Malawakang pinaniniwalaan na ang pinakamahusay na kapaligiran para sa paggamit ng mga armas ng laser (LW) ay nasa kalawakan. Sa isang banda, ito ay lohikal: sa kalawakan, ang laser radiation ay maaaring kumalat nang praktikal nang walang panghihimasok na sanhi ng himpapawid, mga kondisyon ng panahon, natural at artipisyal na mga hadlang. Sa kabilang banda, may mga kadahilanan na makabuluhang kumplikado sa paggamit ng mga armas ng laser sa kalawakan.
Mga tampok ng pagpapatakbo ng mga laser sa kalawakan
Ang unang balakid sa paggamit ng mga laser na may mataas na kapangyarihan sa kalawakan ay ang kanilang kahusayan, na hanggang sa 50% para sa pinakamahusay na mga produkto, ang natitirang 50% napupunta sa pag-init ng laser at mga nakapaligid na kagamitan.
Kahit na sa mga kondisyon ng kapaligiran ng planeta - sa lupa, sa tubig, sa ilalim ng tubig at sa hangin, may mga problema sa paglamig ng mga makapangyarihang laser. Gayunpaman, ang mga posibilidad para sa paglamig kagamitan sa planeta ay mas mataas kaysa sa kalawakan, dahil sa isang vacuum ang paglipat ng labis na init nang walang pagkawala ng masa ay posible lamang sa tulong ng electromagnetic radiation.
Ang on-water at underwater na paglamig ng LO ay pinakamadaling ayusin - maaari itong isagawa sa tubig dagat. Sa lupa, maaari mong gamitin ang napakalaking radiator na may pagwawaldas ng init sa kapaligiran. Maaaring gamitin ng flight ang paparating na daloy ng hangin upang palamig ang sasakyang panghimpapawid.
Sa kalawakan, para sa pag-aalis ng init, ang mga radiator-cooler ay ginagamit sa anyo ng mga ribed tubes na konektado sa mga cylindrical o conical panel na may coolant na nagpapalipat-lipat sa kanila. Sa pagtaas ng lakas ng mga sandata ng laser, ang laki at laki ng radiator-coolers, na kinakailangan para sa paglamig, pagtaas, saka, ang masa at lalo na ang mga sukat ng radiator-coolers ay maaaring lumagpas sa masa at sukat ng mismong sandata ng laser.
Sa Soviet orbital combat laser na "Skif", na planong ilunsad sa orbit ng super-mabigat na rocket ng carrier na "Energia", isang gas-dynamic laser ang gagamitin, ang paglamig nito ay malamang na maisagawa ng ang pagbuga ng isang gumaganang likido. Bilang karagdagan, ang limitadong suplay ng gumaganang likido na nakasakay ay halos hindi makapagbigay ng posibilidad ng pangmatagalang pagpapatakbo ng laser.
Mga mapagkukunan ng enerhiya
Ang pangalawang balakid ay ang pangangailangan na magbigay ng mga armas ng laser na may isang malakas na mapagkukunan ng enerhiya. Ang isang gas turbine o isang diesel engine sa kalawakan ay hindi maaaring i-deploy; kailangan nila ng maraming gasolina at mas maraming oxidizer, mga kemikal na laser na may kanilang limitadong mga reserbang isang gumaganang likido ay hindi ang pinakamahusay na pagpipilian para sa paglalagay sa kalawakan. Dalawang pagpipilian ang mananatiling - upang magbigay ng lakas sa isang solid-state / fiber / likidong laser, kung saan maaaring magamit ang mga solar baterya na may buffer accumulator o mga planta ng nukleyar na kapangyarihan (NPP), o mga laser na may direktang pagbomba ng mga fragment ng nukleyar na piyansa (mga napatay na nukleyar na nukleyar) maaaring magamit.
Reactor-laser circuit
Bilang bahagi ng gawaing isinagawa sa Estados Unidos sa ilalim ng programa ng Boing YAL-1, isang 14 megawatt laser ang dapat gamitin upang sirain ang mga intercontinental ballistic missile (ICBMs) sa distansya na 600 kilometro. Sa katunayan, isang lakas na humigit-kumulang sa 1 megawatt ang nakamit, habang ang mga target sa pagsasanay ay na-hit sa layo na halos 250 kilometro. Samakatuwid, ang isang kapangyarihan ng pagkakasunud-sunod ng 1 megawatt ay maaaring magamit bilang isang batayan para sa mga armas ng space laser, na may kakayahan, halimbawa, ng pagpapatakbo mula sa isang mababang orbit na sanggunian laban sa mga target sa ibabaw ng Daigdig o laban sa medyo malayong mga target sa kalawakan (kami ay hindi isinasaalang-alang ang isang sasakyang panghimpapawid na dinisenyo para sa pag-iilaw »Sensors).
Sa isang kahusayan ng laser na 50%, upang makakuha ng 1 MW ng laser radiation, kinakailangan na magbigay ng 2 MW ng elektrikal na enerhiya sa laser (sa katunayan, higit pa, dahil kinakailangan pa rin upang matiyak ang pagpapatakbo ng mga pantulong na kagamitan at ang paglamig sistema). Posible bang makakuha ng nasabing enerhiya gamit ang mga solar panel? Halimbawa, ang mga solar panel na naka-install sa International Space Station (ISS) ay bumubuo sa pagitan ng 84 at 120 kW ng kuryente. Ang mga sukat ng mga solar panel na kinakailangan upang makuha ang ipinahiwatig na lakas ay maaaring madaling tantyahin mula sa mga larawang pang-potograpiya ng ISS. Ang isang disenyo na may kakayahang magpatakbo ng isang 1 MW laser ay magiging napakalaking at mangangailangan ng kaunting kakayahang dalhin.
Maaari mong isaalang-alang ang isang pagpupulong ng baterya bilang isang mapagkukunan ng kuryente para sa isang malakas na laser sa mga mobile carrier (sa anumang kaso, kakailanganin ito bilang isang buffer para sa mga solar baterya). Ang density ng enerhiya ng mga baterya ng lithium ay maaaring umabot sa 300 W * h / kg, iyon ay, upang magbigay ng isang 1 MW laser na may kahusayan ng 50%, ang mga baterya na tumitimbang ng halos 7 tonelada ay kinakailangan para sa 1 oras ng patuloy na pagpapatakbo ng kuryente. Ito ay tila hindi gaanong? Ngunit isinasaalang-alang ang pangangailangan na mag-ipon ng mga sumusuporta sa istraktura, kasamang electronics, mga aparato para sa pagpapanatili ng temperatura ng rehimen ng mga baterya, ang masa ng buffer baterya ay humigit-kumulang na 14-15 tonelada. Bilang karagdagan, magkakaroon ng mga problema sa pagpapatakbo ng mga baterya sa mga kondisyon ng labis na temperatura at vacuum ng puwang - isang makabuluhang bahagi ng enerhiya ay "natupok" upang matiyak ang buhay ng mga baterya mismo. Pinakamalala sa lahat, ang kabiguan ng isang cell ng baterya ay maaaring humantong sa kabiguan, o kahit isang pagsabog, ng buong baterya ng mga baterya, kasama ang laser at ang spacecraft ng carrier.
Ang paggamit ng mga mas maaasahang aparato sa pag-iimbak ng enerhiya, na maginhawa mula sa pananaw ng kanilang operasyon sa kalawakan, ay malamang na humantong sa isang mas mataas na pagtaas sa masa at sukat ng istraktura dahil sa kanilang mas mababang lakas ng enerhiya sa mga tuntunin ng W * h / kg
Gayunpaman, kung hindi kami nagpapataw ng mga kinakailangan sa mga sandata ng laser sa loob ng maraming oras ng trabaho, ngunit gamitin ang LR upang malutas ang mga espesyal na problema na lumilitaw isang beses bawat maraming araw at nangangailangan ng oras ng operasyon ng laser na hindi hihigit sa limang minuto, kung gayon ito ay magkakaroon ng kaukulang pagpapasimple ng baterya. … Ang mga baterya ay maaaring muling ma-recharge mula sa mga solar panel, na ang laki nito ay magiging isa sa mga salik na naglilimita sa dalas ng paggamit ng mga sandata ng laser
Ang isang mas radikal na solusyon ay ang paggamit ng isang planta ng nukleyar na kuryente. Sa kasalukuyan, ang spacecraft ay gumagamit ng radioisotope thermoelectric generators (RTGs). Ang kanilang kalamangan ay ang kamag-anak na simple ng disenyo, ang kawalan ay mababang lakas ng kuryente, na kung saan, sa pinakamahusay, maraming daang watts.
Sa USA, sinusubukan ang isang prototype ng promising Kilopower RTG, kung saan ginagamit ang Uranium-235 bilang gasolina, ginagamit ang mga tubo ng sodium heat upang alisin ang init, at ang init ay ginawang elektrisidad gamit ang isang Stirling engine. Sa prototype ng Kilopower reactor na may kapasidad na 1 kilowatt, isang mataas na kahusayan na humigit-kumulang na 30% ang nakamit. Ang huling sample ng Kilopower nuclear reactor ay dapat na patuloy na makagawa ng 10 kilowatts ng kuryente sa loob ng 10 taon.
Ang circuit ng suplay ng kuryente ng LR na may isa o dalawang Kilopower reactor at isang buffer energy imbakan aparato ay maaaring maging pagpapatakbo, na nagbibigay ng pana-panahong pagpapatakbo ng isang 1 MW laser sa mode na labanan para sa halos limang minuto, isang beses bawat maraming araw, sa pamamagitan ng isang buffer na baterya
Sa Russia, isang planta ng lakas na nukleyar na may lakas na elektrikal na humigit-kumulang na 1 MW ay nilikha para sa isang module ng transportasyon at kuryente (TEM), pati na rin ang thermal emission nukleyar na mga halaman ng kuryente batay sa proyekto ng Hercules na may lakas na elektrikal na 5-10 MW. Ang mga planta ng nuklear na kuryente ng ganitong uri ay maaaring magbigay ng lakas sa mga armas ng laser na wala nang mga tagapamagitan sa anyo ng mga buffer baterya, gayunpaman, ang kanilang paglikha ay nahaharap sa malalaking problema, na hindi nakakagulat sa prinsipyo, na binigyan ng kabaguhan ng mga teknikal na solusyon, ang mga detalye ng operating kapaligiran at ang imposible ng pagsasagawa ng masinsinang mga pagsubok. Ang mga planta ng kuryenteng nuklear ng puwang ay isang paksa para sa isang hiwalay na materyal, na tiyak na babalik kami.
Tulad ng sa kaso ng paglamig ng isang malakas na sandata ng laser, ang paggamit ng isang nukleyar na planta ng kuryente ng isang uri o iba pa ay nagpapasa rin ng mas mataas na mga kinakailangang paglamig. Ang mga refrigerator-radiator ay isa sa pinakamahalaga sa mga tuntunin ng masa at sukat, mga elemento ng isang planta ng kuryente, ang proporsyon ng kanilang masa, depende sa uri at lakas ng planta ng nukleyar na kuryente, ay maaaring saklaw mula 30% hanggang 70%.
Ang mga kinakailangan sa paglamig ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagbawas ng dalas at tagal ng sandata ng laser, at sa pamamagitan ng paggamit ng medyo mababang lakas na mga RTG na uri ng RTG, muling pag-recharging ng imbakan ng enerhiya ng buffer
Sa espesyal na tala ay ang paglalagay ng mga laser na pump na nukleyar sa orbit, na hindi nangangailangan ng panlabas na mapagkukunan ng kuryente, dahil ang laser ay direktang ibinomba ng mga produkto ng isang reaksyon ng nukleyar. Sa isang banda, ang mga laser na pumped na nukleyar ay mangangailangan din ng napakalaking mga sistema ng paglamig, sa kabilang banda, ang pamamaraan para sa direktang pag-convert ng nuklear na enerhiya sa laser radiation ay maaaring mas simple kaysa sa isang pansamantalang pagbabago ng init na inilabas ng isang nukleyar na reaktor patungo sa elektrikal na enerhiya, na kung saan ay mangangailangan ng isang kaukulang pagbawas sa laki at bigat.
Kaya, ang kawalan ng isang himpapawid na pumipigil sa paglaganap ng laser radiation sa Earth na makabuluhang kumplikado sa disenyo ng mga sandata ng laser space, pangunahin sa mga tuntunin ng mga paglamig system. Ang pagbibigay ng mga armas ng space laser na may kuryente ay hindi mas mababa sa isang problema.
Maaaring ipalagay na sa unang yugto, humigit-kumulang sa tatlumpung siglo ng siglo XXI, lilitaw ang isang sandata ng laser sa kalawakan, na may kakayahang gumana para sa isang limitadong oras - sa pagkakasunud-sunod ng maraming minuto, na may pangangailangan para sa kasunod na muling pagsingil ng enerhiya mga yunit ng imbakan para sa isang sapat na mahabang panahon ng maraming araw
Sa gayon, sa maikling panahon, hindi na kailangang pag-usapan ang tungkol sa anumang napakalaking paggamit ng mga armas ng laser "laban sa daan-daang mga ballistic missile". Ang mga sandata ng laser na may mga advanced na kakayahan ay lilitaw nang hindi mas maaga kaysa sa mga planta ng nukleyar na kuryente ng megawatt na klase ay malilikha at masubok. At ang halaga ng spacecraft ng klase na ito ay mahirap hulaan. Bilang karagdagan, kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga pagpapatakbo ng militar sa kalawakan, kung gayon may mga panteknikal at pantaktika na solusyon na maaaring higit na mabawasan ang kahusayan ng mga armas ng laser sa kalawakan.
Gayunpaman, ang mga sandata ng laser, kahit na ang mga limitado sa mga tuntunin ng patuloy na oras ng pagpapatakbo at dalas ng paggamit, ay maaaring maging isang mahalagang tool para sa pakikidigma sa at mula sa kalawakan.
