Sebelumnya, kami meneliti bagaimana teknologi laser berkembang, senjata laser apa yang dapat dibuat untuk digunakan untuk kepentingan angkatan udara, kekuatan darat dan pertahanan udara, dan angkatan laut.
Sekarang kita perlu memahami apakah mungkin untuk mempertahankannya, dan bagaimana. Selalunya dikatakan bahawa cukup untuk menutup roket dengan lapisan cermin atau menggilap peluru, tetapi malangnya, semuanya tidak begitu mudah.
Cermin berlapis aluminium biasa mencerminkan sekitar 95% radiasi kejadian, dan kecekapannya sangat bergantung pada panjang gelombang.
Dari semua bahan yang ditunjukkan dalam grafik, aluminium mempunyai pantulan tertinggi, yang sama sekali bukan bahan tahan api. Sekiranya, apabila terdedah kepada radiasi daya rendah, cermin sedikit panas, maka apabila sinaran kuat memukul, bahan lapisan cermin akan cepat tidak dapat digunakan, yang akan menyebabkan kemerosotan sifat pantulannya dan pemanasan seperti longsor dan kemusnahan.
Pada panjang gelombang kurang dari 200 nm, kecekapan cermin turun dengan mendadak; terhadap sinaran ultraviolet atau sinar-X (laser elektron bebas) perlindungan sedemikian tidak akan berfungsi sama sekali.
Terdapat bahan buatan eksperimental dengan daya kilas 100%, tetapi bahan ini hanya berfungsi untuk panjang gelombang tertentu. Selain itu, cermin boleh ditutup dengan lapisan khas pelbagai lapisan yang meningkatkan daya kilas sehingga 99,999%. Tetapi kaedah ini juga berfungsi hanya untuk satu panjang gelombang, dan kejadian pada sudut tertentu.
Jangan lupa bahawa keadaan operasi senjata jauh dari makmal, iaitu. roket cermin atau peluru perlu disimpan di dalam bekas berisi gas lengai. Jerebu atau noda yang sedikit, seperti dari cap tangan, akan segera merosakkan pantulan cermin.
Meninggalkan bekas akan segera memaparkan permukaan cermin ke persekitaran - suasana dan panas. Sekiranya permukaan cermin tidak ditutup dengan filem pelindung, maka ini akan segera menyebabkan kemerosotan sifat pantulannya, dan jika dilapisi dengan lapisan pelindung, ia akan merosakkan sifat pantulan permukaan.
Meringkaskan perkara di atas, kami perhatikan bahawa perlindungan cermin tidak begitu sesuai untuk perlindungan terhadap senjata laser. Dan apa yang sesuai?
Untuk tahap tertentu, kaedah "mengolesi" tenaga termal sinar laser ke atas badan dengan memberikan gerakan putaran pesawat (AC) di sekitar paksi membujurnya sendiri akan membantu. Tetapi kaedah ini hanya sesuai untuk peluru dan tahap terhad untuk kenderaan udara tanpa pemandu (UAV), pada tahap yang lebih rendah ia akan berkesan apabila laser disinari ke bahagian depan badan kapal.
Pada beberapa jenis objek yang dilindungi, misalnya, pada bom meluncur, peluru berpandu cruise (CR), atau peluru berpandu anti-tank (ATGM) menyerang sasaran ketika terbang dari atas, kaedah ini juga tidak dapat diterapkan. Yang tidak berpusing, sebahagian besarnya, adalah periuk api mortar. Adalah sukar untuk mengumpulkan data pada semua pesawat yang tidak berputar, tetapi saya yakin terdapat banyak daripadanya.
Bagaimanapun, putaran pesawat hanya akan sedikit mengurangkan kesan radiasi laser pada sasaran, keranahaba yang dipancarkan oleh sinaran laser yang kuat ke badan akan dipindahkan ke struktur dalaman dan seterusnya ke semua komponen pesawat.
Penggunaan asap dan aerosol sebagai langkah pencegahan terhadap senjata laser juga terhad. Seperti yang telah disebutkan dalam artikel seri ini, penggunaan laser terhadap kendaraan lapis baja atau kapal darat hanya mungkin dilakukan ketika digunakan terhadap peralatan pengawasan, untuk perlindungan yang kita akan kembali nanti. Adalah tidak realistis untuk membakar lambung kenderaan / tangki pejuang infantri atau kapal permukaan dengan sinar laser di masa hadapan.
Sudah tentu, mustahil untuk menerapkan perlindungan asap atau aerosol terhadap pesawat. Kerana kelajuan tinggi pesawat, asap atau aerosol akan selalu dihembus oleh tekanan udara yang akan datang, di helikopter mereka akan dihanyutkan oleh aliran udara dari baling-baling.
Oleh itu, perlindungan terhadap senjata laser dalam bentuk asap dan aerosol yang disembur mungkin hanya diperlukan pada kenderaan berperisai ringan. Sebaliknya, kereta kebal dan kenderaan perisai lain sering kali dilengkapi dengan sistem standard untuk memasang skrin asap untuk mengganggu penangkapan sistem senjata musuh, dan dalam hal ini, ketika mengembangkan pengisi yang sesuai, mereka juga dapat digunakan untuk melawan senjata laser.
Kembali ke perlindungan peralatan pengintaian pengimejan optik dan termal, dapat diandaikan bahawa pemasangan penapis optik yang menghalang perjalanan sinaran laser dengan panjang gelombang tertentu akan sesuai hanya pada tahap awal untuk perlindungan terhadap senjata laser berkuasa rendah, atas sebab berikut:
- dalam perkhidmatan akan terdapat sebilangan besar laser dari pengeluar berbeza yang beroperasi pada panjang gelombang yang berbeza;
- penapis yang direka untuk menyerap atau memantulkan panjang gelombang tertentu, apabila terdedah kepada radiasi yang kuat, kemungkinan akan gagal, yang akan menyebabkan radiasi laser memukul elemen sensitif, atau kegagalan optik itu sendiri (keruh, penyimpangan gambar);
- beberapa laser, khususnya laser elektron bebas, dapat mengubah panjang gelombang operasi pada jarak yang luas.
Perlindungan peralatan pengintaian pengimejan optik dan termal dapat dilakukan untuk peralatan darat, kapal dan peralatan penerbangan, dengan memasang layar pelindung berkelajuan tinggi. Sekiranya sinaran laser dikesan, skrin pelindung harus menutupi lensa dalam beberapa saat, tetapi ini tidak menjamin ketiadaan kerosakan pada elemen sensitif. Ada kemungkinan bahawa penggunaan senjata laser yang meluas dari masa ke masa memerlukan sekurang-kurangnya pertindihan aset pengintaian yang beroperasi dalam jarak optik.
Sekiranya pada pembawa besar pemasangan skrin pelindung dan cara penduaan pengintaian pengimejan optik dan termal adalah mungkin, maka pada senjata berketepatan tinggi, terutama yang ringkas, ini jauh lebih sukar untuk dilakukan. Pertama, keperluan berat dan ukuran untuk perlindungan diperketat dengan ketara, dan kedua, kesan radiasi laser berkuasa tinggi walaupun dengan penutup tertutup boleh menyebabkan terlalu panas komponen sistem optik kerana susun atur yang padat, yang akan menyebabkan sebahagian atau gangguan sepenuhnya operasinya.
Kaedah apa yang boleh digunakan untuk melindungi peralatan dan senjata dengan berkesan dari senjata laser? Terdapat dua cara utama - perlindungan ablatif dan perlindungan penebat haba yang membina.
Perlindungan ablasi (dari ablatio Latin - penyingkiran, pengangkut jisim) didasarkan pada penyingkiran bahan dari permukaan objek yang dilindungi oleh aliran gas panas dan / atau pada penstrukturan semula lapisan sempadan, yang bersama-sama dengan ketara mengurangkan pemindahan haba ke permukaan terlindung. Dengan kata lain, tenaga yang masuk dihabiskan untuk pemanasan, pencairan, dan penyejatan bahan pelindung.
Pada masa ini, perlindungan ablatif digunakan secara aktif dalam modul keturunan kapal angkasa (SC) dan di muncung mesin jet. Yang paling banyak digunakan ialah plastik pengecas berdasarkan fenolik, organosilikon dan resin sintetik lain yang mengandungi karbon (termasuk grafit), silikon dioksida (silika, kuarza), dan nilon sebagai pengisi.
Perlindungan ablasi boleh guna, berat dan besar, jadi tidak masuk akal untuk menggunakannya pada pesawat yang boleh digunakan semula (baca tidak semua pesawat berawak, dan kebanyakan pesawat tanpa pemandu). Satu-satunya aplikasinya adalah pada projektil berpandu dan tanpa panduan. Dan di sini persoalan utamanya adalah seberapa tebal perlindungan untuk laser dengan kuasa, misalnya, 100 kW, 300 kW, dll.
Pada kapal angkasa Apollo, ketebalan pelindung berkisar antara 8 hingga 44 mm untuk suhu dari beberapa ratus hingga beberapa ribu darjah. Di suatu tempat dalam julat ini, ketebalan perlindungan ablatif yang diperlukan dari laser tempur juga akan ada. Sangat mudah untuk membayangkan bagaimana ia akan mempengaruhi ciri-ciri berat dan ukuran, dan, akibatnya, jarak, kemampuan manuver, berat kepala pelindung dan parameter peluru lain. Perlindungan haba ablatif juga harus menahan beban yang berlebihan semasa pelancaran dan manuver, mematuhi norma terma dan syarat penyimpanan peluru.
Peluru tanpa pemandu dipersoalkan, kerana pemusnahan perlindungan ablatif yang tidak sekata dari radiasi laser dapat mengubah balistik luaran, akibatnya peluru menyimpang dari sasaran. Sekiranya perlindungan ablatif sudah digunakan di suatu tempat, misalnya, dalam peluru hipersonik, maka anda harus meningkatkan ketebalannya.
Kaedah perlindungan lain adalah lapisan struktur atau pelaksanaan casing dengan beberapa lapisan pelindung bahan tahan api yang tahan terhadap pengaruh luaran.
Sekiranya kita membuat analogi dengan kapal angkasa, maka kita dapat mempertimbangkan perlindungan termal dari kapal angkasa yang dapat digunakan semula "Buran". Di kawasan di mana suhu permukaan 371 - 1260 darjah Celsius, lapisan dilapisi yang terdiri dari serat kuarza amorf 99.7% kemurnian, yang ditambahkan pengikat, silikon dioksida koloid. Penutup dibuat dalam bentuk jubin dua ukuran standard dengan ketebalan 5 hingga 64 mm.
Kaca borosilikat yang mengandungi pigmen khas (lapisan putih berdasarkan silikon oksida dan alumina berkilat) digunakan pada permukaan luar jubin untuk mendapatkan pekali penyerapan sinaran suria yang rendah dan daya pancaran yang tinggi. Perlindungan ablasi digunakan pada kon hidung dan hujung sayap kenderaan, di mana suhu melebihi 1260 darjah.
Perlu diingat bahawa dengan operasi yang berpanjangan, perlindungan jubin dari kelembapan dapat terganggu, yang akan menyebabkan hilangnya perlindungan termal sifatnya, oleh itu ia tidak dapat digunakan secara langsung sebagai perlindungan anti-laser pada pesawat yang dapat digunakan kembali.
Pada masa ini, perlindungan termal ablatif yang menjanjikan dengan keausan permukaan minimum sedang dikembangkan, yang memastikan perlindungan pesawat dari suhu hingga 3000 derajat.
Sekumpulan saintis dari Royce Institute di University of Manchester (UK) dan Central South University (China) telah mengembangkan bahan baru dengan ciri-ciri yang lebih baik yang dapat menahan suhu hingga 3000 ° C tanpa perubahan struktur. Ini adalah lapisan seramik Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, yang ditumpangkan pada matriks komposit karbon-karbon. Dari segi ciri-cirinya, lapisan baru dengan ketara melebihi seramik suhu tinggi terbaik.
Struktur kimia seramik tahan panas itu sendiri bertindak sebagai mekanisme pertahanan. Pada suhu 2000 ° C, bahan Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 dan SiC mengoksidakan dan berubah menjadi Zr0.80T0.20O2, B2O3, dan SiO2, masing-masing. Zr0.80Ti0.20O2 mencair sebahagian dan membentuk lapisan yang agak padat, sementara oksida lebur rendah SiO2 dan B2O3 menguap. Pada suhu 2500 ° C yang lebih tinggi, kristal Zr0.80Ti0.20O2 menyatu menjadi formasi yang lebih besar. Pada suhu 3000 ° C, lapisan luar yang hampir padat terbentuk, terutamanya terdiri daripada Zr0.80Ti0.20O2, zirkonium titanate dan SiO2.
Dunia juga mengembangkan pelapis khas yang dirancang untuk melindungi dari sinaran laser.
Kembali pada tahun 2014, seorang jurucakap Tentera Pembebasan Rakyat China menyatakan bahawa laser Amerika tidak menimbulkan bahaya tertentu kepada peralatan ketenteraan China yang dilapisi dengan lapisan pelindung khas. Satu-satunya soalan yang tinggal adalah laser mengenai kekuatan yang dilindungi lapisan ini, dan ketebalan dan jisim apa yang ada.
Yang paling menarik adalah lapisan yang dibangunkan oleh penyelidik Amerika dari Institut Standard dan Teknologi Nasional dan Universiti Kansas - komposisi aerosol berdasarkan campuran nanotube karbon dan seramik khas, yang mampu menyerap cahaya laser dengan berkesan. Nano tabung bahan baru secara seragam menyerap cahaya dan memindahkan haba ke kawasan berdekatan, menurunkan suhu pada titik kontak dengan sinar laser. Sambungan suhu tinggi seramik memberikan lapisan pelindung dengan kekuatan mekanikal yang tinggi dan tahan terhadap kerosakan akibat suhu tinggi.
Semasa ujian, lapisan tipis bahan digunakan pada permukaan tembaga dan, setelah pengeringan, difokuskan pada permukaan bahan itu sinar laser inframerah gelombang panjang, laser yang digunakan untuk memotong logam dan bahan keras lainnya.
Analisis data yang dikumpulkan menunjukkan bahawa lapisan berjaya menyerap 97.5 peratus tenaga sinar laser dan menahan tahap tenaga 15 kW per sentimeter persegi permukaan tanpa kerosakan.
Pada lapisan ini, timbul persoalan: dalam ujian, lapisan pelindung digunakan pada permukaan tembaga, yang dengan sendirinya merupakan salah satu bahan yang paling sukar untuk pemprosesan laser, kerana kekonduksian haba yang tinggi, tidak jelas bagaimana lapisan pelindung seperti itu akan berkelakuan dengan bahan lain. Juga timbul persoalan mengenai ketahanan suhu maksimumnya, ketahanan terhadap getaran dan beban kejutan, kesan keadaan atmosfera dan sinaran ultraviolet (matahari). Masa penyinaran tidak ditunjukkan.
Titik menarik lain: jika enjin pesawat juga dilapisi dengan bahan dengan kekonduksian terma yang tinggi, maka seluruh badan akan dipanaskan secara merata dari mereka, yang secara maksimum memungkiri pesawat dalam spektrum termal.
Walau bagaimanapun, ciri-ciri perlindungan aerosol di atas akan berkadar langsung dengan ukuran objek yang dilindungi. Semakin besar objek yang dilindungi dan kawasan liputan, semakin banyak tenaga yang dapat tersebar di kawasan tersebut dan diberikan dalam bentuk radiasi panas dan penyejukan oleh aliran udara yang terjadi. Semakin kecil objek terlindung, perlindungan akan semakin tebal. kawasan kecil tidak akan membiarkan haba dikeluarkan dan elemen struktur dalaman akan terlalu panas.
Penggunaan perlindungan terhadap sinaran laser, tidak kira penebat haba ablatif atau konstruktif, dapat membalikkan kecenderungan penurunan saiz peluru berpandu, mengurangkan keberkesanan kedua-dua peluru berpandu dan tidak berpandu.
Semua permukaan dan alat kawalan - sayap, penstabil, kemudi - mesti dibuat dari bahan tahan api yang mahal dan sukar diproses.
Pertanyaan tersendiri timbul mengenai perlindungan peralatan pengesanan radar. Pada kapal angkasa eksperimen "BOR-5", pelindung haba telus radio telah diuji - kaca gentian dengan pengisi silika, tetapi saya tidak dapat menemui ciri pelindung haba dan berat dan ukurannya.
Masih belum jelas apakah pembentukan plasma suhu tinggi dapat timbul akibat penyinaran dengan radiasi laser yang kuat dari radome peralatan pengintaian radar, walaupun dengan perlindungan dari radiasi termal, yang mencegah perjalanan gelombang radio, sebagai akibat dari yang mana sasarannya boleh hilang.
Untuk melindungi sarung, kombinasi beberapa lapisan pelindung boleh digunakan - tahan panas-rendah-panas-konduktif dari dalam dan reflektif-panas-tahan-sangat panas-konduktif dari luar. Ada juga kemungkinan bahawa bahan siluman akan digunakan di atas perlindungan terhadap radiasi laser, yang tidak akan dapat menahan radiasi laser, dan harus pulih dari kerosakan dari senjata laser sekiranya pesawat itu sendiri terselamat.
Dapat diasumsikan bahawa peningkatan dan penyebaran senjata laser yang meluas akan memerlukan penyediaan perlindungan anti-laser untuk semua peluru yang ada, baik yang dipandu maupun tidak dipandu, serta kenderaan udara tanpa awak dan tanpa pemandu.
Pengenalan perlindungan anti-laser pasti akan menyebabkan kenaikan kos dan berat serta dimensi peluru berpandu dan tanpa pemandu, serta kenderaan udara tanpa pemandu dan tanpa pemandu.
Sebagai kesimpulan, kita dapat menyebut salah satu kaedah yang dikembangkan untuk melawan serangan laser secara aktif. Adsys Controls yang berpusat di California sedang mengembangkan sistem pertahanan Helios, yang seharusnya meruntuhkan petunjuk laser musuh.
Semasa mengarahkan laser tempur musuh ke perangkat yang dilindungi, Helios menentukan parameternya: daya, panjang gelombang, frekuensi nadi, arah dan jarak ke sumber. Helios lebih jauh mencegah pancaran laser musuh daripada fokus pada sasaran, mungkin dengan mengarahkan sinar laser tenaga rendah yang akan datang, yang membingungkan sistem sasaran musuh. Ciri terperinci sistem Helios, tahap perkembangannya dan prestasi praktikalnya masih belum diketahui.
