Diyakini secara meluas bahawa persekitaran terbaik untuk penggunaan senjata laser (LW) adalah ruang angkasa. Di satu pihak, ini logik: di ruang angkasa, sinaran laser dapat menyebar secara praktikal tanpa gangguan yang disebabkan oleh atmosfera, keadaan cuaca, halangan semula jadi dan buatan. Sebaliknya, ada faktor yang merumitkan penggunaan senjata laser di ruang angkasa secara signifikan.
Ciri-ciri operasi laser di ruang angkasa
Halangan pertama penggunaan laser berkuasa tinggi di luar angkasa adalah kecekapannya, sehingga 50% untuk produk terbaik, 50% selebihnya digunakan untuk memanaskan laser dan peralatan sekitarnya.
Walaupun dalam keadaan atmosfer planet - di darat, di atas air, di bawah air dan di udara, ada masalah dengan penyejukan laser yang kuat. Walaupun begitu, kemungkinan peralatan penyejukan di planet ini jauh lebih tinggi daripada di angkasa, kerana dalam keadaan vakum, pemindahan haba berlebihan tanpa kehilangan jisim hanya mungkin dilakukan dengan bantuan radiasi elektromagnetik.
Penyejukan LO di atas air dan di bawah air paling mudah diatur - ia boleh dilakukan dengan air laut. Di tanah, anda boleh menggunakan radiator besar dengan penyebaran haba ke atmosfera. Penerbangan boleh menggunakan aliran udara yang akan datang untuk menyejukkan pesawat.
Di ruang angkasa, untuk penyingkiran haba, penyejuk radiator digunakan dalam bentuk tiub ribbed yang disambungkan ke panel silinder atau kerucut dengan pendingin yang beredar di dalamnya. Dengan peningkatan kekuatan senjata laser, ukuran dan jisim pendingin radiator, yang diperlukan untuk penyejukannya, meningkat, lebih-lebih lagi, jisim dan terutama dimensi penyejuk radiator dapat dengan ketara melebihi jisim dan dimensi senjata laser itu sendiri.
Dalam laser tempur orbit Soviet "Skif", yang direncanakan akan diluncurkan ke orbit oleh roket pembawa super-berat "Energia", laser dinamik gas akan digunakan, penyejukan yang kemungkinan besar akan dilakukan oleh penyingkiran cecair yang berfungsi. Di samping itu, bekalan cecair kerja yang terhad di atas kapal tidak dapat memberikan kemungkinan operasi laser jangka panjang.
Sumber tenaga
Halangan kedua adalah keperluan menyediakan senjata laser dengan sumber tenaga yang kuat. Turbin gas atau enjin diesel di ruang angkasa tidak dapat digunakan; mereka memerlukan banyak bahan bakar dan bahkan lebih banyak pengoksidaan, laser kimia dengan simpanan cecair yang terhad bukanlah pilihan terbaik untuk penempatan di ruang angkasa. Dua pilihan masih ada - untuk memberi tenaga kepada keadaan pepejal / serat / laser cair, di mana bateri solar dengan penumpuk penyangga atau loji tenaga nuklear (NPP) dapat digunakan, atau laser dengan pengepaman langsung oleh serpihan pembelahan nuklear (laser yang dipam nuklear)) boleh digunakan.
Litar reaktor-laser
Sebagai sebahagian daripada kerja yang dilakukan di Amerika Syarikat di bawah program Boing YAL-1, laser 14 megawatt seharusnya digunakan untuk menghancurkan peluru berpandu balistik antarbenua (ICBM) pada jarak 600 kilometer. Sebenarnya, kekuatan sekitar 1 megawatt dicapai, sementara sasaran latihan dicapai pada jarak sekitar 250 kilometer. Oleh itu, kekuatan urutan 1 megawatt dapat digunakan sebagai pangkalan untuk senjata laser ruang, yang mampu, misalnya, beroperasi dari orbit rujukan rendah terhadap sasaran di permukaan Bumi atau terhadap sasaran yang agak jauh di luar angkasa (kita tidak mempertimbangkan pesawat yang direka untuk pencahayaan »Sensor).
Dengan kecekapan laser 50%, untuk mendapatkan radiasi laser 1 MW, perlu membekalkan 2 MW tenaga elektrik ke laser (sebenarnya lebih banyak lagi, kerana masih diperlukan untuk memastikan pengoperasian peralatan tambahan dan penyejukan sistem). Adakah mungkin untuk mendapatkan tenaga tersebut menggunakan panel solar? Sebagai contoh, panel solar yang dipasang di Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS) menjana elektrik antara 84 dan 120 kW. Dimensi panel suria yang diperlukan untuk mendapatkan kuasa yang ditunjukkan dapat dianggarkan dengan mudah dari gambar fotografi ISS. Reka bentuk yang mampu menggerakkan laser 1 MW akan sangat besar dan memerlukan mudah dibawa.
Anda boleh menganggap pemasangan bateri sebagai sumber kuasa untuk laser yang kuat pada pembawa mudah alih (dalam mana-mana, ia diperlukan sebagai penyangga untuk bateri solar). Ketumpatan tenaga bateri lithium boleh mencapai 300 W * h / kg, iaitu untuk menyediakan laser 1 MW dengan kecekapan 50%, bateri dengan berat sekitar 7 tan diperlukan untuk 1 jam operasi berterusan dengan elektrik. Nampaknya tidak begitu banyak? Tetapi dengan mempertimbangkan keperluan untuk meletakkan struktur pendukung, elektronik yang menyertainya, alat untuk mempertahankan rejim suhu bateri, jisim bateri penyangga akan sekitar 14-15 ton. Di samping itu, akan ada masalah dengan pengoperasian bateri dalam keadaan suhu yang melampau dan ruang vakum - sebahagian besar tenaga akan "habis" untuk memastikan jangka hayat bateri itu sendiri. Yang paling teruk, kegagalan satu sel bateri boleh menyebabkan kegagalan, atau bahkan letupan, keseluruhan bateri bateri, bersama dengan laser dan kapal angkasa pembawa.
Penggunaan alat penyimpanan tenaga yang lebih dipercayai, sesuai dari sudut operasi mereka di ruang angkasa, kemungkinan besar akan menyebabkan peningkatan jisim dan dimensi struktur yang lebih besar kerana ketumpatan tenaga yang lebih rendah dari segi W * h / kg.
Walaupun begitu, jika kita tidak mengenakan syarat pada senjata laser selama berjam-jam kerja, tetapi gunakan LR untuk menyelesaikan masalah khas yang timbul sekali setiap beberapa hari dan memerlukan waktu operasi laser tidak lebih dari lima minit, maka ini akan memerlukan yang sesuai penyederhanaan bateri … Bateri boleh diisi semula dari panel surya, ukurannya akan menjadi salah satu faktor yang membatasi kekerapan penggunaan senjata laser
Penyelesaian yang lebih radikal adalah menggunakan loji tenaga nuklear. Pada masa ini, kapal angkasa menggunakan generator termoelektrik radioisotop (RTG). Kelebihan mereka adalah kesederhanaan reka bentuk, kekurangannya adalah kuasa elektrik yang rendah, yang paling baik, beberapa ratus watt.
Di AS, sebuah prototaip Kilopower RTG yang menjanjikan sedang diuji, di mana Uranium-235 digunakan sebagai bahan bakar, paip panas natrium digunakan untuk menghilangkan panas, dan panas diubah menjadi elektrik menggunakan mesin Stirling. Dalam prototaip reaktor Kilopower dengan kapasiti 1 kilowatt, kecekapan yang cukup tinggi sekitar 30% telah dicapai. Sampel akhir reaktor nuklear Kilopower harus terus menghasilkan 10 kilowatt elektrik selama 10 tahun.
Litar bekalan kuasa LR dengan satu atau dua reaktor Kilopower dan alat simpanan tenaga penyangga sudah dapat beroperasi, menyediakan operasi berkala laser 1 MW dalam mod tempur selama kira-kira lima minit, sekali setiap beberapa hari, melalui bateri penyangga
Di Rusia, sebuah loji tenaga nuklear dengan tenaga elektrik sekitar 1 MW sedang dibuat untuk modul pengangkutan dan tenaga (TEM), serta pembangkit tenaga nuklear pelepasan termal berdasarkan projek Hercules dengan tenaga elektrik 5-10 MW. Loji tenaga nuklear jenis ini dapat memberi kuasa kepada senjata laser tanpa perantara dalam bentuk bateri penyangga, namun penciptaannya berhadapan dengan masalah besar, yang pada dasarnya tidak mengejutkan, memandangkan kebaruan penyelesaian teknikal, spesifik persekitaran operasi dan kemustahilan untuk melakukan ujian intensif. Loji tenaga nuklear ruang adalah topik untuk bahan yang terpisah, yang pasti kita akan kembali.
Seperti dalam pendinginan senjata laser yang kuat, penggunaan loji tenaga nuklear satu jenis atau yang lain juga mengemukakan peningkatan keperluan penyejukan. Peti sejuk-radiator adalah salah satu yang paling penting dari segi jisim dan dimensi, elemen loji kuasa, bahagian jisimnya, bergantung pada jenis dan kuasa loji tenaga nuklear, dapat berkisar antara 30% hingga 70%.
Keperluan penyejukan dapat dikurangkan dengan mengurangkan frekuensi dan durasi senjata laser, dan dengan menggunakan NPP jenis RTG berkuasa rendah, mengisi ulang simpanan tenaga penyangga
Yang menjadi perhatian khusus adalah penempatan laser yang dipam nuklear di orbit, yang tidak memerlukan sumber elektrik luaran, kerana laser dipam secara langsung oleh produk reaksi nuklear. Di satu pihak, laser yang dipam nuklear juga memerlukan sistem penyejukan besar-besaran, di sisi lain, skema penukaran langsung tenaga nuklear menjadi sinaran laser mungkin lebih sederhana daripada dengan penukaran haba antara yang dikeluarkan oleh reaktor nuklear menjadi tenaga elektrik, yang memerlukan pengurangan ukuran dan berat produk yang sesuai.
Oleh itu, ketiadaan atmosfer yang menghalang penyebaran sinaran laser di Bumi menyulitkan reka bentuk senjata laser ruang angkasa, terutamanya dari segi sistem penyejukan. Menyediakan senjata laser ruang dengan elektrik tidak banyak masalah.
Dapat diasumsikan bahawa pada tahap pertama, kira-kira pada tahun tiga puluhan abad XXI, senjata laser akan muncul di ruang angkasa, dapat berfungsi untuk waktu yang terhad - dengan urutan beberapa minit, dengan keperluan untuk pengisian tenaga selanjutnya unit simpanan untuk jangka masa yang cukup lama selama beberapa hari
Oleh itu, dalam jangka pendek, tidak perlu membicarakan penggunaan senjata laser secara besar-besaran "terhadap beratus-ratus peluru berpandu balistik". Senjata laser dengan kemampuan maju akan muncul tidak lebih awal daripada loji tenaga nuklear kelas megawatt akan dibuat dan diuji. Dan kos kapal angkasa kelas ini sukar diramalkan. Di samping itu, jika kita membincangkan operasi ketenteraan di angkasa lepas, maka ada penyelesaian teknikal dan taktikal yang sebahagian besarnya dapat mengurangkan kecekapan senjata laser di angkasa.
Walaupun begitu, senjata laser, bahkan yang terhad dari segi masa operasi berterusan dan kekerapan penggunaannya, dapat menjadi alat penting untuk peperangan di dalam dan dari luar angkasa.
