Учені заявили про створення "нескінченного" бойового лазера: під загрозою літаки та супутники

Китайські військові вчені з Національного університету оборонних технологій у місті Чанша стверджують, що досягли величезного прориву в технології лазерної зброї, повідомляє South China Morning Post. Високоенергетична лазерна зброя тепер може працювати "нескінченно" завдяки новій системі охолодження, яка повністю усуває накопичення тепла, що відходить.

У чому суть винаходу

Дослідники кажуть, що ця технологія може значно змінити сучасні війни, збільшивши час дальність, шкоду й час безперервної роботи. Цього вдалося домогтися завдяки розробці нової системи охолодження, яка використовує вдосконалені конструкції та оптимізований потік газу для відводу тепла зсередини лазерної зброї, мінімізуючи турбулентність і вібрації та підвищуючи чистоту дзеркал.

"Це величезний прорив у поліпшенні характеристик високоенергетичних лазерних систем, — стверджує керівник групи дослідників Юань Шенфу. — Тепер лазери зможуть видавати якісний імпульс не тільки в першу секунду, а й підтримувати його як завгодно довго", — заявив він.

Команда Юаня розробила внутрішній перетворювач шляху променя — систему, яка продуває газ через зброю для видалення відпрацьованого тепла та підвищення чистоти газу. Систему розроблено, щоб бути компактною та ефективною, з акцентом на оптимізацію потоку газу та мінімізацію розміру й ваги. Система охолодження складається з декількох ключових компонентів, включно з джерелом повітря, теплообмінником, системою керування потоком газу та системою впорскування/всмоктування газу. Джерело повітря забезпечує подачу чистого сухого повітря в систему, яке потім проходить через теплообмінник для охолодження до бажаної температури.

Система управління потоком газу регулює потік газу, забезпечуючи його подачу за правильної температури та часу витримки для досягнення квазістатичних малих аберацій. Одним із основних завдань було забезпечення того, щоб потік газу досяг бажаного ефекту охолодження й очищення. Це вимагало ретельного розроблення та випробувань системи управління потоком газу, а також системи впорскування/всмоктування, яка доставляє газ у внутрішній тракт пучка. Ще одна проблема полягала в тому, щоб зробити систему компактною та ефективною для використання в реальних бойових діях. Були потрібні інноваційні конструкції, як-от вдосконалені пневматичні конструкції, оптимізація потоку на кожному шляху, інтеграція інжектора/всмоктування з балочною секцією та спрощені трубопроводи. Поки що всі інші подробиці військової розробки тримаються в найсуворішому секреті. Немає навіть найпростіших схематичних зображень системи.

У чому проблеми лазерної зброї

Швидкість світла, із якою летить імпульс, і дешевизна пострілу на рівні $1 за раз, а також ефективність роблять лазерні системи бажаною зброєю для будь-якої армії світу. Розробки лазерних систем ведуть багато великих країн, ще починаючи з 60-х років минулого століття. Але досі ніхто так і не представив компактної та дієвої армійської системи.

Наприклад, у США деякі з найвідоміших проєктів протягом багатьох років включають вдосконалений хімічний лазер для флоту (NACL). У ньому як джерело використовували фторид дейтерію, і сам лазер середнього інфрачервоного діапазону (MIRACL). Так само в США розробляли тактичний лазер високої енергії (THEL), космічний лазер (SBL), у якому як джерело лазера використовували фтористий водень, і бортовий лазер (ABL), що використовував хімічні киснево-йодні елементи.

Усе це було успішно випробувано на полігонах. Система MIRACL збила надзвукові ракети, THEL збила 48 летючих цілей, а ABL успішно перехопила ракети на рідкому паливі. Але всі проєкти були скасовані через великі розміри, вагу лазерів і слабку далекобійність через недосконалі системи охолодження.

Система охолодження — камінь спотикання

Річ у тім, що від законів фізики не можна втекти: якщо ви хочете палити ворога лазером, то готуйтеся до високих температур самої системи. Усередині лазерної зброї високоенергетичний промінь генерується за допомогою процесу, званого вимушеним випромінюванням. Це передбачає збудження атомів або молекул у підсилювальному середовищі, як-от кристал або газ, до вищого енергетичного стану.

Коли ці збуджені атоми або молекули повертаються у свій основний стан, вони випромінюють фотони, які потім посилюються в процесі оптичного зворотного зв'язку для створення високоенергетичного лазерного променя. Система управління променем відповідає за напрямок і управління лазерним променем зазвичай за допомогою дзеркал і лінз. Ця система має бути дуже точною та стабільною, оскільки навіть невеликі відхилення або вібрації можуть призвести до відхилення променя від заданого курсу.

Але коли лазерний промінь проходить через повітря, він нагріває газ на своєму шляху, змушуючи його розширюватися та створювати турбулентний потік. Ця турбулентність може призвести до розсіювання та спотворення променя, що знижує його ефективність і точність.

Зокрема, нагрітий газ може призвести до забруднення дзеркал і лінз у системі, що призведе до зниження продуктивності й скорочення терміну служби. За словами дослідників, у деяких випадках більші частинки забруднювальних речовин, що горять на дзеркалах, можуть навіть призвести до їхнього розтріскування або пошкодження, що значно знижує практичність і надійність високоенергетичної лазерної зброї.

Що Китай збирається робити з лазерною зброєю

Як пише видання, Пекін розробив таку систему для успішної реалізації лазерних гармат, здатних знищувати або виводити з ладу безпілотники, ракети й літаки. Перевага цієї зброї в тому, що вона може уражати цілі зі швидкістю світла, що робить її дуже ефективною проти цілей, які швидко рухаються. На думку деяких військових учених, у разі потреби Китай також планує використовувати лазерну зброю проти супутників, таких як Starlink компанії SpaceX. Ця зброя може порушити зв'язок, навігацію та спостереження противника, а також може бути використана для отримання стратегічної переваги в космічних конфліктах майбутнього.

Раніше Фокус писав, що Пентагон хоче випробувати потужний лазер на 50 кВт разом із кінетичною зброєю. Армія США збирається з'ясувати, як використовувати лазери не тільки для оборони, а й хоче знайти спосіб оборонятися від лазерних і кінетичних атак противника.