As armas laser são sempre controversas. Alguns o consideram uma arma do futuro, enquanto outros negam categoricamente a probabilidade do surgimento de amostras eficazes de tais armas em um futuro próximo. As pessoas pensaram em armas a laser antes mesmo de sua aparição real, vamos relembrar a obra clássica "O hiperbolóide do engenheiro Garin" de Alexei Tolstoi (claro, a obra não indica exatamente um laser, mas uma arma próxima a ele em ação e consequências de usá-lo).
A criação de um laser real nos anos 50 - 60 do século XX levantou novamente o tema das armas a laser. Ao longo das décadas, tornou-se uma característica indispensável dos filmes de ficção científica. Os sucessos reais foram muito mais modestos. Sim, os lasers ocupavam um nicho importante nos sistemas de reconhecimento e designação de alvos, são amplamente usados na indústria, mas para uso como meio de destruição, sua potência ainda era insuficiente e suas características de peso e tamanho eram inaceitáveis. Como as tecnologias de laser evoluíram, até que ponto estão prontas para aplicações militares atualmente?
O primeiro laser operacional foi criado em 1960. Era um laser pulsado de estado sólido baseado em um rubi artificial. Na época da criação, essas eram as tecnologias mais avançadas. Hoje em dia, esse tipo de laser pode ser montado em casa, enquanto sua energia de pulso pode chegar a 100 J.
Um laser de nitrogênio é ainda mais simples de implementar; não são necessários produtos comerciais complexos para sua implementação; ele pode até operar com o nitrogênio contido na atmosfera. Com os braços esticados, pode ser facilmente montado em casa.
Desde a criação do primeiro laser, um grande número de maneiras de obter radiação laser foi encontrado. Existem lasers de estado sólido, lasers de gás, lasers de corante, lasers de elétrons livres, lasers de fibra, lasers de semicondutores e outros lasers. Além disso, os lasers diferem na maneira como são excitados. Por exemplo, em lasers de gás de vários designs, o meio ativo pode ser excitado por radiação óptica, descarga de corrente elétrica, reação química, bombeamento nuclear, bombeamento térmico (lasers dinâmicos de gás, GDLs). O advento dos lasers semicondutores deu origem aos lasers do tipo DPSS (laser de estado sólido bombeado por diodo).
Vários projetos de lasers fornecem saída de radiação de diferentes comprimentos de onda, de raios X suaves a radiação infravermelha. Os lasers de raio-X e gama estão em desenvolvimento. Isso permite que você selecione um laser com base no problema que está sendo resolvido. No que diz respeito às aplicações militares, isso significa, por exemplo, a possibilidade de escolha de um laser, com radiação de comprimento de onda que é minimamente absorvido pela atmosfera do planeta.
Desde o desenvolvimento do primeiro protótipo, a potência tem aumentado continuamente, as características de peso e tamanho e a eficiência (eficiência) dos lasers têm melhorado. Isso é visto claramente no exemplo dos diodos laser. Nos anos 90 do século passado surgiram na grande venda apontadores laser com potência de 2-5 mW, em 2005-2010 já era possível adquirir um apontador laser de 200-300 mW, agora, em 2019, existem ponteiros laser com potência óptica de 7 à venda. Na Rússia, existem módulos de díodos laser infravermelhos com saída de fibra óptica, potência óptica de 350 W.
A taxa de aumento da potência dos diodos laser é comparável à taxa de aumento da potência computacional dos processadores, de acordo com a lei de Moore. Obviamente, diodos de laser não são adequados para criar lasers de combate, mas eles, por sua vez, são usados para bombear lasers de estado sólido e de fibra eficientes. Para diodos laser, a eficiência de conversão de energia elétrica em energia óptica pode ser superior a 50%, teoricamente, pode-se obter uma eficiência superior a 80%. A alta eficiência não apenas reduz os requisitos de fonte de alimentação, mas também simplifica o resfriamento do equipamento a laser.
Um elemento importante do laser é o sistema de foco do feixe - quanto menor a área de foco no alvo, maior a densidade de potência que permite danos. O progresso no desenvolvimento de sistemas ópticos complexos e o surgimento de novos materiais ópticos de alta temperatura tornam possível a criação de sistemas de foco altamente eficientes. O sistema de foco e mira do laser de combate experimental americano HEL inclui 127 espelhos, lentes e filtros de luz.
Outro componente importante que oferece a possibilidade de criar armas a laser é o desenvolvimento de sistemas para guiar e manter o feixe no alvo. Para atingir alvos com um tiro "instantâneo", em uma fração de segundo, são necessários gigawatts, mas a criação de tais lasers e fontes de alimentação para eles em um chassi móvel é uma questão de um futuro distante. Assim, para destruir alvos com lasers com uma potência de centenas de quilowatts - dezenas de megawatts, é necessário manter o ponto de radiação laser no alvo por algum tempo (de vários segundos a várias dezenas de segundos). Isso requer unidades de alta precisão e alta velocidade capazes de rastrear o alvo com o feixe de laser, de acordo com o sistema de orientação.
Ao disparar a longas distâncias, o sistema de orientação deve compensar as distorções introduzidas pela atmosfera, para as quais diversos lasers para diversos fins podem ser utilizados no sistema de orientação, proporcionando uma orientação precisa do laser de "combate" principal até o alvo.
Quais lasers receberam desenvolvimento prioritário no campo de armas? Devido à ausência de fontes de bombeamento óptico de alta potência, os lasers gás-dinâmicos e químicos se tornaram tais.
No final do século 20, a opinião pública foi estimulada pelo programa American Strategic Defense Initiative (SDI). Como parte desse programa, foi planejado o lançamento de armas a laser no solo e no espaço para derrotar os mísseis balísticos intercontinentais soviéticos (ICBMs). Para a colocação em órbita, deveria usar lasers com bomba nuclear emitindo na faixa de raios-X ou lasers químicos com uma potência de até 20 megawatts.
O programa SDI enfrentou inúmeras dificuldades técnicas e foi encerrado. Ao mesmo tempo, algumas das pesquisas realizadas no âmbito do programa permitiram obter lasers suficientemente potentes. Em 1985, um laser de fluoreto de deutério com uma potência de saída de 2,2 megawatts destruiu um míssil balístico de propelente líquido fixado a 1 quilômetro do laser. Como resultado da irradiação de 12 segundos, as paredes do corpo do foguete perderam força e foram destruídas pela pressão interna.
Na URSS, o desenvolvimento de lasers de combate também foi realizado. Na década de oitenta do século XX, estavam em andamento os trabalhos para a criação da plataforma orbital Skif com laser dinâmico de gás com potência de 100 kW. A maquete de grande tamanho Skif-DM (nave Polyus) foi lançada na órbita da Terra em 1987, mas devido a uma série de erros ela não entrou na órbita calculada e foi inundada no Oceano Pacífico ao longo de uma trajetória balística. O colapso da URSS pôs fim a este e a projetos semelhantes.
Estudos em grande escala de armas a laser foram realizados na URSS como parte do programa Terra. O programa do sistema zonal de mísseis e defesa anti-espaço com um elemento de impacto do feixe baseado em armas laser de alta potência "Terra" foi implementado de 1965 a 1992. De acordo com dados abertos, no âmbito deste programa, lasers dinâmicos a gás, lasers de estado sólido, fotodissociação de iodo explosivo e outros tipos foram desenvolvidos.
Também na URSS, a partir de meados dos anos 70 do século 20, um complexo aerotransportado de laser A-60 foi desenvolvido a partir da aeronave Il-76MD. Inicialmente, o complexo destinava-se a combater a deriva automática de balões. Como arma, um laser CO gás-dinâmico contínuo de classe megawatt desenvolvido pelo Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA) deveria ser instalado.
Como parte dos testes, uma família de amostras de bancada GDT foi criada com uma potência de radiação de 10 a 600 kW. Pode-se presumir que, no momento do teste do complexo A-60, um laser de 100 kW foi instalado nele.
Várias dezenas de voos foram realizados com o teste da instalação do laser em um balão estratosférico localizado a uma altitude de 30-40 km e no alvo La-17. Algumas fontes indicam que o complexo com a aeronave A-60 foi criado como um componente de defesa antimísseis a laser de aviação no âmbito do programa Terra-3.
Que tipos de lasers são os mais promissores para aplicações militares atualmente? Com todas as vantagens dos lasers gás-dinâmicos e químicos, eles têm desvantagens significativas: a necessidade de componentes consumíveis, inércia de lançamento (de acordo com algumas fontes, até um minuto), liberação de calor significativa, grandes dimensões e o rendimento dos componentes gastos do meio ativo. Esses lasers só podem ser colocados em mídia grande.
No momento, os lasers de estado sólido e de fibra têm as maiores perspectivas, para cujo funcionamento basta dotá-los de potência suficiente. A Marinha dos Estados Unidos está desenvolvendo ativamente a tecnologia de laser de elétrons livres. Uma vantagem importante dos lasers de fibra é sua escalabilidade, ou seja, a capacidade de combinar vários módulos para obter mais potência. A escalabilidade reversa também é importante, se um laser de estado sólido com uma potência de 300 kW for criado, então com certeza um laser menor com uma potência de, por exemplo, 30 kW, pode ser criado com base nele.
Qual é a situação dos lasers de fibra e de estado sólido na Rússia? A ciência da URSS em termos de desenvolvimento e criação de lasers era a mais avançada do mundo. Infelizmente, o colapso da URSS mudou tudo. Uma das maiores empresas do mundo para o desenvolvimento e produção de lasers de fibra IPG Photonics foi fundada por um nativo da Rússia V. P. Gapontsev com base na empresa russa NTO IRE-Polyus. A empresa controladora, IPG Photonics, está atualmente registrada nos Estados Unidos. Apesar de um dos maiores locais de produção da IPG Photonics estar localizado na Rússia (Fryazino, região de Moscou), a empresa opera sob as leis dos EUA e seus lasers não podem ser usados nas forças armadas russas, incluindo a empresa deve cumprir as sanções impostas à Rússia.
No entanto, as capacidades dos lasers de fibra da IPG Photonics são extremamente altas. Os lasers de fibra de onda contínua de alta potência IPG têm uma faixa de potência de 1 kW a 500 kW, bem como uma ampla faixa de comprimentos de onda, e a eficiência de conversão de energia elétrica em energia óptica chega a 50%. As características de divergência dos lasers de fibra IPG são muito superiores a outros lasers de alta potência.
Existem outros desenvolvedores e fabricantes de lasers de estado sólido e fibra de alta potência modernos na Rússia? A julgar pelas amostras comerciais, não.
Fabricante nacional do segmento industrial oferece lasers a gás com potência máxima de dezenas de kW. Por exemplo, a empresa "Laser Systems" apresentou em 2001 um laser de iodo-oxigénio com uma potência de 10 kW com uma eficiência química superior a 32%, que é a fonte autónoma compacta mais promissora de radiação laser potente deste tipo. Em teoria, os lasers de oxigênio-iodo podem atingir níveis de potência de até um megawatt.
Ao mesmo tempo, não pode ser completamente descartado que os cientistas russos tenham conseguido um avanço em alguma outra direção de criação de lasers de alta potência, com base em um profundo conhecimento da física dos processos de laser.
Em 2018, o presidente russo, Vladimir Putin, anunciou o complexo de laser Peresvet, projetado para resolver missões de defesa antimísseis e destruir orbitadores inimigos. As informações sobre o complexo Peresvet são classificadas, incluindo o tipo de laser usado (lasers?) E a potência óptica.
Pode-se presumir que o candidato mais provável para instalação neste complexo é um laser dinâmico de gás, um descendente do laser que está sendo desenvolvido para o programa A-60. Neste caso, a potência óptica do laser do complexo "Peresvet" pode ser de 200-400 quilowatts, no cenário otimista de até 1 megawatt. O já mencionado laser de iodo-oxigênio pode ser considerado como outro candidato.
Se partirmos daí, então, do lado da cabine do veículo principal do complexo Peresvet, um gerador de corrente elétrica a diesel ou a gasolina, um compressor, um compartimento de armazenamento de componentes químicos, um laser com sistema de refrigeração, e um O sistema de orientação do feixe de laser está provavelmente localizado em série. O OLS de detecção de radar ou alvo não está em lugar nenhum, o que implica a designação de alvo externo.
Em qualquer caso, essas suposições podem acabar sendo falsas, tanto em conexão com a possibilidade de criar lasers fundamentalmente novos por desenvolvedores domésticos, quanto em conexão com a falta de informações confiáveis sobre a potência óptica do complexo de Peresvet. Em particular, houve informação na imprensa sobre a presença de um reator nuclear de pequeno porte como fonte de energia no complexo "Peresvet". Se isso for verdade, então a configuração do complexo e as características possíveis podem ser completamente diferentes.
Que potência é necessária para que um laser seja efetivamente usado para fins militares como meio de destruição? Isso depende muito do alcance pretendido de uso e da natureza dos alvos atingidos, bem como do método de destruição.
O complexo de autodefesa aerotransportado de Vitebsk inclui uma estação de interferência ativa L-370-3S. Ele neutraliza os mísseis inimigos que se aproximam com uma cabeça de homing térmica, cegando a radiação laser infravermelha. Levando em consideração as dimensões da estação bloqueadora ativa L-370-3S, a potência do emissor de laser é de no máximo várias dezenas de watts. Isso dificilmente é o suficiente para destruir a cabeça térmica do míssil, mas é suficiente para cegar temporariamente.
Durante os testes do complexo A-60 com um laser de 100 kW, os alvos L-17, que representam um análogo de um avião a jato, foram atingidos. O alcance da destruição é desconhecido, pode-se presumir que foi cerca de 5-10 km.
Exemplos de testes de sistemas de laser estrangeiros:
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Com base no que precede, podemos assumir:
- para destruir pequenos UAVs a uma distância de 1 a 5 km, é necessário um laser com uma potência de 2 a 5 kW;
- para destruir minas não guiadas, projéteis e munições de alta precisão a uma distância de 5 a 10 quilômetros, é necessário um laser com potência de 20 a 100 kW;
- para atingir alvos como um avião ou um míssil a uma distância de 100-500 km, é necessário um laser com uma potência de 1-10 MW.
Lasers dos poderes indicados já existem ou serão criados em um futuro próximo. Que tipos de armas a laser no futuro próximo podem ser usados pelas forças aéreas, forças terrestres e a marinha, consideraremos na continuação deste artigo.
