מקובל לחשוב כי הסביבה הטובה ביותר לשימוש בנשק לייזר (LW) היא החלל החיצון. מצד אחד, זה הגיוני: בחלל, קרינת לייזר יכולה להתפשט כמעט ללא הפרעה הנגרמת על ידי האטמוספירה, תנאי מזג האוויר, מכשולים טבעיים ומלאכותיים. מצד שני, ישנם גורמים המסבכים באופן משמעותי את השימוש בנשק לייזר בחלל.
תכונות של פעולת לייזרים בחלל
המכשול הראשון לשימוש בלייזרים בעלי הספק גבוה בחלל החיצון הוא היעילות שלהם, שהיא עד 50% עבור המוצרים הטובים ביותר, 50% הנותרים הולכים לחימום הלייזר והציוד שמסביב.
אפילו בתנאי האטמוספירה של כוכב הלכת - ביבשה, במים, מתחת למים ובאוויר, יש בעיות בקירור של לייזרים רבי עוצמה. עם זאת, האפשרויות לציוד קירור על פני כדור הארץ גבוהות בהרבה מאשר בחלל, שכן בחלל ריק אפשר להעביר חום עודף ללא אובדן מסה רק בעזרת קרינה אלקטרומגנטית.
הקירור על המים ותת המים של ה- LO הוא הכי פשוט לארגן - זה יכול להתבצע עם מי ים. על הקרקע, אתה יכול להשתמש ברדיאטורים מאסיביים עם פיזור חום לאטמוספירה. תעופה יכולה להשתמש בזרימת האוויר הקרובה לקירור המטוס.
בחלל, להסרת חום, משתמשים במקררי רדיאטורים בצורה של צינורות מצולעים המחוברים ללוחות גליליים או חרוטים עם נוזל קירור המסתובב בהם. עם עלייה בכוחם של כלי נשק הלייזר, גודל ומסה של מצנני הרדיאטורים, הדרושים לקירורו, גדלים, יתר על כן, המסה ובעיקר מידותיהם של צידני הרדיאטורים יכולים לעלות משמעותית על המסה והמידות של נשק הלייזר עצמו.
בלייזר הלחימה הסובייטי "סקיף", שתוכנן להיות משוגר למסלול על ידי רקטת המוביל הסופר כבדה "אנרג'יה", יש להשתמש בלייזר דינאמי גז, אשר קירורו יתבצע ככל הנראה על ידי פליטת נוזל עבודה. בנוסף, אספקה מוגבלת של נוזל העבודה על הסיפון בקושי יכולה לספק אפשרות להפעלה ארוכת טווח של הלייזר.
מקורות אנרגיה
המכשול השני הוא הצורך לספק לנשק לייזר מקור אנרגיה רב עוצמה. לא ניתן לפרוס טורבינת גז או מנוע דיזל בחלל; הם זקוקים לדלק רב ומחמצן אף יותר, לייזרים כימיים עם עתודות מוגבלות של נוזל עבודה אינם הבחירה הטובה ביותר למיקום בחלל. נותרו שתי אפשרויות-לספק כוח ללייזר במצב מוצק / סיבים / נוזליים, שאפשר להשתמש עבורם סוללות סולאריות עם מצברי חיץ או תחנות כוח גרעיניות (NPP), או לייזרים עם שאיבה ישירה על ידי שברי ביקוע גרעיני (לייזרים בשאיבת גרעין.) יכול לשמש.
מעגל כור-לייזר
כחלק מהעבודה שבוצעה בארצות הברית במסגרת תוכנית Boing YAL-1, אמור היה לשמש לייזר בנפח 14 מגה-ואט להשמדת טילים בליסטיים בין יבשתיים (ICBM) במרחק של 600 קילומטרים. למעשה הושג הספק של כ -1 מגה -ואט, בעוד שמטרות האימון נפגעו במרחק של כ -250 קילומטרים.לפיכך, כוח בסדר גודל של 1 מגה -ואט יכול לשמש כבסיס לנשק לייזר בחלל, המסוגל, למשל, לפעול ממסלול התייחסות נמוך כנגד מטרות על פני כדור הארץ או כנגד מטרות רחוקות יחסית בחלל החיצון (אנו לא שוקל מטוס המיועד לתאורה »חיישנים).
עם יעילות לייזר של 50%, בכדי להשיג 1 מגה -ואט של קרינת לייזר, יש צורך לספק 2 מגה -וואט של אנרגיה חשמלית ללייזר (למעשה, יותר, מכיוון שעדיין יש צורך להבטיח את פעולתו של ציוד עזר וקירור. מערכת). האם ניתן להשיג אנרגיה כזו באמצעות פאנלים סולאריים? לדוגמה, פאנלים סולאריים המותקנים בתחנת החלל הבינלאומית (ISS) מייצרים בין 84 ל -120 קילוואט חשמל. ניתן להעריך בקלות את מידות הלוחות הסולאריים הנדרשים להשגת הכוח המצוין מהתמונות הצילומיות של ה- ISS. עיצוב המסוגל להפעיל לייזר בנפח 1 מגה -וואט יהיה עצום וידרש ניידות מינימלית.
אתה יכול להתייחס למכלול הסוללות כמקור כוח ללייזר רב עוצמה במנשאים ניידים (בכל מקרה, הוא יידרש כמאגר לסוללות סולאריות). צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום יכולה להגיע ל 300 W * h / kg, כלומר, כדי לספק לייזר בנפח 1 מגה -וואט ביעילות של 50%, יש צורך בסוללות במשקל של כ -7 טון לשעה אחת של הפעלה רציפה עם חשמל. זה נראה לא כל כך? אך בהתחשב בצורך בהקמת מבנים תומכים, אלקטרוניקה נלווית, מכשירים לשמירה על משטר הטמפרטורות של הסוללות, מסת הסוללה של המאגר תהיה כ-14-15 טון. בנוסף, יהיו בעיות בתפעול הסוללות בתנאים של קיצון טמפרטורה ואקום בחלל - חלק משמעותי מהאנרגיה "ייצרך" כדי להבטיח את חיי הסוללות עצמן. הגרוע מכל, כישלון של תא סוללה אחד יכול להוביל לכשל, או אפילו לפיצוץ, של כל סוללת הסוללות, יחד עם הלייזר וחללית המוביל.
השימוש במכשירי אחסון אנרגיה אמינים יותר, נוחים מבחינת פעולתם בחלל, יוביל ככל הנראה לעלייה גדולה עוד יותר במסה ובממדים של המבנה בשל צפיפות האנרגיה הנמוכה שלהם במונחי W * h / ק ג.
אף על פי כן, אם איננו מטילים דרישות על נשק לייזר לשעות עבודה רבות, אך נשתמש ב- LR כדי לפתור בעיות מיוחדות המתעוררות אחת למספר ימים ודורשות זמן הפעלה בלייזר של לא יותר מחמש דקות, הדבר יגרור התאמה מקבילה. פישוט הסוללה …. ניתן להטעין את הסוללות מפאנלים סולאריים, שגודלם יהיה אחד הגורמים המגבילים את תדירות השימוש בנשק לייזר
פתרון קיצוני יותר הוא שימוש בתחנת כוח גרעינית. נכון לעכשיו, חלליות משתמשות בגנרטורים תרמו -אלקטריים רדיו -איזוטופיים (RTG). היתרון שלהם הוא הפשטות היחסית של העיצוב, החיסרון הוא הספק חשמלי נמוך, שהוא במקרה הטוב כמה מאות וואט.
בארצות הברית נבדק אב טיפוס של ה- Kilopower RTG המבטיח, בו משמש אורניום -235 כדלק, צינורות חום נתרן משמשים להסרת חום, וחום הופך לחשמל באמצעות מנוע סטירלינג. באב הטיפוס של הכור קילופאוור בהספק של 1 קילוואט הושגה יעילות גבוהה למדי של כ -30%. המדגם הסופי של הכור הגרעיני קילופאוור אמור לייצר 10 קילוואט חשמל ברציפות במשך 10 שנים.
מעגל אספקת החשמל של ה- LR עם כורים של קילופאוור אחד או שניים ומכשיר לאגירת אנרגיה מאגר יכול להיות כבר תפעולי, המספק הפעלה תקופתית של לייזר בנפח 1 מגוואט במצב לחימה למשך כחמש דקות, אחת למספר ימים, באמצעות סוללת חיץ
ברוסיה נוצרת תחנת כוח גרעינית בהספק חשמלי של כ- 1 מגה-וואט למודול תחבורה והספק (TEM), כמו גם תחנות כוח גרעיניות לפליטות תרמיות המבוססות על פרויקט הרקולס בהספק חשמלי של 5-10 מגה-וואט.תחנות כוח גרעיניות מסוג זה יכולות לספק כוח לנשק לייזר כבר ללא מתווכים בצורה של סוללות חיץ, אולם יצירתן מתמודדת עם בעיות גדולות, מה שאינו מפתיע עקרונית, בהתחשב בחידוש הפתרונות הטכניים, הספציפיות של סביבת ההפעלה וחוסר האפשרות לבצע בדיקות אינטנסיביות. תחנות כוח גרעיניות בחלל הן נושא לחומר נפרד, אליו בהחלט נחזור.
כמו במקרה של קירור נשק לייזר רב עוצמה, השימוש בתחנת כוח גרעינית מסוג זה או אחר מציב גם הוא דרישות קירור מוגברות. מקררים-רדיאטורים הם מהמשמעותיים ביותר מבחינת המסה והמידות, אלמנטים של תחנת כוח, שיעור המסה שלהם, בהתאם לסוג והעוצמה של תחנת הכוח הגרעינית, יכול לנוע בין 30% ל -70%.
ניתן לצמצם את דרישות הקירור על ידי הפחתת התדירות והמשך של נשק הלייזר, ועל ידי שימוש ב- NPP מסוג RTG בעל כוח נמוך יחסית, טעינה מחדש של אחסון אנרגיית החיץ
ראוי לציין במיוחד את המיקום של לייזרים בשאיבת גרעין במסלול, שאינם דורשים מקורות חשמל חיצוניים, שכן הלייזר נשאב ישירות על ידי תוצרי תגובה גרעינית. מצד אחד, לייזרים בשאיבה גרעינית ידרשו גם מערכות קירור מאסיביות, מצד שני, התוכנית להמרה ישירה של אנרגיה גרעינית לקרינת לייזר עשויה להיות פשוטה יותר מאשר בהמרה בינונית של חום שמשחרר כור גרעיני לאנרגיה חשמלית., אשר יגרור הפחתה מקבילה של גודל ומשקל.
לפיכך, היעדר אטמוספירה המונעת התפשטות קרינת לייזר על פני כדור הארץ מסבך משמעותית את תכנון נשק הלייזר בחלל, בעיקר מבחינת מערכות קירור. אספקת נשק לייזר בחלל עם חשמל היא לא הרבה פחות בעיה.
ניתן להניח שבשלב הראשון, בערך בשנות השלושים של המאה ה- XXI, יופיע בחלל נשק לייזר, המסוגל לפעול לזמן מוגבל - בסדר גודל של מספר דקות, עם צורך בהטענת אנרגיה לאחר מכן. יחידות אחסון לתקופה ארוכה מספיק של מספר ימים
כך, בטווח הקצר, אין צורך לדבר על כל שימוש מסיבי בנשק לייזר "נגד מאות טילים בליסטיים". כלי נשק לייזר בעלי יכולות מתקדמות יופיעו לא לפני שיווצרו וייבדקו תחנות כוח גרעיניות במחלקת מגה -ואט. ואת המחיר של חלליות מסוג זה קשה לחזות. בנוסף, אם אנחנו מדברים על פעולות צבאיות בחלל, אז יש פתרונות טכניים וטקטיים שיכולים להפחית במידה רבה את היעילות של כלי הלייזר בחלל.
אף על פי כן, נשק לייזר, אפילו אלה המוגבלים מבחינת זמן הפעולה הרציפה ותדירות השימוש, יכולים להפוך לכלי חיוני ללוחמה בחלל ומחוצה לו.
