Мобильная лазерная система SSHCL
Правительственно-промышленная группа, включающая техническое управление армии США, Ливерморскую национальную лабораторию им. Лоуренса LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory) и несколько коммерческих фирм, быстро и успешно проводит подготовку к демонстрации твердотельного лазера с высокой теплоемкостью SSHCL (Solid-State Haet-Capacity Laser) мощностью 100 кВт, устанавливаемого на армейской боевой машине HUMVEE с комбинированной бензиново-электрической пусковой установкой.
В 2003 г. группа, представленная армией и LLNL, установила рекорд по средней мощности, когда лазер со светодиодной накачкой обеспечил мощность более 25 кВт.
В 2002 г. лаборатория LLNL и ее промышленные партнеры продемонстрировали лазер SSHCL, размером с холодильник, с накачкой лампой-вспышкой; лазер формировал высококачественный луч мощностью 13 кВт с выходными импульсами в 600 Дж. В результате вспышки, которая длилась 6 с, образовалось отверстие диаметром 1 см в стальной пластине толщиной 2 см. До сих пор такую огневую мощь могли обеспечивать только газовые и химические лазеры больших размеров, но они не являются достаточно мобильными. Например, химический кислород-йодный лазер COIL, который используется в лазерном оружии ABL ВВС США, предназначенном для поражения оперативно-тактических баллистических ракет, занимает основную часть внутреннего пространства на борту транспортного самолета Боинг-747.
Только когда ВВС установили свое превосходство в воздухе над зоной недавних боевых действий, военнослужащие сухопутных войск почувствовали себя относительно защищенными от бомбежек, но все же им приходилось прятаться в убежищах от огня артиллерии, неуправляемых ракет класса "поверхность - поверхность" и тактических управляемых ракет.
Разрабатываемые мобильные лазеры SSHCL с высокой выходной мощностью обеспечат войскам более высокую, чем в настоящее время, защиту от средств воздушного нападения.
(Та же картинка в разрешении 1600 x 1200)
Ожидается, что лазер SSHCL при его комплексировании с высокоточными системами целеуказания сможет осуществлять захват, сопровождение и поражение неуправляемых и управляемых ракет, минометных мин, артиллерийских снарядов и БЛА противника. Однако, как заявил Л. Хакел, представитель руководства лаборатории LLNL, работающий в области лазеров, скорость реагирования системы в целом, вероятно, не будет достаточно высокой для защиты войск от реактивных гранат, применяемых в настоящее время против войск коалиции в Ираке и Афганистане.
Основной принципиально новой характеристикой лазеров SSНCL является возможность формирования импульсов высокой энергии в относительно небольшой мобильной боевой системе. По словам Л. Хакела, вполне осуществима установка твердотельного лазерного оружия на боевой машине HUMVEE. Если исследователи достигнут своей цели по обеспечению мощности 100 кВт к 2007 г., твердотельные лазеры станут мощным оружием ПВО, которое сможет перемещаться вместе с наземными войсками.
(Прожигание алюминиевой пластины. Интервал между кадрами - 165 мс)
Для достижения этих уровней мощности в системе SSHCL предстоит заменить лазеры с накачкой светодиодами. Но при запуске лазера в блоках антенных решеток светоизлучающих диодов происходит быстрое теплообразование. Эффективным методом контроля теплообразования, который позволил бы повысить частоту вспышек, является периодическая (по типу цикла) замена кристаллических плит между охладителем и лазерным оружием. Плита, нагретая в результате вспышек, выдвигается из лазера и заменяется другой плитой, предварительно охлажденной гелием.
Как отметил Л. Хакел, то же самое оружие с лазером SSНCL, устанавливаемое на боевой машине HUМVEE, рассчитанное на защиту войск от управляемых и неуправляемых ракет и артиллерийских снарядов, сможет также использоваться для разминирования. Мины, поиск которых осуществляется радиолокационным прибором обнаружения предметов под землей или другим датчиком, можно либо взрывать, либо выводить из строя лазерной системой.
(Лазер мощность 25 кВт прожигает дюймовую сталь пятном площадью 2,5 кв. см за 10 секунд)
Как при перехвате ракеты, так и при детонации мины лазер SSHCL использует одно и то же средство поражения - передачу большого количества энергии на небольшой участок, который нагревает взрывчатое вещество до точки воспламенения или вызывает срабатывание компонентов цепи приведения оружия в действие. Для этого требуется облучение цели в течение нескольких секунд, что обеспечивается, в частности, точным управлением лучом и применением системы сопровождения целей.
(Подрыв имитации взрывного устройства)
Согласно прогнозам командования армии, твердотельное лазерное оружие будет иметь еще ряд позитивных свойств, в том числе:
- быструю реакцию. Лазерные системы, устанавливаемые на HUMVEE и перевозимые на самолете С-130, готовы к действию с момента их выкатывания из самолета;
- большую частоту вспышек ("скорострельность"). Высокоэнергетические батареи на ионах лития, заряженные гибридным генератором машины HUMVEE, обеспечат значительную энергию для неоднократных лазерных вспышек;
- скрытность действия. Твердотельное оружие, как утверждают представители лаборатории LLNL, является бесшумным, не образует видимого дыма и обнаруживаемых отходов;
- экономическую эффективность. Основной потребностью по линии материально-технического обеспечения является топливо для боевой машины HUMVEE, которая обеспечивает энергию для своего лазера. Количество возможных вспышек - "магазин боеприпасов" лазера SSHCL - определяется емкостью топливных баков. На каждую вспышку лазера приходится потребление около 1 л топлива.
(Концепт 100-киловаттной установки)
1 - Laser beam director
2 - Operator control station
3 - Chiller/cooling system
4 - Diode arrays, rotating slab exchange, adaptive optics enclosed in a vacuum-tight box
5 - Lithium-ion batteries and recharging system
6 - Pulse forming network system, used in power management of the laser
Aviation Week, 23/II 2004 (русский перевод отсюда). Познавательные тексты (на английском) и несколько фото внутренностей лазера можно найти здесь и здесь.
В 2003 г. группа, представленная армией и LLNL, установила рекорд по средней мощности, когда лазер со светодиодной накачкой обеспечил мощность более 25 кВт.
В 2002 г. лаборатория LLNL и ее промышленные партнеры продемонстрировали лазер SSHCL, размером с холодильник, с накачкой лампой-вспышкой; лазер формировал высококачественный луч мощностью 13 кВт с выходными импульсами в 600 Дж. В результате вспышки, которая длилась 6 с, образовалось отверстие диаметром 1 см в стальной пластине толщиной 2 см. До сих пор такую огневую мощь могли обеспечивать только газовые и химические лазеры больших размеров, но они не являются достаточно мобильными. Например, химический кислород-йодный лазер COIL, который используется в лазерном оружии ABL ВВС США, предназначенном для поражения оперативно-тактических баллистических ракет, занимает основную часть внутреннего пространства на борту транспортного самолета Боинг-747.
Только когда ВВС установили свое превосходство в воздухе над зоной недавних боевых действий, военнослужащие сухопутных войск почувствовали себя относительно защищенными от бомбежек, но все же им приходилось прятаться в убежищах от огня артиллерии, неуправляемых ракет класса "поверхность - поверхность" и тактических управляемых ракет.
Разрабатываемые мобильные лазеры SSHCL с высокой выходной мощностью обеспечат войскам более высокую, чем в настоящее время, защиту от средств воздушного нападения.
(Та же картинка в разрешении 1600 x 1200)
Ожидается, что лазер SSHCL при его комплексировании с высокоточными системами целеуказания сможет осуществлять захват, сопровождение и поражение неуправляемых и управляемых ракет, минометных мин, артиллерийских снарядов и БЛА противника. Однако, как заявил Л. Хакел, представитель руководства лаборатории LLNL, работающий в области лазеров, скорость реагирования системы в целом, вероятно, не будет достаточно высокой для защиты войск от реактивных гранат, применяемых в настоящее время против войск коалиции в Ираке и Афганистане.
Основной принципиально новой характеристикой лазеров SSНCL является возможность формирования импульсов высокой энергии в относительно небольшой мобильной боевой системе. По словам Л. Хакела, вполне осуществима установка твердотельного лазерного оружия на боевой машине HUMVEE. Если исследователи достигнут своей цели по обеспечению мощности 100 кВт к 2007 г., твердотельные лазеры станут мощным оружием ПВО, которое сможет перемещаться вместе с наземными войсками.
(Прожигание алюминиевой пластины. Интервал между кадрами - 165 мс)
Для достижения этих уровней мощности в системе SSHCL предстоит заменить лазеры с накачкой светодиодами. Но при запуске лазера в блоках антенных решеток светоизлучающих диодов происходит быстрое теплообразование. Эффективным методом контроля теплообразования, который позволил бы повысить частоту вспышек, является периодическая (по типу цикла) замена кристаллических плит между охладителем и лазерным оружием. Плита, нагретая в результате вспышек, выдвигается из лазера и заменяется другой плитой, предварительно охлажденной гелием.
Как отметил Л. Хакел, то же самое оружие с лазером SSНCL, устанавливаемое на боевой машине HUМVEE, рассчитанное на защиту войск от управляемых и неуправляемых ракет и артиллерийских снарядов, сможет также использоваться для разминирования. Мины, поиск которых осуществляется радиолокационным прибором обнаружения предметов под землей или другим датчиком, можно либо взрывать, либо выводить из строя лазерной системой.
(Лазер мощность 25 кВт прожигает дюймовую сталь пятном площадью 2,5 кв. см за 10 секунд)
Как при перехвате ракеты, так и при детонации мины лазер SSHCL использует одно и то же средство поражения - передачу большого количества энергии на небольшой участок, который нагревает взрывчатое вещество до точки воспламенения или вызывает срабатывание компонентов цепи приведения оружия в действие. Для этого требуется облучение цели в течение нескольких секунд, что обеспечивается, в частности, точным управлением лучом и применением системы сопровождения целей.
(Подрыв имитации взрывного устройства)
Согласно прогнозам командования армии, твердотельное лазерное оружие будет иметь еще ряд позитивных свойств, в том числе:
- быструю реакцию. Лазерные системы, устанавливаемые на HUMVEE и перевозимые на самолете С-130, готовы к действию с момента их выкатывания из самолета;
- большую частоту вспышек ("скорострельность"). Высокоэнергетические батареи на ионах лития, заряженные гибридным генератором машины HUMVEE, обеспечат значительную энергию для неоднократных лазерных вспышек;
- скрытность действия. Твердотельное оружие, как утверждают представители лаборатории LLNL, является бесшумным, не образует видимого дыма и обнаруживаемых отходов;
- экономическую эффективность. Основной потребностью по линии материально-технического обеспечения является топливо для боевой машины HUMVEE, которая обеспечивает энергию для своего лазера. Количество возможных вспышек - "магазин боеприпасов" лазера SSHCL - определяется емкостью топливных баков. На каждую вспышку лазера приходится потребление около 1 л топлива.
(Концепт 100-киловаттной установки)
1 - Laser beam director
2 - Operator control station
3 - Chiller/cooling system
4 - Diode arrays, rotating slab exchange, adaptive optics enclosed in a vacuum-tight box
5 - Lithium-ion batteries and recharging system
6 - Pulse forming network system, used in power management of the laser
Aviation Week, 23/II 2004 (русский перевод отсюда). Познавательные тексты (на английском) и несколько фото внутренностей лазера можно найти здесь и здесь.