Laser in space. Part One.
amin_abu_kitab
4 июля 2024, 15:00:34
уже «имея в виду» «Perestroyka'y», Горбачёва Мишу и распад СССР
Мне кажется (лично мне, из личных ощущений), что всё сломалось раньше. В 1979. Ввод войск в Афганистан. И дело не в самой войне, а в том, что руководство страны не смогло его объяснить народу. Никто ничего не понял про "интернациональный долг".
Кстати, хочу у Вас спросить относительно СОИ. Ведь лазер не работает в безвоздушном пространстве? Так?
Ведь лазер не работает в безвоздушном пространстве? Так?
С чего это? РАБОТАЕТ! Лазер вообще изначально как оружие - воспринимался как чисто КОСМИЧЕСКОЕ оружие. Отсюда ручное лазерное оружие в "классической космоопере", у инопланетян и т.д.:
«Командир корабля передал помощнику бластер, а сам взял в руки палку» (©)
НАОБОРОТ! Для космического вакуума лазер почти идеален, для атмосферы отнюдь не идеален.
Это рэйлган в безвоздушном пространстве может заработать в обратную сторону (то есть - выстрелит, но в сторону стрелка).
amin_abu_kitab
4 июля 2024, 19:22:08
Ну вот читал я такое мнение, что именно по этой причине СОИ и не состоялась. И что вообще лазер работает прямо вопреки теории. Если что, могу найти и сюда воспроизвести всё это дело...
В ответ вопрос: где-то можно почитать про эксперименты с лазером в космосе?
sheroh
4 июля 2024, 22:44:57
Вне атмосферы лазер работает куда лучше, чем в атмосфере.
СОИ не состоялась, скорее всего, по причине дороговизны и за ненадобностью. Судя по тому, что Горбачев уже с 1987-го пытался препятствовать испытаниям ключевых элементов нашего варианта СОИ (Энергии с орбитальным лазером Полюс/Скиф и Бурана) и в итоге остановил программу, а в 1989-м согласился на капитуляцию на Мальте, результат был достигнут и без реализации СОИ, без лишних затрат. А флот Шаттлов переориентировали на вывод американских модулей МКС на орбиту.
Что же касается экспериментов в космосе с лазером - Бюро 1440 как раз на этой неделе проводило эксперименты с лазерной связью на орбите.
CОИ изначально было «разводом» потому, что не дорого, и не очень дорого, А ЗАПРЕДЕЛЬНО ДОРОГО.
США никакого СОИ делать и не собирались. Это Рэйган придумал, что б «совьеты» напугать.
Тред.
В ответ вопрос: где-то можно почитать про эксперименты с лазером в космосе?
- Товарищ прапорщик, а скажите, пожалуйста...
- Пожалуйста!
Laser communication in space.
Лазерное оружие в космосе. Особенности эксплуатации и технические проблемы
23 мая 202075
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.
- Андрей Митрофанов
- habr.com, tnenergy.livejournal.com
Ccылка.
Самая засекреченная страница советской космонавтики. Лазерная гонка СССР и США: кто победил
14 октября 2021
58K прочитали
Наука
Больше по теме
15 мая 1987 года земля космодрома «Байконур» буквально задрожала от необычного старта. На орбиту ушла самая мощная в мире ракета-носитель «Энергия», способная нести на себе 105 тонн груза.
Автор: https://buran.ru/htm/foto21.htm
На следующий день диктор центрального телевидения зачитывал официальное сообщение ТАСС об этом событии. Услышав последние слова сообщения, специалисты космической отрасли всего мира просто не поверили ушам:
«…Вторая ступень ракеты-носителя вывела в расчетную точку габаритно-весовой макет спутника, который после разделения со второй ступенью должен был с помощью собственного двигателя быть выведен на круговую околоземную орбиту. Однако из-за нештатной работы бортовых систем макет на заданную орбиту не вышел, и приводнился в акватории Тихого океана».
Запомните, друзья, это заявление: к нему мы вернёмся ниже.
Эти слова, по утверждению специалистов, - технический нонсенс, своего рода четырехугольный треугольник. Габаритно-весовой макет (ГВТ), а если точнее, то макет массо-габаритный (ММГ), сами работники космической отрасли между собой называют «болванкой»: снаружи он может напоминать спутник, но внутри заполнен песком или водой. Он нужен только для того, чтобы проверить, способна ли новая ракета вывести на орбиту расчетный вес. Никаких двигателей и бортовых систем там не может быть в принципе.
Значит, в космос был запущен спутник. Но какой, если ракета «Энергия» могла нести на себе более 100 тонн? Таких аппаратов не знала и до сих пор не знает вся мировая космонавтика. Для сравнения, орбитальная станция «Салют» или «Мир» весили всего по 20 тонн.
Предмет, перевернувший историю земной цивилизации
В американской прессе тогда разгорелась жаркая дискуссия. Одни полагали, что это действительно прототип новой орбитальной космической станции «Мир-2». Но большинство склонялось к выводу, что это космическая лазерная пушка.
Хочу акцентировать внимание читателей на том, что многие фотографии того времени в газетах показывали Энергию только с одной стороны, где не было видно самого аппарата, закрепленного на другом ее боку. Только через 9 лет появились снимки ракеты с другой стороны. На них виден длинный, зловеще-черный цилиндр сразу с двумя названиями: «Полюс» и «Мир-2».
Что это было на самом деле? И почему именно этот предмет заставил мировую историю развиваться по другой направляющей?
Автор: https://karopka.ru/community/user/7866/?MODEL=245783
18 июня 1982 года в 6 утра по Москве началось то, что на Западе назвали «семичасовой ядерной войной». Это были самые масштабные учения за всю историю СССР. По целям на полигоне ударил подводный ракетоносец. Впервые запустило крылатые ракеты звено новейших, еще даже не принятых на вооружение, сверхзвуковых бомбардировщиков ТУ-160. Стартовавшие из шахт межконтинентальные ракеты поразили цели за тысячи километров от точки пуска.
23 марта 1983 президент Рейган провозглашает: «Американское оружие собирается совершить революционный скачок - оно выходит в космос».
Предполагалось, что боевые орбитальные станции с лазерами на борту превратят армаду советских межконтинентальных ракет в космическую пыль. Так началась американская программа «Звездные войны».
Автор: https://warfiles.ru/118044-vozvraschenie-zvezdnyh-voyn-pentagon-zadumal-sistemu-orbitalnoy-pro.html
В Советском же Союзе, как утверждают специалисты, вопрос вывода боевых лазеров на космическую орбиту начал прорабатываться еще в 1975 году, а в 1978 вышло первое закрытое правительственное постановление о проработке ведения боевых действий в космосе.
Юрий Петрович Корнилов в те годы был конструктором КБ «Салют», которое занималось созданием тяжелых спутников в основном военного назначения. Именно он стал одним из ведущих конструкторов по секретной разработке «Скиф».
Оружие советских звездных войн должно было быть системой постоянной боевой готовности, способной открывать огонь в любую секунду, не тратя время на подготовку. Таковым могла стать только группировка орбитальных станций «Скиф», висящая на орбите подобно Дамоклову мечу.
Юрий Петрович Корнилов. Автор: https://www.vesvks.ru/vks/article/legenda-o-skife-kak-sovetskiy-soyuz-otvetil-na-ame-16195
Для бесперебойной работы Скифов был разработан специальный космический аппарат многоразового использования «Буран».
Автор: https://yablor.ru/blogs/baykonur-energiya-i-buran/541573
Кто выиграл в лазерной гонке
В 1984 проект советской орбитальной лазерной станции готов. Поскольку даже название «Скиф» было секретным, его было решено назвать «Полюс». Вот так к ней должен был пристыковываться Буран для обслуживания и заправки.
Автор: https://www.youtube.com/watch?v=g4Xo1JtQRRc
Требование уложиться в 20 тонн уже забыто. Полюс становился самым большим и тяжелым кораблем, который знала история. Чтобы ракета могла подняться на орбиту, его облегчали как могли. Даже впервые в мире сумели сделать корпус не из металла, а из углепластика, из-за чего корабль приобрел зловещий черный цвет. Но его вес все равно оставался в пределах 100 тонн.
А теперь посмотрите, что в декабре 1963 написал один из создателей лазера, Николай Басов, Президенту АН СССР Мстиславу Келдышу в ответ на запрос военных:
«По-видимому, единственным путем создания квантовых генераторов (т.е. лазеров) мегаджоульного класса (т.е., способного уничтожать ракеты) является использование в нем в качестве источника накачки атомного взрыва».
Другими словами, чтобы на безопасном расстоянии сбить в космосе лучом лазера одну межконтинентальную ракету, нужна энергия атомного взрыва.
В начале 70-х на полигоне Сары-Шаган в Казахстане начинается строительство экспериментального комплекса противоракетной обороны «Терра-3», где и должны были испытать лазер, источником энергии которого был подземный атомный взрыв.
Американцы понимали, что отстают от русских, и над полигоном прокладывали не только трассы своих разведывательных спутников, но даже пилотируемых шаттлов. Такая настырность раздражала наших военных, и 10 октября 1984, как сказали специалисты, охотник превратился в дичь.
Терра-3 комплекс 5н76. Автор: Терра-3 комплекс 5н76
В качестве испытания локаторы Терры-3 было проведено реальное сопровождение челнока «Челленджер» на минимальной мощности излучения. В этот момент, как докладывали американские астронавты в центр управления полетами, вся аппаратура перестала работать, а сами астронавты почувствовали себя плохо.
По данным некоторых экспертов, поиск секретов лазерного оружия обошелся и СССР, и США на порядок дороже ядерной гонки. Правда, американцы на лазерную гонку тратили гораздо больше Советов.
Именно на 80-е приходится пик лазерной гонки. Примерно в 1982 советским инженерам удается создать лазерную установку, которая сбивает самолет-мишень. В это же время Соединенные Штаты заявляют о своей программе Звездных войн - перехвата ракет.
Именно в 80- годы США и СССР начинают испытание авиационных боевых лазеров, способных из-за своей компактности стать космическим оружием. Американский Боинг-777 с лазерной пушкой поднимается в воздух первым, но ее луч оказывается слишком слабым, чтобы сбивать мишени.
Советский авиационный комплекс «Дрейф» прошел испытания в реальном полете в 1985 году.
Авиационный лазерный комплекс А-60 / 78Т6 / Дрейф. Автор: http://авиару.рф/aviamuseum/aviatsiya/sssr/eksperimentalnye-samolety/samolet-nositel-lazernogo-oruzhiya-a-60/
Стрелял лазер не совсем обычно: назад и вверх под углом 45°. Это объяснялось тем, что в случае удачных испытаний самолет мог стать противоспутниковым оружием. Это был так называемый газовый лазер. Его достоинство - высокий КПД, но при этом большой расход рабочего тела, углекислого газа. Самолет может пополнить запас топлива в любое время, но в космосе это невозможно.
Поскольку сроки поджимали, конструкторы получили задачу, не дожидаясь конца испытания, разместить лазер на корабле, с максимально возможным запасом топлива.
В июне 1985 для Дрейфа настал момент истины. ИЛ-76 поднялся с аэродрома Чкаловский. Высота - 11 км. В заданном квадрате с помощью лазера обнаружения и целеуказания штурман обнаруживает заданную мишень - небольшой стратостат, парящий на высоте 40 км. Но мишень не была сбита. Атмосферные образования помешали лучу достичь цели.
Однако на «Полюс» было решено ставить именно Дрейф, ведь в космосе воздуха нет, и лазеру ничего не мешает. Ракета «Энергия», которая должна была вывести Полюс на орбиту, в свой первый испытательный полет должна была отправиться только через год. Но в июле 1985 министр общего машиностроения Бакланов, лично курировавший проект, попросил конструкторов Скифа сделать на базе станции набитый песком макет, чтобы проверить способность ракеты вывести стотонную нагрузку в космос.
Но, как утверждают специалисты, появившийся на Байконуре в конце 1986 «Полюс», макетом не был. Ракета «Энергия» была слишком дорогой, поэтому даже ее испытательный старт не должен был пропасть впустую. В кратчайшие сроки КБ «Салют» создало корабль, который смог бы проверить возможность стрельбы лазерным лучом в космосе так, чтобы этого не поняли американские системы слежения.
К этому времени СССР и США договорились о первых шагах по разоружению. В связи с этим все военные эксперименты на Скифе были запрещены. 15 мая 1987 все политические проблемы решились сами собой.
17ф19 "Скиф". Автор: https://karopka.ru/community/user/7866/?MODEL=245783
Отстыковавшись от ракеты-носителя в космосе из-за якобы ошибки программистов, Скиф полетел не к заданной орбите, а к Земле, и рухнул в Тихий океан там же, где уже находилась вторая ступень ракеты. Именно этот факт, как утверждают специалисты, говорит о том, что это была не ошибка, а запланированная операция. Скиф не мог упасть в то же место, ведь у него работали двигатели, и его должно было крутить по кругу, а он понесся прямо к Тихому океану.
Дело в том, что «авария» Скифа была победой СССР. Советский Союз доказал, что способен вывести в космос гигантский аппарат с любым оружием. Но обвинить его в этом было нельзя: ничего ведь не выведено, и на орбите ничего нет.
На всех переговорах американская сторона перестала выдвигать бескомпромиссные требования, а стала прислушиваться к нашим условиям. Вашингтон фактически признал свое поражение в космической гонке вооружения, в первую очередь лазерной. Не было у США носителя, способного вывести такой большой и тяжелый аппарат, как лазер.
В итоге американские звездные войны так и остались красивым мультфильмом.
Возможно, американские инженеры получили какие-то подсказки. В 2011 в лазерной гонке они вырвались вперед - явили миру свою боевую корабельную систему.
В 2018 разразился гром среди ясного неба - Россия показала свою боевую лазерную установку «Пересвет». Правда, никаких официальных данных о ее возможностях и назначении нет. Есть только предположение профессионалов, что это противоракетная система.
Автор: https://pikabu.ru/story/mobilnyiy_lazer_peresvet_i_drugie_rossiyskie_lazernyie_protivosputnikovyie_sistemyi_ch1_7544819?cid=173175741
По словам специалистов, преимущество России в том, что нашим инженерам удалось создать малогабаритную ядерную энергетическую установку, которая может работать и в космосе, и на земле.
Ссылка.
Продолжение следует...
Поддержать автора звонкой монетой.
Сбер: 2202 2080 9165 1233