Каталог статей

Боевые электромагнитные системы

Электромагнитные — это потому, что их принцип основан именно на электромагнитном взаимодействии. Как правило, это поток когерентных квантов электромагнитного поля (фотонов) определенного частотного диапазона.

Когерентность

Космический лазер. Красиво, но неправдоподобно.

Единственным источником такого излучения служит лазер (LASER — Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, «Усиление света с помощью вынужденного излучения»). Впрочем, есть аналогичные по принципу генераторы микроволнового излучения, называемые мазерами (MASER — Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, «Усиление микроволн с помощью вынужденного излучения»). Однако последние не получили широкого боевого применения по причине довольно больших габаритов и малых излучаемых мощностей.

Итак, лазеры. Окутанное легендами и мифами грозное оружие, которое уже в середине 60-х годов поступило на вооружение научной фантастики. Однако фантасты — люди творческие, они не вдавались в тонкости квантовой оптики, посему и лазеры у них резали что угодно, где угодно и когда угодно.

Зеркало-концентратор. Самая уязвимая часть лазера.

Итак, существуют фундаментальные ограничения на мощность лазерного луча. Однако существуют многолучевые системы, которые позволяют направить на одну точку несколько источников, многократно усиливая разрушительное действие. Понятно, что без сверхточной электроники, систем наведения и удержания цели здесь не обойтись. Но об этом — ниже. А пока поговорим о солдатах лазерной «национальности» и прочих «меньшинствах» электромагнитного принципа действия. Однако не забывайте, что все нижеописанное по большей части существует в виде прототипов или лабораторных образцов. А в небе над нами пока, к счастью, мирно.

Газодинамические лазеры

Собственно говоря, это не совсем лазер. Его правильное название — суперлюминесцентный излучатель с молекулярно-термодинамической накачкой. Непонятно? Секундочку.

В отличие от лазера, использующего излучательные и безызлучательные уровни орбитальных электронов, здесь накачке подвергаются молекулы газа. А сама накачка происходит не квантами света, а адиабатическим расширением нагретого до высокой температуры газа.

Так выглядит газодинамический лазер. На орбиту такое вывести трудновато.

Технически газодинамический лазер представляет собой газовую турбину с соплом особого профиля, выхлоп которой производится в полость оптического резонатора. Излучение распространяется при этом строго перпендикулярно направлению газовой струи. Первый действующий прототип газодинамического лазера был построен в 1967 году. И сразу же стало понятно, что боевое применение лазера — возможно.

Преимущества газодинамического лазера — огромная развиваемая мощность в режиме непрерывного излучения. Она может достигать сотен киловатт в непрерывном режиме генерации (что абсолютно недостижимо для «настоящих» лазеров). Недостатки — большое количество потребляемого топлива, габариты и масса. А в условиях орбитального применения вылезает еще один серьезный недостаток. Струя газа, бьющая в вакуум, вызывает реактивный эффект, то есть нежелательное движение или вращение боевой космической станции. Для компенсации этого эффекта во время работы лазера должны работать и двигатели астрокоррекции, а их топливный ресурс отнюдь не безграничен.

Основные цели газодинамического лазера — МБР на разгонном участке и боевые блоки МБР на заатмосферном участке траектории.

Эксимерные лазеры

Эти устройства — чистокровные лазеры. Правда, накачка в них происходит не за счет облучения рабочего тела фотонами, а как результат электрического разряда в рабочем теле. В остальном их устройство мало отличается от классического лазера.

На заметку: термин эксимер (англ. excited dimer) обозначает «возбужденный димер» и обозначает тип материала, используемого в качестве рабочего тела лазера. Несмотря на то, что слово димер относится только к соединению одинаковых атомов, а в большинстве эксимерных лазеров используются смеси благородных газов с галогенами, название прижилось и используется для всех лазеров аналогичной конструкции.

Эксимерные лазеры могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режиме. Излучение их лежит, как правило, в ультрафиолетовом диапазоне.

Боевое применение эксимерных лазеров орбитального базирования — уничтожение космических транспортных средств, боевых блоков межконтинентальных ракет, вражеских оружейных, коммуникационных и разведывательных систем орбитального базирования, высоколетящих атмосферных целей.

Боевая лазерная платформа.

Мощность боевых эксимерных лазеров может быть порядка десятков мегаватт в импульсном режиме за счет сверхмалых длительностей импульса. Энергия же одиночного импульса может достигать нескольких килоджоулей, чего вполне достаточно для разрушения стенок топливных баков, устройств телеметрии и связи, грузовых отсеков транспортных кораблей.

Рентгеновские лазеры

Классические лазеры, основанные на принципах накачки электронов или молекул, имеют принципиальные ограничения по длине волны излучаемых квантов. Даже для создания лазеров, работающих в области дальнего (вакуумного) УФ (от 190 до 90 нм), требуются всяческие ухищрения, снижающие их и без того малый КПД. Мягкое рентгеновское излучение (от 90 до 5 нм) можно получить, используя внутренние электронные оболочки. А испустить квант жесткого рентгеновского излучения ни молекула, ни электрон не могут. Причина тому — законы квантовой механики.

Однако согласно этим же законам ядра атомов способны испускать рентгеновские кванты. И они тоже могут находиться в метастабильном состоянии.

А зачем нужно когерентное рентгеновское излучение, можете спросить вы. Неужели недостаточно вышеописанных лазеров? Для уничтожения незащищенных объектов орбитального базирования — да, вполне достаточно.

Предполагаемый вид рентгеновского лазера.

Что же касается заатмосферных целей, то рентгеновское излучение практически не отражается зеркальным металлическим щитом противолазерной защиты. То есть рентгеновский импульс уничтожит и щит, и то, что за ним находится.

Теперь возникает еще один вполне законный вопрос: чем же осуществить накачку атомных ядер? Элементарно, как выясняется. Мощнейшим импульсным источником жесткого рентгеновского и гамма-излучения может служить ядерный или термоядерный взрыв в вакууме. Как известно, часть энергии атмосферного ядерного взрыва тратится на создание фронта ударной волны. В вакууме же, где ударной волны не может быть принципиально, практически вся энергия взрыва расходуется на электромагнитный импульс (об этом будет ниже), корпускулярные потоки и гамма-излучение.

На заметку: по неофициальным данным, первый экспериментальный рентгеновский лазер с ядерной накачкой был построен и испытан в 1981 году. Испытания проводились на полигоне штата Невада национальной лабораторией им. Лоуренса в Ливерморе. По данным эксперимента, длительность когерентного рентгеновского импульса составила 10 нс, его длина волны — 1,4 нм, энергия одного импульса — порядка 100 кДж. Нетрудно посчитать, что развиваемая мощность этого устройства — 10 тераватт. Подобных источников направленного рентгеновского излучения история науки не знала.

В дальнейшем был проведен ряд заатмосферных испытаний, подтвердивших принципиальную и технологическую возможность создания боевых рентгеновских лазеров орбитального базирования.

Но дальше экспериментальных прототипов, к счастью, дело не пошло.

Экспериментальный рентгеновский лазер в Ливерморе.

Устройство такого лазера достаточно просто. Это пакет железных стержней, за одним из торцов которого расположен ядерный заряд. При его подрыве генерируется рентгеновский импульс, исходящий с противоположного конца пакета. Само собой понятно, что такая схема — принципиально одноразовая. Ведь в результате взрыва большая часть рабочего тела и несущей конструкции превращается в высокотемпературную плазму. По сути, рентгеновский лазер не содержит резонатора, да и не может его содержать. Не существует пока вещества, которое отражало бы рентгеновские кванты. Кстати, именно по этой же причине до сих пор не построено ни одного космического корабля с ядерно-импульсным двигателем или фотонного звездолета.

Области применения рентгеновского лазера — уничтожение заатмосферных защищенных целей, нанесение орбитальных ударов по наземным стратегическим объектам (командные центры, ракетно-шахтные комплексы, военные аэродромы, авианосцы, подводные лодки с ядерным оружием).

ЭМИ-оружие

Как я уже говорил, ядерный взрыв в вакууме существенно отличается от атмосферного полным отсутствием ударной волны. На создание широкоспектрального электромагнитного импульса уходит до 30% общей энергии взрыва. Более того, существуют схемы ядерных зарядов, так называемые «трансформеры», в которых доля энергии, отводимой на электромагнитный импульс, значительно увеличена.

При мегатонном взрыве в электромагнитное излучение переходит энергия 10¹¹ Дж. При подрыве такого заряда страдает в первую очередь микроэлектроника. Электромагнитный импульс наводит колоссальные токи в проводниках, что приводит к их разогреву и разрушению, а также вызывает пробои в полупроводниковых структурах. Особенно эффективно такое оружие при поражении групповых целей (боевые блоки ракет после разведения), но пригодно и для уничтожения высотных беспилотных летательных аппаратов, стратегических бомбардировщиков, межконтинентальных ракет на заатмосферном разгонном участке.

Графическое представление поражения ракеты ЭМИ-оружием.

Для доставки на место ядерного заряда-трансформера используются, как правило, противоракеты орбитального базирования. Радиус поражения электромагнитного импульсного оружия — не более двух-трех десятков километров, поэтому оно требует точности и оперативности в применении. Отсюда и его бессмысленность для наземного базирования. Более того, это оружие ненаправленного действия, поэтому с одинаковой вероятностью поражает как вражескую, так и свою электронику. Так что оружие это вполне миротворческое. Без электроники не сильно-то и повоюешь.

И вот тут самое время вспомнить о мазерах. Для поражения одиночной цели не требуется гигантских мощностей. Как показали эксперименты, электроника боевого блока ракеты необратимо выводится из строя при плотности потока мощности порядка 150-200 Вт/см². Это вполне достижимая величина на сегодняшний день, особенно если использовать несколько источников. Впрочем, серьезных практических разработок в этой области, насколько мне известно, пока нет.

Нерешаемой проблемой остается невозможность выяснить, действительно ли поражена цель (если это, предположим, боевой блок) и можно ли переходить к поражению следующей. Дело в том, что на инерционном участке траектории боеголовки просто летят и не подают никаких «признаков жизни».

Появлялись в каких-то, без сомнения, светлых головах идеи и об орбитальных ударах микроволновым излучением по наземным целям. Кроме поражения электроники, в этом случае предполагается и гибель людей. Если точнее, то сваривание их заживо. Как утверждают упомянутые «светлые головы», для этого не нужны особо большие мощности. Людей можно варить и медленно.