышал, что они уже серийно где-то используются. Вот поэтому и попросил у автора ссылку, чтобы понять на каком уровне мы находимся.
              1. remal
                remal 25 мая 2020 03:53 Новый
                0
                Реакторы давно использовали в космосе, но затем их запретили, после того как наш спутник рухнул в Канаде.
                1. ccsr
                  ccsr 25 мая 2020 11:20 Новый
                  +1
                  Цитата: remal
                  Реакторы давно использовали в космосе,

                  Реактор, как это у нас понимают, никогда в космос не запускали, потому что использовали совершенно другой принцип получения электричества, создав РИТЭГ, который даже на луноходе был установлен и являлся источником тока в "лунные ночи".
                  1. remal
                    remal 25 мая 2020 12:08 Новый
                    0
                    В лунные ночи там как раз работали плутониевые реакторы в качестве классического источника тепла.
                    1. ccsr
                      ccsr 25 мая 2020 12:33 Новый
                      +1
                      Цитата: remal
                      В лунные ночи там как раз работали плутониевые реакторы в качестве классического источника тепла.

                      Не знаю что вы понимаете под классическими реакторами, но там используется управляемая ядерная реакция для получения тепла, которое потом преобразуется в пар для турбин станций. РИТЭГ использует другой принцип - там используют полупроводниковые термоэлементы, ЭДС которых получается из-за разных температур, причем нагрев одной стороны идет за счет постоянно выделяемого тепла от радиоизотопного источника, а охлаждение другой за счет оребрения конструкции - это как говорится объяснение на пальцах. В классическом виде ядерный реактор на орбите невозможен - слишком тяжелая конструкция получается.
  9. peter1v
    peter1v 23 мая 2020 09:54 Новый
    -13
    Самая засада в лазерах, что в безвоздушном пространстве (в открытом космосе) они лучом энергию не передают. Не опаснее яркого фонарика. Стрелять имеет смысл только в атмосфере, хоть она и дополнительно рассеивает луч.
    1. BlackMokona
      BlackMokona 23 мая 2020 10:38 Новый
      +5
      Т.е солнце не передаёт своими лучами энергию на Землю? laughing
      1. peter1v
        peter1v 24 мая 2020 10:48 Новый
        -1
        Солнце не лазер, как бы вам ни казалось обратное
    2. Genry
      Genry 23 мая 2020 10:58 Новый
      +2
      Цитата: peter1v
      Самая засада в лазерах, что в безвоздушном пространстве (в открытом космосе) они лучом энергию не передают.

      Земля плоская?
      1. peter1v
        peter1v 24 мая 2020 10:46 Новый
        -1
        Вам, как говорится, виднее
  10. ccsr
    ccsr 23 мая 2020 12:21 Новый
    +3
    Автор:
    Андрей Митрофанов
    Особенности эксплуатации лазеров в космосе
    Первое препятствие на пути применения мощных лазеров в космическом пространстве — это их КПД, который составляет до 50% у лучших изделий, оставшиеся 50% идут на нагрев лазера и окружающего его оборудования.

    Автор статьи довольно подробно всё описал в вопросе технических проблем использования лазеров в космосе и это представляет интерес тем, кто интересуется этим вопросом.
    Но вот акценты в существующих проблемах орбитальных лазеров в своей статье он расставил, на мой взгляд, не совсем правильно. Чтобы не вдаваться в подробности, просто назову те, из-за которых в обозримом будущем мы вряд ли станем размещать лазеры на орбите.
    1. Высокая стоимость вывода на орбиту, и при этом не такая уж эффективность такого оружия при таких затратах.
    2.Сложности в системе управления и применения такой техники по командам с Земли, особенно при противодействии сил РЭБ противника.
    3.Оперативное применение в основном будет касаться низких орбит, а это значит что будут мертвые зоны, в которых мы не сможем контролировать состояние лазера и действия противника по его уничтожению.
    4. Слишком большая вероятность технической неисправности или умышленного воздействия противником для таких спутников, что может привести к боевому использованию лазера против спутников противника, а это может спровоцировать ядерную войну.
    И это самая главная причина, почему в ближайшие десятилетия такие системы не появятся на орбите.
    1. Вадим237
      Вадим237 23 мая 2020 15:35 Новый
      0
      Противодействие спутников против спутников - точно к ядерной войне не приведёт на счёт высокой стоимости выведения максимум 60 - 100 миллионов зелёных стандартная цена для всех выводимых средних и тяжёлых спутников сейчас причём стоимость некоторых спутников может доходить до 10 и более миллиардов и кто сказал что такие платформы будут на низких орбитах висеть скорее от 500 до 2000 километров с возможностями манёвров и изменения орбит осталось только сделать многоразовый корабль который сможет выводить и забирать на тех обслуживание подобные боевые космические спутники в США подобную систему Старшип как раз создают. А там уже попрёт борьба за ресурсы нашей солнечной системы - кто первый того и пирог.
      1. ccsr
        ccsr 23 мая 2020 17:19 Новый
        +2
        Цитата: Вадим237
        Противодействие спутников против спутников - точно к ядерной войне не приведёт на счёт высокой стоимости выведения максимум 60 - 100 миллионов зелёных стандартная

        У нас есть орбитальная группировка "Система предупреждения о ракетном нападении (СПРН)" и если вдруг все спутники выйдут из строя в течении одного-двух часов - что мы должны будем делать?
        Цитата: Вадим237
        осталось только сделать многоразовый корабль который сможет выводить и забирать на тех обслуживание подобные боевые космические спутники в США подобную систему

        Допустим сделают, а его участь шаттла постигнет - на этом все и закончится?
        Цитата: Вадим237
        А там уже попрёт борьба за ресурсы нашей солнечной системы - кто первый того и пирог.

        Вы серьезно верите, что нам не удастся найти свои дешевые способы получения энергии и научиться на 90-95% перерабатывать отходы нашей жизнедеятельности? Зачем нам бороться в солнечной системе за то, чего на Земле и так хватает?
        1. Вадим237
          Вадим237 23 мая 2020 22:52 Новый
          -1
          Участь Шаттла его точно не постигнет - так как Шаттл разработка 50 летней давности и материалы там использовали достаточно жиденькие а тут специальная жаропрочная нержавеющая сталь способная держать нагрев 1400 градусов и новый керамический материал теплозащиты единственная проблема такой системы будет экстремальный вид посадки. И я про энергию ничего не писал - борьба в космосе будет идти за редкоземельные металлы коих в космосе железные метеориты и астероиды и на Луне в миллионы раз больше чем на Земле и добывать их там будет намного проще.
  11. iouris
    iouris 23 мая 2020 12:24 Новый
    +1
    Судя по всему, одним из важнейших условий капитуляции, которая была подписана Горби на Мальте, является разрушение космической инфраструктуры СССР.
  12. Наблюдатель2014
    Наблюдатель2014 23 мая 2020 13:26 Новый
    -4
    Интересная статья. yes Очень хотелось бы тему развить , как можно в тактической обстановке лазером нанести поражение за горизонт.
    1. Вадим237
      Вадим237 23 мая 2020 15:38 Новый
      0
      Ещё более интересная тема пучковое оружие и рентгеновские лазеры.
      1. Наблюдатель2014
        Наблюдатель2014 23 мая 2020 15:41 Новый
        -6
        Цитата: Вадим237
        Ещё более интересная тема пучковое оружие и рентгеновские лазеры.

        Может быть.Так и есть .Но очень охота вместо рентгеновского и пучкового по простому засадить за горизонт обычным лазером на данном этапе развития ,так сказать умные мысли почитать.
  13. bk0010
    bk0010 23 мая 2020 17:44 Новый
    +2
    Использовать солнечные батареи для боевого лазера бесполезно: батарей разумных размеров хватит исключительно для питания платформы, а гектары солнечных батарей тоже не подойдут: помимо дороговизны, их еще ворочать надо, чтобы они под хорошим углом к солнышку были, при больших площадях это тоже нереально.
    РИТЕЭГи тоже не подойдут: они помимо электричества еще тепла в разы больше выделяют. И если у маломощных ритегов это тепло используется на нужды платформы, то у мощных возникает проблема с охлаждением, причем не эпизодическая (как с лазером), а постоянная.
  14. Саша_рулевой
    Саша_рулевой 24 мая 2020 06:34 Новый
    +1
    по программе Boing YAL-1, для поражения межконтинентальных баллистических ракет (МБР) на расстоянии 600 километров предполагалось использовать лазер мощностью 14 мегаватт. Фактически была достигнута мощность порядка 1 мегаватта, при этом были поражены учебные цели на расстоянии порядка 250 километров.


    На самом деле дальность стрельбы была засекречена, позже стало известно, что стрельба велась на расстояниях 50-80 км.

    "Боинг" летел все время прямо. Стартующий макет ОТР был у него прямо по носу, крутить лазер влево-вправо было не нужно. Ракету он подбивал в момент самого начала пуска, когда она только-только отрывалась от земли, т.е. водить лазером вверх тоже особенно много было не нужно. А как быть в космосе? Как космическому кораблю оказаться в ста километрах от стартующей БР, если он все время летит с дикой, по земным меркам, скоростью - 7,9 км/с? Потом БР поднимется в космос и то же полетит почти с такой же скоростью, но в другой плоскости и в другом направлении. Надо же не просто, чтобы лазерная пушка вдруг очутилась, да еще и чтобы продержалась в радиусе поражения хотя бы секунд десять (выше сказано пять минут, но это уже совсем нереалистично). Туда-сюда еще можно как-то охотиться за спутниками, при условии, что у лазерной установки есть мощные двигатели и большой запас топлива для межорбитальных маневров. Можно вывести ее в одну плоскость со спутником, а потом постепенно нагнать или отстать так, чтобы они висели рядом на любом требуемом удалении, не двигаясь относительно друг друга. Но как быть с БР, она то всего один неполный виток совершает? В случае же спутника и лазер не нужен, можно обычным пулеметом обойтись.
    1. Вадим237
      Вадим237 24 мая 2020 15:22 Новый
      0
      В Космосе лазерный луч нечему рассеивать импульсный лазер мощностью в и более 1 Мгвт на дальности в тысячу километров будут эффективны наводить его на взлетающие МБР будут спутники СПРН ПРО с ИК камерами а ещё сами орбитальные лазерные платформы будут оснащены ТВ сканерами для распознавания объектов в космосе им нужно будет немного топлива что бы маневрировать и переходить на ближайшие орбиты - чем выше орбита тем площадь покрытия больше но нужна более точная система наведения с ней уже сейчас никаких проблем нет. В ближайшие лет 10 - 20 всё это будет реализован на практике.
    2. remal
      remal 25 мая 2020 03:48 Новый
      0
      Панцирь в Сирии обошелся обычным пулеметом, их там Израиль много уже настрогал.
  15. remal
    remal 25 мая 2020 03:45 Новый
    0
    Ядерный реактор на орбите Земли - очень плохая идея. Сойдет солнечная панель + накопитель в виде электролиза и топливных элементов на паре водород-кислород. Выделяемое тепло легко можно рассеять за счет радиаторов с водой в виде теплоносителя и тем же двигателем Стирлинга. Высокоэлептичная орбита даст возможность по максимума использовать энергию солнца и использовать лазер близко к Земле. В первую очередь подобная установка может быть использована для свода с орбиты космического мусора, затем для передачи энергии, ну и конечно в военных целях.
    1. ccsr
      ccsr 25 мая 2020 11:25 Новый
      +1
      Цитата: remal
      Сойдет солнечная панель + накопитель в виде электролиза и топливных элементов на паре водород-кислород.

      Технически это было реализовано еще в восьмидесятых годах прошлого века на ряде спутников.
      Цитата: remal
      Высокоэлептичная орбита даст возможность по максимума использовать энергию солнца и использовать лазер близко к Земле.

      Не совсем понятно как с высокоэллиптической орбиты вы попадете в объект на низкой орбите узким лучом лазера.
      1. Вадим237
        Вадим237 25 мая 2020 19:06 Новый
        0
        В таких системах будет не один луч а несколько лазерных головок с фокусировкой на центр тем самым компенсируя расхождение лучей на максимальном расстоянии
        1. agond
          agond 27 мая 2020 21:42 Новый
          0
          Энергию для лазера можно накапливать в маховиках, например графеновых, ведь он считается самым прочным на разрыв веществом в мире , и потом в космосе вакуум и холодно моховик на электромагнитной подвеске вообще не будет испытывать торможение , а холод позволит применять сверхпроводимость для преобразования энергии вращения в электричество поэтому возможно получать пиковые мощности не достижимые любым другим способом кроме как взрыва. Кстати если взрывом обычных ВВ можно получить электромагнитный импульс большой мощности то наверное это можно как то применить для накачки лазера
          1. Knell Wardenheart
            Knell Wardenheart 19 августа 2020 16:30 Новый
            0
            Вы имели ввиду т.н "Взрывогенераторы" насколько я понимаю. Это весьма дорогие изделия , а их использование не решает проблему охлаждения лазера. По сути мы получаем одноразовое изделие с очень большой ценой - лучше в этом случае использовать изделие с ядерной накачкой (хотя возможно с цифрами стоимости-веса по изделию это было бы более привлекательным вариантом) .

            Маховик вращающийся с огромной скоростью - вероятно, был бы довольно массивен и потребовал бы от КА повышенных прочностных характеристик, не говоря уже о непредсказуемости подобного решения применительно к космическому аппарату ,находящемуся в условиях микрогравитации..
  16. Knell Wardenheart
    Knell Wardenheart 19 августа 2020 16:23 Новый
    0
    Отличная статья, спасибо автор !
    В принципе все описанные вами факторы говоря о том, что врятли мы в течении 21 века увидим какие то лазерные орбитальные платформы , способные сбивать ракеты. Размер таких платформ и их весовые характеристики - судя по всему исключают разовое выведение целой конструкции, много возни будет с охладительной системой,которую судя по всему придется монтировать вручную ,длительное время и ,вероятно это также потребует не единичного вывода на орбиту ее элементов.
    Нам потребуется сверхтяж на уровне "Энергии" для выведения аппарата, и , вероятно, пара пусков более легких носителей с элементами охлаждения (все это по минимуму).
    На выходе даже в самом лучшем случае мы получаем систему в единичном-парном-четверном варианте явно неспособную остановить в весьма ограниченный период массированное ракетно-ядерное нападение или даже ответно-встречный удар. Хотя бы по причине вероятной неспособности этой системы работать непрерывно в течении получаса (это очень приблизительные сроки) за период которого основная масса ракет будет выпущена . Даже без учета потенциальных мер по повышению устойчивости к ЛО на тяжелых МКБР , даже если каждая такая станция из 4х успеет за этот условный получас поразить по 10 МКБР - это будет капля в море. Количественное наращивание подобных станций разорило бы любой бюджет (ввиду вышеописанных факторов) и было бы совершенно несравнимо с затратами противника по наращиванию МКБР и/или средств борьбы с подобными станциями . Потенциально любая страна способная выводить ИСЗ имеет возможность подготовить меры по устранению таких платформ заблаговременно , что будет также в разы экономичнее относительно стоимости самих платформ и их эксплуатации (например сделав соответствующие закладки в спутники двойного назначения или с помощью наземного ЛО)

    Если все же рассматривать использование подобной системы в кач-ве средства дополняющего наземную стратегическую ПРО (волшебной пулей она не может являться в принципе) - то мне кажется что лучше для подобных целей (в контексте именно "Судного дня" и максимального ослабления ответно-встречного удара,например) было бы развивать концепцию лазера с ядерной накачкой . Одноразовость изделия делает его более компактным , концепция (насколько я знаю) подразумевает активацию нескольких лазерных пучков от одной накачки - это в лучшей мере позволяет бороться с разовым массовым выведением. Если рассматривать этот вариант -то идеальным было бы решение запуска подобных аппаратов массово и вместе со своими БР в концепции первого удара - с целью ликвидации именно ответно-встречного, а не держать в кач-ве спутниковой группировки с известными координатами.