Mas maaga, napagmasdan namin kung paano nagkakaroon ng mga teknolohiya ng laser, kung anong mga armas ng laser ang maaaring malikha para magamit sa interes ng mga air force, ground force at air defense, at navy.
Ngayon kailangan nating maunawaan kung posible na ipagtanggol laban dito, at kung paano. Madalas sabihin na sapat na upang takpan ang rocket ng isang mirror coating o polish ang projectile, ngunit sa kasamaang palad, ang lahat ay hindi gaanong simple.
Ang isang tipikal na salamin na pinahiran ng aluminyo ay sumasalamin ng halos 95% ng radiation ng insidente, at ang kahusayan nito ay lubos na nakasalalay sa haba ng daluyong.
Sa lahat ng mga materyal na ipinakita sa grap, ang aluminyo ay may pinakamataas na pagsasalamin, na hindi nangangahulugang isang matigas na materyal. Kung, kapag nahantad sa low-power radiation, ang mirror ay bahagyang nag-iinit, pagkatapos kapag ang malakas na radiation ay tumama, ang materyal ng salamin na patong ay magiging mabilis na hindi magamit, na hahantong sa pagkasira ng mga mapanasalamin na katangian at karagdagang pag-init na tulad ng avalanche at pagkawasak.
Sa isang haba ng daluyong na mas mababa sa 200 nm, ang kahusayan ng mga salamin ay mahuhulog na bumabagsak; laban sa ultraviolet o X-ray radiation (libreng electron laser) tulad ng proteksyon ay hindi gagana sa lahat.
Mayroong mga pang-eksperimentong artipisyal na materyales na may 100% pagsasalamin, ngunit gumagana lamang ito para sa isang tiyak na haba ng daluyong. Gayundin, ang mga salamin ay maaaring sakop ng mga espesyal na patong na multi-layer na nagdaragdag ng kanilang pagsasalamin hanggang sa 99.999%. Ngunit ang pamamaraang ito ay gumagana rin para sa isang haba lamang ng haba ng alon, at insidente sa isang tiyak na anggulo.
Huwag kalimutan na ang mga kondisyon ng pagpapatakbo ng mga sandata ay malayo sa mga laboratoryo, ibig sabihin ang mirror rocket o projectile ay kailangang itago sa isang lalagyan na puno ng isang inert gas. Ang pinakamaliit na haze o smudge, tulad ng mula sa mga handprints, ay agad na makasisira sa pagsasalamin ng salamin.
Ang pag-iwan ng lalagyan ay kaagad ilantad ang ibabaw ng salamin sa kapaligiran - kapaligiran at init. Kung ang salamin sa ibabaw ay hindi natatakpan ng isang proteksiyon film, pagkatapos ay agad itong hahantong sa isang pagkasira ng mga mapanasalamin na mga katangian nito, at kung ito ay pinahiran ng isang proteksiyon na patong, ito mismo ang magpapalala sa mga nakasalamin na katangian ng ibabaw.
Sa pagbubuod ng nasa itaas, tandaan namin na ang proteksyon ng salamin ay hindi masyadong angkop para sa proteksyon laban sa mga armas ng laser. At ano pagkatapos magkasya?
Sa ilang sukat, makakatulong ang pamamaraan ng "pagpapahid" ng thermal energy ng laser beam sa katawan sa pamamagitan ng pagbibigay ng rotational na paggalaw ng sasakyang panghimpapawid (AC) sa paligid ng sarili nitong longhitudinal axis. Ngunit ang pamamaraang ito ay angkop lamang para sa bala at sa isang limitadong sukat para sa mga walang sasakyan na mga sasakyang panghimpapawid (UAV), sa isang mas mababang lawak na ito ay magiging epektibo kapag ang laser ay nag-irradiate sa harap ng katawan ng barko.
Sa ilang mga uri ng mga protektadong bagay, halimbawa, sa mga gliding bomb, cruise missile (CR), o anti-tank guidance missiles (ATGM) na umaatake sa isang target kapag lumilipad mula sa itaas, hindi rin mailalapat ang pamamaraang ito. Ang hindi paikot, para sa pinaka-bahagi, ay mga mortar mine. Mahirap mangolekta ng data sa lahat ng hindi umiikot na sasakyang panghimpapawid, ngunit sigurado akong maraming mga ito.
Sa anumang kaso, ang pag-ikot ng sasakyang panghimpapawid ay bahagyang mabawasan lamang ang epekto ng laser radiation sa target, sapagkatang init na nailipat ng malakas na laser radiation sa katawan ay ililipat sa mga panloob na istraktura at higit pa sa lahat ng mga bahagi ng sasakyang panghimpapawid.
Ang paggamit ng mga usok at aerosol bilang countermeasure laban sa mga armas ng laser ay limitado din. Tulad ng nabanggit na sa mga artikulo ng serye, ang paggamit ng mga laser laban sa mga pang-armadong sasakyan o barko na nakabatay sa lupa ay posible lamang kapag ginamit laban sa mga kagamitan sa pagsubaybay, sa proteksyon na babalik tayo kalaunan. Hindi makatotohanang sunugin ang katawan ng isang impanterya / sasakyang nakikipaglaban sa sasakyan o pang-ibabaw na barko na may laser beam sa hinaharap na hinaharap.
Siyempre, imposibleng maglapat ng usok o proteksyon sa aerosol laban sa sasakyang panghimpapawid. Dahil sa matulin na bilis ng sasakyang panghimpapawid, ang usok o aerosol ay palaging iihip pabalik ng paparating na presyon ng hangin, sa mga helikopter sila ay mahihip ng daloy ng hangin mula sa propeller.
Kaya, ang proteksyon laban sa mga armas ng laser sa anyo ng mga spray na usok at aerosol ay maaaring kailanganin lamang sa mga gaanong nakasuot na sasakyan. Sa kabilang banda, ang mga tangke at iba pang mga nakasuot na sasakyan ay madalas na nilagyan ng mga pamantayang sistema para sa pag-set up ng mga screen ng usok upang makagambala sa pagkuha ng mga sistema ng sandata ng kaaway, at sa kasong ito, kapag bumubuo ng mga naaangkop na tagapuno, maaari din silang magamit upang kontrahin ang mga armas ng laser..
Bumabalik sa proteksyon ng kagamitan sa pagmamanman ng optikal at thermal imaging, maaari itong ipagpalagay na ang pag-install ng mga optical filter na pumipigil sa pagpasa ng laser radiation ng isang tiyak na haba ng daluyong ay angkop lamang sa paunang yugto para sa proteksyon laban sa mga armas na may mababang lakas na laser, para sa mga sumusunod na kadahilanan:
- sa serbisyo ay magiging isang malaking hanay ng mga laser mula sa iba't ibang mga tagagawa na tumatakbo sa iba't ibang mga haba ng daluyong;
- isang filter na idinisenyo upang sumipsip o sumalamin sa isang tiyak na haba ng haba ng daluyong, kapag nahantad sa malakas na radiation, ay malamang na mabigo, na kung saan ay hahantong sa laser radiation na pinindot ang mga sensitibong elemento, o pagkabigo ng optika mismo (clouding, pagbaluktot ng imahe);
- ilang mga laser, lalo na ang libreng electron laser, maaaring baguhin ang operating haba ng daluyong sa isang malawak na saklaw.
Ang proteksyon ng kagamitan sa pagmamanman ng optikal at thermal imaging ay maaaring isagawa para sa kagamitan sa lupa, mga barko at kagamitan sa pagpapalipad, sa pamamagitan ng pag-install ng mga high-speed na screen ng proteksiyon. Kung napansin ang laser radiation, dapat takpan ng screen ng proteksiyon ang mga lente sa isang maliit na segundo, ngunit kahit na hindi nito ginagarantiyahan ang kawalan ng pinsala sa mga sensitibong elemento. Posibleng ang laganap na paggamit ng mga sandata ng laser sa paglipas ng panahon ay mangangailangan ng hindi bababa sa pagkopya ng mga assets ng reconnaissance na tumatakbo sa saklaw na salamin sa mata.
Kung sa malalaking carrier ang pag-install ng mga proteksiyon na screen at pagkopya ng mga paraan ng pagmamatyag ng optikal at thermal imaging ay posible, pagkatapos ay sa mga armas na may katumpakan, lalo na ang mga compact, mas mahirap gawin ito. Una, ang bigat at laki ng mga kinakailangan para sa proteksyon ay makabuluhang higpitan, at pangalawa, ang epekto ng high-power laser radiation kahit na may closed shutter ay maaaring maging sanhi ng sobrang pag-init ng mga sangkap ng optical system dahil sa siksik na layout, na hahantong sa bahagyang o kumpletong pagkagambala ng pagpapatakbo nito.
Anong mga pamamaraan ang maaaring magamit upang mabisang protektahan ang kagamitan at sandata mula sa mga armas ng laser? Mayroong dalawang pangunahing paraan - pangangalaga ng ablative at nakabubuo na proteksyon na nakaka-insulate ng init.
Ang proteksyon ng ablasyon (mula sa Latin ablatio - ang pag-aalis, pagdala ng masa) ay batay sa pagtanggal ng isang sangkap mula sa ibabaw ng protektadong bagay sa pamamagitan ng isang stream ng mainit na gas at / o sa muling pagsasaayos ng layer ng hangganan, na magkasama nang makabuluhan binabawasan ang paglipat ng init sa protektadong ibabaw. Sa madaling salita, ang papasok na enerhiya ay ginugol sa pagpainit, pagkatunaw, at pagsingaw ng materyal na pang-proteksiyon.
Sa ngayon, ang proteksyon ng ablative ay aktibong ginagamit sa mga module ng paglapag ng spacecraft (SC) at sa mga nozzles ng jet engine. Ang pinakalawak na ginagamit ay mga charring plastic batay sa phenolic, organosilicon at iba pang mga synthetic resin na naglalaman ng carbon (kabilang ang grapayt), silicon dioxide (silica, quartz), at nylon bilang mga tagapuno.
Ang proteksyon ng ablasyon ay hindi kinakailangan, mabigat at malaki, kaya't walang katuturan na gamitin ito sa muling magagamit na sasakyang panghimpapawid (basahin hindi lahat ng may tao, at karamihan sa mga walang sasakyang panghimpapawid na sasakyang panghimpapawid). Ang application lamang nito ay nasa mga gabay at walang gabay na mga projectile. At narito ang pangunahing tanong ay kung gaano kakapal dapat ang proteksyon para sa isang laser na may lakas, halimbawa, 100 kW, 300 kW, atbp.
Sa Apollo spacecraft, ang kapal ng kalasag ay mula 8 hanggang 44 mm para sa mga temperatura mula sa ilang daang hanggang ilang libong degree. Sa isang lugar sa saklaw na ito, ang kinakailangang kapal ng ablative na proteksyon mula sa mga lasers ng labanan ay magsisinungaling din. Madaling isipin kung paano ito makakaapekto sa mga katangian ng timbang at laki, at, dahil dito, ang saklaw, kadaliang mapakilos, bigat ng warhead at iba pang mga parameter ng bala. Ang ablative thermal protection ay dapat ding makatiis ng labis na karga sa panahon ng paglulunsad at pagmamaniobra, sumunod sa mga pamantayan ng mga tuntunin at kundisyon ng pag-iimbak ng bala.
Kuwestiyonable ang hindi namumuno na bala, dahil ang hindi pantay na pagkasira ng ablative na proteksyon mula sa laser radiation ay maaaring baguhin ang panlabas na ballistics, bilang isang resulta kung saan ang bala ay lumihis mula sa target. Kung ang ablative protection ay ginamit na sa isang lugar, halimbawa, sa hypersonic bala, pagkatapos ay madaragdagan mo ang kapal nito.
Ang isa pang paraan ng proteksyon ay isang istruktura na patong o pagpapatupad ng kaso na may maraming mga proteksiyon na layer ng mga matigas na materyales na lumalaban sa panlabas na impluwensya.
Kung gumuhit kami ng isang pagkakatulad sa spacecraft, pagkatapos ay maaari nating isaalang-alang ang thermal proteksyon ng reusable spacecraft na "Buran". Sa mga lugar kung saan ang temperatura sa ibabaw ay 371 - 1260 degree Celsius, isang patong ang inilapat na binubuo ng amorphous quartz fiber na 99.7% kadalisayan, kung saan idinagdag ang isang binder, colloidal silicon dioxide. Ang takip ay ginawa sa anyo ng mga tile ng dalawang karaniwang sukat na may kapal na 5 hanggang 64 mm.
Ang baso ng borosilicate na naglalaman ng isang espesyal na pigment (puting patong batay sa silicon oxide at makintab na alumina) ay inilapat sa panlabas na ibabaw ng mga tile upang makakuha ng isang mababang koepisyent ng pagsipsip ng solar radiation at isang mataas na emissivity. Ang proteksyon ng ablasyon ay ginamit sa cone ng ilong at mga tip ng pakpak ng sasakyan, kung saan ang temperatura ay lumalagpas sa 1260 degree.
Dapat tandaan na sa matagal na operasyon, ang proteksyon ng mga tile mula sa kahalumigmigan ay maaaring mapinsala, na hahantong sa pagkawala ng proteksyon ng thermal ng mga katangian nito, samakatuwid hindi ito direktang magamit bilang proteksyon laban sa laser sa magagamit muli na sasakyang panghimpapawid.
Sa sandaling ito, isang promising ablative thermal protection na may kaunting pang-ibabaw na suot ay nabubuo, na tinitiyak ang proteksyon ng sasakyang panghimpapawid mula sa temperatura hanggang sa 3000 degree.
Ang isang pangkat ng mga siyentista mula sa Royce Institute sa University of Manchester (UK) at Central South University (China) ay nakabuo ng isang bagong materyal na may pinahusay na mga katangian na makatiis ng temperatura hanggang sa 3000 ° C nang walang mga pagbabago sa istruktura. Ito ay isang ceramic coating Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, na na-superimpose sa isang carbon-carbon composite matrix. Sa mga tuntunin ng mga katangian nito, ang bagong patong ay makabuluhang lumalagpas sa pinakamahusay na mga keramika ng mataas na temperatura.
Ang istrakturang kemikal ng mga keramiko na lumalaban sa init ay kumikilos bilang isang mekanismo ng pagtatanggol. Sa temperatura na 2000 ° C, ang mga materyales na Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 at SiC ay nag-oxidize at nagbago sa Zr0.80T0.20O2, B2O3, at SiO2, ayon sa pagkakabanggit. Ang Zr0.80Ti0.20O2 ay bahagyang natutunaw at bumubuo ng isang medyo siksik na layer, habang ang mga low-melting oxides na SiO2 at B2O3 ay sumingaw. Sa isang mas mataas na temperatura na 2500 ° C, ang mga kristal na Zr0.80Ti0.20O2 ay fuse sa mas malaking formations. Sa temperatura na 3000 ° C, isang halos ganap na siksik na panlabas na layer ay nabuo, pangunahin na binubuo ng Zr0.80Ti0.20O2, zirconium titanate at SiO2.
Ang mundo ay nagkakaroon din ng mga espesyal na patong na idinisenyo upang maprotektahan laban sa laser radiation.
Bumalik noong 2014, isang tagapagsalita para sa People's Liberation Army ng Tsina ang nagsabi na ang mga laser ng Amerikano ay hindi nagdudulot ng isang partikular na panganib sa mga kagamitang militar ng Tsino na tinabunan ng isang espesyal na proteksiyon layer. Ang mga natitirang tanong lamang ay ang mga laser kung anong lakas ang pinoprotektahan ng patong na ito, at kung anong kapal at masa ang mayroon ito.
Ang pinakadakilang interes ay isang patong na binuo ng mga Amerikanong mananaliksik mula sa National Institute of Standards and Technology at University of Kansas - isang komposisyon ng aerosol batay sa isang halo ng carbon nanotubes at mga espesyal na ceramic, na may kakayahang mabisang pagsipsip ng ilaw ng laser. Ang mga nanotube ng bagong materyal ay pantay na sumisipsip ng ilaw at naglilipat ng init sa mga kalapit na lugar, binabaan ang temperatura sa punto ng pakikipag-ugnay sa laser beam. Ang mga ceramic high-temperatura joint ay nagbibigay ng proteksiyon na patong na may mataas na lakas na mekanikal at paglaban sa pinsala mula sa mataas na temperatura.
Sa panahon ng pagsubok, isang manipis na layer ng materyal ang inilapat sa ibabaw ng tanso at, pagkatapos ng pagpapatayo, nakatuon sa ibabaw ng materyal ng isang sinag ng isang pang-alon na infrared na laser, isang laser na ginamit upang putulin ang metal at iba pang matitigas na materyales.
Ang pagtatasa ng nakolektang data ay nagpakita na matagumpay na natanggap ng patong ang 97.5 porsyento ng enerhiya ng laser beam at nakatiis sa antas ng enerhiya na 15 kW bawat square centimeter ng ibabaw nang walang pagkasira.
Sa patong na ito, lumilitaw ang tanong: sa mga pagsubok, ang isang proteksiyon na patong ay inilapat sa isang ibabaw ng tanso, na sa sarili nito ay isa sa mga pinakamahirap na materyales para sa pagproseso ng laser, dahil sa mataas na kondaktibiti nitong thermal, hindi malinaw kung paano ang gayong proteksiyon na patong ay kumikilos sa iba pang mga materyales. Gayundin, lumilitaw ang mga katanungan tungkol sa maximum na paglaban sa temperatura, paglaban sa panginginig ng boses at pagkabigla, ang mga epekto ng mga kondisyon sa himpapawid at ultraviolet radiation (araw). Ang oras kung saan natupad ang pag-iilaw ay hindi ipinahiwatig.
Ang isa pang kagiliw-giliw na punto: kung ang mga makina ng sasakyang panghimpapawid ay pinahiran din ng isang sangkap na may mataas na kondaktibiti ng thermal, kung gayon ang buong katawan ay pantay na maiinit mula sa kanila, na kung saan ay pinakamataas na tinatanggal ang mga sasakyang panghimpapawid sa thermal spectrum.
Sa anumang kaso, ang mga katangian ng proteksyon sa aerosol sa itaas ay magiging direktang proporsyon sa laki ng protektadong bagay. Kung mas malaki ang protektadong bagay at sakop na lugar, mas maraming enerhiya ang maaaring makakalat sa lugar at ibibigay sa anyo ng heat radiation at paglamig ng daloy ng insidente. Kung mas maliit ang protektadong bagay, magiging mas makapal ang proteksyon. ang maliit na lugar ay hindi papayagang matanggal ang sapat na init at ang mga panloob na elemento ng istruktura ay ma-overheat.
Ang paggamit ng proteksyon laban sa laser radiation, hindi mahalaga kung ablative o nakabubuo ng init-insulate, ay maaaring baligtarin ang takbo patungo sa pagbawas sa laki ng mga gabay na munisyon, makabuluhang bawasan ang pagiging epektibo ng parehong mga gabay at hindi gabay na mga munisyon.
Lahat ng mga tindig at kontrol sa tindig - mga pakpak, stabilizer, timon - ay kailangang gawin ng mahal at mahirap iproseso ng mga materyales na repraktibo.
Ang isang magkakahiwalay na tanong ay lumitaw sa proteksyon ng mga kagamitan sa pagtuklas ng radar. Sa pang-eksperimentong spacecraft na "BOR-5", nasubukan ang radio-transparent heat Shield - fiberglass na may tagapuno ng silica, ngunit hindi ko matagpuan ang katangian ng pag-iingat sa init at bigat at laki nito.
Hindi pa malinaw kung ang isang mataas na temperatura na pagbuo ng plasma ay maaaring lumitaw bilang isang resulta ng pag-iilaw na may malakas na laser radiation mula sa radome ng radar reconnaissance kagamitan, kahit na may proteksyon mula sa thermal radiation, na pumipigil sa pagdaan ng mga alon ng radyo, bilang isang resulta ng na maaaring mawala ang target.
Upang maprotektahan ang kaso, maaaring magamit ang isang kumbinasyon ng maraming mga layer ng proteksiyon - init-lumalaban-mababang-init-kondaktibo mula sa loob at mapanasalamin-init-lumalaban-lubos na init-kondaktibo mula sa labas. Posible ring mailagay ang mga nakatagong materyales sa tuktok ng proteksyon laban sa laser radiation, na hindi makatiis sa radiation ng laser, at makakarekober mula sa pinsala mula sa mga armas ng laser sa kaganapan na ang sasakyang panghimpapawid mismo ay nakaligtas.
Maaaring ipalagay na ang pagpapabuti at laganap na pamamahagi ng mga sandata ng laser ay mangangailangan ng pagkakaloob ng proteksyon laban sa laser para sa lahat ng magagamit na bala, kapwa may gabay at hindi pinapatnubayan, pati na rin ang mga taong walang sasakyan at walang sasakyan na mga sasakyang panghimpapawid.
Ang pagpapakilala ng proteksyon laban sa laser ay hindi maiwasang humantong sa isang pagtaas sa gastos at timbang at sukat ng mga gabay at hindi nababantayan na mga munisyon, pati na rin ang mga taong walang sasakyan at walang sasakyan na mga sasakyang panghimpapawid.
Bilang konklusyon, maaari nating banggitin ang isa sa mga nabuong pamamaraan ng aktibong pagtutol sa isang atake sa laser. Ang mga Adsys Controll na nakabatay sa California ay bumubuo ng sistema ng depensa ng Helios, na kung saan ay dapat itumba ang gabay ng laser ng kaaway.
Kapag pinuntirya ang laser ng laban ng kaaway sa protektadong aparato, tinutukoy ng Helios ang mga parameter nito: lakas, haba ng daluyong, dalas ng pulso, direksyon at distansya sa pinagmulan. Pinipigilan pa ni Helios ang laser beam ng kaaway mula sa pagtuon sa isang target, marahil sa pamamagitan ng pag-target ng paparating na low-energy laser beam, na nakalilito sa sistema ng pag-target ng kalaban. Ang detalyadong mga katangian ng sistemang Helios, ang yugto ng pag-unlad at ang praktikal na pagganap nito ay hindi pa rin alam.
