מוקדם יותר בדקנו כיצד מתפתחות טכנולוגיות לייזר, אילו כלי לייזר ניתן ליצור לשימוש לטובת כוחות האוויר, כוחות היבשה וההגנה האווירית, והצי.
כעת עלינו להבין האם ניתן להתגונן מפניה וכיצד. לעתים קרובות אומרים שמספיק לכסות את הרקטה בציפוי מראה או ללטש את הקליע, אך למרבה הצער, הכל לא כל כך פשוט.
מראה טיפוסית מצופה אלומיניום משקפת כ -95% מקרינת האירוע, ויעילותה תלויה מאוד באורך הגל.
מבין כל החומרים המוצגים בגרף, לאלומיניום יש את ההשתקפות הגבוהה ביותר, שהיא בשום אופן לא חומר עקשן. אם המראה מתחממת מעט כאשר היא נחשפת לקרינה בעוצמה נמוכה, אז כאשר הקרינה החזקה פוגעת, החומר של ציפוי המראה יהפוך במהירות לבלתי שימושי, מה שיוביל להידרדרות בתכונותיו הרפלקטיביות וחימום נוסף דמוי מפולת ועוד הֶרֶס.
באורך גל של פחות מ -200 ננומטר, היעילות של המראות יורדת בחדות; נגד קרינה אולטרה סגולה או רנטגן (לייזר אלקטרונים חופשי) הגנה כזו לא תעבוד כלל.
ישנם חומרים מלאכותיים ניסיוניים בעלי רפלקטיביות של 100%, אך הם פועלים רק לאורך אורך גל מסוים. כמו כן, ניתן לכסות מראות בציפויים מיוחדים מרובי שכבות המגדילים את רפלקטיביותם עד 99.999%. אבל שיטה זו פועלת גם לאורך אורך גל אחד בלבד, ותקרית בזווית מסוימת.
אל תשכח כי תנאי ההפעלה של כלי נשק רחוקים מאלה של מעבדה, כלומר. את רקטת המראה או הטיל יהיה צורך לאחסן במיכל מלא בגז אינרטי. אובך או כתם קלים ביותר, כגון מטביעות יד, יפגעו באופן מיידי ברפלקטיביות של המראה.
יציאה מהמיכל תחשוף מיד את משטח המראה לסביבה - אווירה וחום. אם משטח המראה אינו מכוסה בסרט מגן, הדבר יוביל מיד להידרדרות של תכונותיו הרפלקטיביות, ואם הוא מצופה בציפוי מגן, הוא בעצמו יחמיר את התכונות הרפלקטיביות של המשטח.
לסיכום האמור לעיל, נציין כי הגנת מראה אינה מתאימה במיוחד להגנה מפני נשק לייזר. ומה אם כן מתאים?
במידה מסוימת, שיטת "מריחת" האנרגיה התרמית של קרן הלייזר על הגוף על ידי מתן תנועה סיבובית של המטוס (AC) סביב ציר האורך שלו. אבל שיטה זו מתאימה רק לתחמושת ובמידה מוגבלת לכלי טיס בלתי מאויישים (UAVs), במידה פחותה היא תהיה יעילה כאשר הקרנה בלייזר תהיה בחזית הספינה.
על סוגים מסוימים של אובייקטים מוגנים, למשל, על פצצות גלישה, טילי שיוט (CR), או טילים מונחים נגד טנקים (ATGM) התוקפים מטרה בעת טיסה מלמעלה, גם שיטה זו אינה ניתנת ליישום. מכרות מרגמה לרוב אינן מסתובבות. קשה לאסוף נתונים על כל המטוסים הלא מסתובבים, אבל אני בטוח שיש הרבה מהם.
בכל מקרה, סיבוב המטוס יקטין רק במעט את השפעת קרינת הלייזר על המטרה, כיהחום שמועבר על ידי קרינת הלייזר החזקה לגוף יועבר למבנים הפנימיים ובהמשך לכל מרכיבי המטוס.
השימוש באדים ובאירוסולים כאמצעי נגד נגד נשק לייזר מוגבל אף הוא. כפי שכבר הוזכר במאמרי הסדרה, השימוש בלייזרים נגד כלי רכב משוריינים או ספינות קרקעיות אפשרי רק כאשר משתמשים בו נגד ציוד מעקב, להגנה נחזור מאוחר יותר. זה לא מציאותי לשרוף את גוף המשאית של רכב / טנק או ספינת קרב חי ר עם קרן לייזר בעתיד הנראה לעין.
כמובן שאי אפשר ליישם הגנה על עשן או אירוסול כנגד מטוסים. בשל המהירות הגבוהה של המטוס, עשן או אירוסול תמיד יועפו בחזרה על ידי לחץ האוויר המתקרב, במסוקים הם ייפוצצו על ידי זרימת האוויר מהמדחף.
לפיכך, ייתכן שתידרש הגנה מפני כלי נשק בלייזר בצורה של אדים וריסוס מרוססים רק על כלי רכב משוריינים קלים. מצד שני, טנקים וכלי רכב משוריינים אחרים כבר לרוב מצוידים במערכות סטנדרטיות להקמת מסכי עשן לשיבוש תפיסת מערכות נשק של האויב, ובמקרה זה, כאשר מפתחים חומרי מילוי מתאימים, ניתן להשתמש בהם גם למניעת נשק לייזר..
אם נחזור להגנה על ציוד סיור הדמיה אופטית ותרמית, ניתן להניח כי התקנת מסננים אופטיים המונעים מעבר קרינת לייזר באורך גל מסוים תתאים רק בשלב הראשוני להגנה מפני נשק לייזר בעל הספק נמוך, מהסיבות הבאות:
- בשירות יהיה מגוון גדול של לייזרים מיצרנים שונים הפועלים באורכי גל שונים;
- מסנן שנועד לקלוט או לשקף אורך גל מסוים, כאשר הוא נחשף לקרינה עוצמתית, עלול להיכשל, אשר יוביל לקרינת לייזר לפגוע באלמנטים הרגישים, או לכשל של האופטיקה עצמה (עכירות, עיוות תמונה);
- כמה לייזרים, בפרט לייזר האלקטרונים החופשיים, יכולים לשנות את אורך גל הפעולה בטווח רחב.
ניתן לבצע הגנה על ציוד סיור אופטי והדמיה תרמית לציוד קרקעי, ספינות וציוד תעופה, על ידי התקנת מסכי מגן במהירות גבוהה. אם מזוהה קרינת לייזר, מסך המגן צריך לכסות את העדשות תוך שבריר של שנייה, אך גם זה אינו מבטיח היעדר פגיעה באלמנטים הרגישים. ייתכן כי שימוש נרחב בנשק לייזר לאורך זמן יחייב לפחות כפילות של נכסי סיור הפועלים בטווח האופטי.
אם על מנשאים גדולים התקנה של מסכי מגן ואמצעי שכפול של סיור הדמיה אופטית ותרמית היא אפשרית למדי, הרי שבנשק דיוק במיוחד, במיוחד קומפקטי, זה הרבה יותר קשה לביצוע. ראשית, דרישות המשקל והגודל להגנה מתהדקות משמעותית, ושנית, ההשפעה של קרינת לייזר בעוצמה גבוהה גם בתריס סגור עלולה לגרום להתחממות יתר של רכיבי המערכת האופטית בשל הפריסה הצפופה, מה שיוביל לחלקיות או שיבוש מוחלט של פעולתו.
באילו שיטות ניתן להשתמש כדי להגן ביעילות על ציוד ונשק מפני נשק לייזר? ישנן שתי דרכים עיקריות - הגנה אבלטיבית והגנה קונסטרוקטיבית לבידוד חום.
הגנת אבלציה (מהלטינית ablatio - נטילה, העברת מסה) מבוססת על הסרת חומר מפני השטח של האובייקט המוגן על ידי זרם גז חם ו / או על מבנה מחדש של שכבת הגבול, אשר יחד באופן משמעותי מפחית את העברת החום אל המשטח המוגן. במילים אחרות, האנרגיה הנכנסת מושקעת בחימום, התכה והתאדות של חומר המגן.
כרגע, ההגנה האבלטיבית משמשת באופן פעיל במודולי ירידה של חלליות (SC) וב חרירי מנוע סילון.הנפוצים ביותר הם פלסטיק חרוך המבוסס על פנולי, אורגו -סיליקון ושרפים סינתטיים אחרים המכילים פחמן (כולל גרפיט), דו תחמוצת הסיליקון (סיליקה, קוורץ) וניילון כממלאים.
הגנת אבלציה היא חד פעמית, כבדה ונפחת, כך שאין טעם להשתמש בה במטוסים לשימוש חוזר (קרא לא כל המטוסים המאוישים והרוב בלתי מאוישים). היישום היחיד שלה הוא על קליעים מונחים ולא מונחים. וכאן השאלה העיקרית היא עד כמה עבה צריכה להיות ההגנה על לייזר עם הספק, למשל, 100 קילוואט, 300 קילוואט וכו '.
בחללית אפולו עובי המיגון נע בין 8 ל -44 מ מ לטמפרטורות ממספר מאות עד כמה אלפי מעלות. אי שם בטווח זה, גם עובי ההגנה האבלטיבי הנדרש מפני לייזרים קרביים ישקר. קל לדמיין כיצד זה ישפיע על מאפייני המשקל והגודל, וכתוצאה מכך על הטווח, יכולת התמרון, משקל ראש הקרב ופרמטרים אחרים של התחמושת. ההגנה התרמית האבלטיבית חייבת לעמוד גם בעומסי יתר במהלך השיגור והתמרון, לעמוד בנורמות התנאים וההגבלות של אחסון תחמושת.
תחמושת בלתי מובנית מוטלת בספק, שכן הרס לא אחיד של הגנה אבלטיבית מפני קרינת לייזר יכול לשנות את הבליסטיקה החיצונית, וכתוצאה מכך התחמושת חורגת מהמטרה. אם כבר נעשה שימוש במיגון אבלטיבי איפשהו, למשל, בתחמושת היפר -קולית, יהיה עליך להגדיל את עוביו.
שיטת הגנה נוספת היא ציפוי מבני או ביצוע המארז עם מספר שכבות הגנה של חומרים עקשן העמידים בפני השפעות חיצוניות.
אם נצייר אנלוגיה לחלליות, נוכל לשקול את ההגנה התרמית של החללית הניתנת לשימוש חוזר "בוראן". באזורים בהם טמפרטורת פני השטח היא 371 - 1260 מעלות צלזיוס, הוחל ציפוי המורכב מסיבי קוורץ אמורפיים של 99.7% טוהר, שאליהם נוספה קלסר, סיליקון דו -חמצני קולואידי. החיפוי עשוי בצורה של אריחים בשני גדלים סטנדרטיים בעובי של 5 עד 64 מ"מ.
זכוכית בורוסיליקט המכילה פיגמנט מיוחד (ציפוי לבן המבוסס על תחמוצת סיליקון ואלומינה מבריקה) מוחלת על המשטח החיצוני של האריחים על מנת לקבל מקדם ספיגה נמוך של קרינת השמש ופליטות גבוהה. נעשה שימוש במיגון אבלציה על חרוט האף וקצות הכנפיים של הרכב, שם הטמפרטורות עולות על 1260 מעלות.
יש לזכור כי עם פעולה ממושכת, ההגנה על האריחים מפני לחות עלולה להיפגע, מה שיוביל לאובדן ההגנה התרמית של נכסיו, ולכן לא ניתן להשתמש בו ישירות כהגנה אנטי לייזר על כלי טיס לשימוש חוזר.
כרגע מפותחת הגנה תרמית אבלטיבית מבטיחה עם מינימום שחיקת שטח, המבטיחה הגנה על מטוסים מטמפרטורות של עד 3000 מעלות.
צוות מדענים ממכון רויס מאוניברסיטת מנצ'סטר (בריטניה) ומאוניברסיטת מרכז דרום (סין) פיתח חומר חדש בעל מאפיינים משופרים שיכול לעמוד בטמפרטורות של עד 3000 מעלות צלזיוס ללא שינויים מבניים. זהו ציפוי קרמי Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, המונח על גבי מטריצה מרוכבת פחמן-פחמן. מבחינת המאפיינים שלה, הציפוי החדש עולה משמעותית על מיטב הקרמיקה הטמפרטורה הגבוהה ביותר.
המבנה הכימי של הקרמיקה העמידה בחום עצמו משמש כמנגנון הגנה. בטמפרטורה של 2000 ° C החומרים Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 ו- SiC מתחמצנים והופכים ל- Zr0.80T0.20O2, B2O3 ו- SiO2 בהתאמה. Zr0.80Ti0.20O2 נמס חלקית ויוצר שכבה צפופה יחסית, בעוד שתחמוצות נמוכות של SiO2 ו- B2O3 מתאדות. בטמפרטורה גבוהה יותר של 2500 ° C, גבישי Zr0.80Ti0.20O2 מתמזגים לתצורות גדולות יותר.בטמפרטורה של 3000 מעלות צלזיוס נוצרת שכבה חיצונית צפופה כמעט לחלוטין המורכבת בעיקר מ- Zr0.80Ti0.20O2, זירקוניום טיטנאט ו SiO2.
העולם מפתח גם ציפויים מיוחדים שנועדו להגן מפני קרינת לייזר.
בשנת 2014 הצהיר דובר צבא השחרור העממי של סין כי לייזרים אמריקאים אינם מהווים סכנה מיוחדת לציוד צבאי סיני עטוף בשכבת הגנה מיוחדת. השאלות היחידות שנותרו הן הלייזרים של איזה כוח הציפוי הזה מגן, ועל איזה עובי ומסה יש לו.
העניין הגדול ביותר הוא ציפוי שפותח על ידי חוקרים אמריקאים מהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה ומאוניברסיטת קנזס - הרכב אירוסול המבוסס על תערובת של צינורות פחמן וקרמיקה מיוחדת, המסוגלת לקלוט ביעילות אור לייזר. צינורות הננו של החומר החדש סופגים אור באופן אחיד ומעבירים חום לאזורים סמוכים, ומורידים את הטמפרטורה בנקודת המגע עם קרן הלייזר. חיבורים קרמיים בטמפרטורה גבוהה מספקים לציפוי המגן חוזק מכני גבוה ועמידות בפני נזקים מטמפרטורות גבוהות.
במהלך הבדיקה הונחה שכבה דקה של חומר על פני הנחושת ולאחר ייבוש התמקדה על פני החומר קרן של לייזר אינפרא אדום גל ארוך, לייזר המשמש לחיתוך מתכת וחומרים קשים אחרים.
ניתוח הנתונים שנאספו הראה כי הציפוי ספג בהצלחה 97.5 אחוזים מאנרגיית קרן הלייזר ועמד ברמת אנרגיה של 15 קילוואט לכל סנטימטר מרובע של משטח ללא הרס.
על ציפוי זה עולה השאלה: בבדיקות הוחל ציפוי מגן על משטח נחושת, שהוא כשלעצמו אחד החומרים הקשים ביותר לעיבוד לייזר, בשל מוליכותו התרמית הגבוהה, לא ברור כיצד ציפוי מגן שכזה. יתנהג עם חומרים אחרים. כמו כן, עולות שאלות לגבי עמידות הטמפרטורה המרבית שלו, עמידות בפני רעידות ועומסי זעזועים, השפעות תנאי האטמוספירה וקרינה אולטרה סגולה (שמש). לא צוין הזמן בו בוצעה ההקרנה.
נקודה מעניינת נוספת: אם מנועי המטוסים מצופים גם בחומר בעל מוליכות תרמית גבוהה, אז הגוף כולו יחומם מהם באופן שווה, מה שמסיר את המטוס בצורה מקסימלית בספקטרום התרמי.
בכל מקרה, המאפיינים של הגנת התרסיס לעיל יהיו ביחס ישר לגודל האובייקט המוגן. ככל שהאובייקט המוגן ושטח הכיסוי גדול יותר, כך ניתן לפזר יותר אנרגיה על פני השטח ולתת אותו בצורה של קרינת חום וקירור על ידי זרימת האוויר האירוע. ככל שהאובייקט המוגן קטן יותר, כך ההגנה תהיה עבה יותר. השטח הקטן לא יאפשר להסיר מספיק חום והאלמנטים המבניים הפנימיים יתחממו יתר על המידה.
השימוש בהגנה מפני קרינת לייזר, ללא קשר לאבלטיבי או מבודד חום, יכול להפוך את המגמה לירידה בגודל התחמושת המודרכת, להפחית משמעותית את האפקטיביות של תחמושת מונחית ולא מונחית כאחד.
כל משטחי הבקרה והבקרות - כנפיים, מייצבים, הגהים - יצטרכו להיות עשויים מחומרים יקרים וקשים לעיבוד.
נשאלת שאלה נפרדת בנוגע להגנה על ציוד גילוי מכ"מים. בחללית הניסויית "BOR-5" נבדק מגן החום השקוף ברדיו-פיברגלס עם מילוי סיליקה, אך לא הצלחתי למצוא את סיכוני החום שלה ואת מאפייני המשקל והגודל שלה.
עדיין לא ברור אם יכולה להיווצר היווצרות פלזמה בטמפרטורה גבוהה כתוצאה מהקרנה באמצעות קרינת לייזר עוצמתית מהרדום של ציוד סיור מכ ם, אם כי עם הגנה מפני קרינה תרמית, המונעת מעבר גלי רדיו, כתוצאה מ שהמטרה יכולה ללכת לאיבוד.
כדי להגן על המארז, ניתן להשתמש בשילוב של מספר שכבות הגנה-עמידות בחום-מוליכות-נמוכות-חום מבפנים ומוליכות חום-רפלקטיביות-חום-מבחוץ מבחוץ. יתכן גם כי חומרי התגנבות יוחלו על גבי ההגנה מפני קרינת לייזר, שלא תוכל לעמוד בפני קרינת לייזר, וייאלצו להתאושש מנזקי נשק לייזר במקרה שהמטוס עצמו שרד.
ניתן להניח כי השיפור וההפצה הנרחבת של נשק הלייזר יחייבו מתן הגנה נגד לייזר לכל התחמושת הזמינה, הן מונחית והן ללא הדרכה, כמו גם כלי טיס מאוישים ובלתי מאוישים.
הכנסת הגנה נגד לייזר תוביל בהכרח לעלייה בעלות ובמשקל ובמידות של אמצעי לחימה מונחים ובלתי מודרכים, כמו גם לכלי טיס מאוישים ובלתי מאוישים.
לסיכום, אנו יכולים להזכיר את אחת השיטות שפותחו להתמודדות אקטיבית של התקפת לייזר. חברת Adsys Controls שבקליפורניה מפתחת את מערכת ההגנה של הליוס, שאמורה להפיל את הכוונת הלייזר של האויב.
כאשר מכוון את הלייזר הקרבי של האויב למכשיר המוגן, קובע הליוס את הפרמטרים שלו: עוצמה, אורך גל, תדירות הדופק, כיוון ומרחק למקור. הליוס מונע עוד מקרן הלייזר של האויב להתמקד במטרה, ככל הנראה על ידי כיוון קרן לייזר באנרגיה נמוכה מתקרבת, מה שמבלבל את מערכת הכוונה של האויב. המאפיינים המפורטים של מערכת הליוס, שלב התפתחותה וביצועיה המעשיים עדיין אינם ידועים.
