Китайские военные ученые объявили о крупном прорыве в технологии лазерного оружия, заявив, что они разработали новую систему охлаждения, которая позволяет высокоэнергетическим лазерам работать «бесконечно» без какого-либо выделения тепла...

По мнению ученых Национального университета оборонных технологий в Чанше, провинция Хунань, новая система охлаждения полностью исключает нагрева установки, выделяющееся при работе высокоэнергетических лазеров. Эта помеха всегда была серьезной технической проблемой при разработке лазерного оружия. Благодаря новой технологии, оружие теперь может генерировать лазерные лучи столько, сколько нужно, без каких-либо перебоев или ухудшения производительности.

«Это огромный прорыв в повышении производительности высокоэнергетических лазерных систем», - заявила группа под руководством ученого по лазерному оружию Юаня Шэнфу в статье, опубликованной 4 августа в китайскоязычном рецензируемом журнале Acta Optica Sinica.

«Высококачественное излучение можно производить не только в первые секунды, но и поддерживать их бесконечно долго», - заявили они.

В новой системе охлаждения используются усовершенствованные конструкции и оптимизированный поток газа для отвода тепла изнутри лазерной установки, при этом сводя к минимуму турбулентность, вибрацию и потерю чистоты зеркал. Это, по мнению исследователей, может существенно изменить ход боя за счет увеличения времени действия, увеличения дальности и урона, а также сокращения логистики и затрат.

«С момента изобретения первого рубинового лазера в 1960 году люди с энтузиазмом отнеслись к переходу от кинетической энергии к энергии лазера для быстрого проецирования энергии со скоростью света, мечтая о том, чтобы лазерные лучи стали «лучами смерти», способными мгновенно поражать. цели», - говорит Юань.

«К сожалению, прошло 60 лет, и хотя были разработаны различные типы лазеров, применение высокоэнергетических лазерных систем не увенчалось успехом».

В Соединенных Штатах некоторые из наиболее известных проектов на протяжении многих лет включают усовершенствованный химический лазер ВМФ (NACL), в котором в качестве источника лазера использовался фторид дейтерия, усовершенствованный химический лазер среднего инфракрасного диапазона (MIRACL), в котором использовались усовершенствованные химические лазеры среднего инфракрасного диапазона, Тактический лазер высокой энергии (THEL), космический лазер (SBL), в котором в качестве источника лазера использовался фтороводород, и бортовой лазер (ABL), в котором использовались химические кислородно-йодные лазеры. По словам команды Юаня, все они были продемонстрированы на испытательных полигонах: MIRACL сбивал сверхзвуковые ракеты, THEL сбил 48 летающих целей, а ABL успешно перехватил ракеты на жидком топливе. Но все проекты были отменены по причине большого размера и веса лазеров.


«Истинная причина отмены этих проектов заключалась в том, что их разрушительная сила не оправдала ожиданий», - объясняют ученые.

Максимальная эффективная дальность действия этого оружия составляла всего несколько километров. Команда Юаня заявила, что для повышения разрушительной силы луча «необходимо более продолжительное время непрерывной работы».

Внутри лазерной установки генерируется луч высокой энергии посредством процесса, называемого стимулированным излучением. Это включает в себя возбуждение атомов или молекул в усиливающей среде, такой как кристалл или газ, до более высокого энергетического состояния. Когда эти возбужденные атомы или молекулы возвращаются в свое основное состояние, они излучают фотоны, которые затем усиливаются в процессе оптической обратной связи, создавая высокоэнергетический лазерный луч.

Система управления лучом отвечает за направление и контроль лазерного луча, обычно с помощью зеркал и линз. Эта система должна быть очень точной и стабильной, поскольку даже небольшие отклонения или вибрации могут привести к тому, что луч отклонится от заданного курса. Но когда лазерный луч проходит через воздух, он нагревает газ на своем пути, заставляя его расширяться и создавать турбулентный поток. Эта турбулентность может привести к рассеиванию и искажению луча, снижая его эффективность и точность. Кроме того, нагретый газ может привести к загрязнению зеркал и линз системы, что приведет к снижению производительности и сокращению срока службы.

По мнению исследователей, в некоторых случаях более крупные частицы загрязняющих веществ, горящие на зеркалах, могут даже привести к их растрескиванию или повреждению, что значительно снижает практичность и надежность высокоэнергетического лазерного оружия.


Команда Юаня разработала внутренний преобразователь траектории луча - систему, которая продувает газ через систему для отвода образующегося тепла и повышения чистоты газа. Он спроектирован компактным и эффективным, с упором на оптимизацию потока газа и минимизацию размера и веса и состоит из нескольких ключевых компонентов, включая источник воздуха, теплообменник, систему управления потоком газа и систему впрыска/всасывания газа.

Источник воздуха обеспечивает подачу в систему чистого, сухого воздуха, который затем пропускается через теплообменник для охлаждения до желаемой температуры. Система управления потоком газа регулирует поток газа, обеспечивая его подачу при правильной температуре и времени выдержки для достижения квазистатических небольших аберраций. Система впрыска/отсоса газа отвечает за впрыскивание газа во внутреннюю камеру пути луча лазерной системы и удаление его после прохождения.

Команде Юаня пришлось уделить пристальное внимание ряду технических и практических моментов при создании и эксплуатации внутреннего стабилизатора луча. Одной из основных задач было обеспечение того, чтобы поток газа достиг желаемого эффекта охлаждения и очистки. Это потребовало тщательного проектирования и испытаний системы управления потоком газа, а также системы впрыска/всасывания, которая доставляет газ на внутренний путь луча. Другая задача заключалась в том, чтобы сделать его достаточно компактным и эффективным, чтобы можно было использовать в реальных условиях. Требовались инновационные конструкции, такие как усовершенствованные пневматические конструкции, оптимизация потока каждого пути, интеграция инжектора/всасывания с секцией луча и упрощенные трубопроводы.

По мнению исследователей, система охлаждения может создать новые проблемы, такие как турбулентность и вибрация, которые могут повлиять на качество луча, если она построена неправильно. Например, продувка газа по внутреннему пути луча может создать турбулентность и вибрацию, которые могут повлиять на стабильность и качество лазерного луча. Команда Юаня провела обширное тестирование технологии, чтобы убедиться, что она соответствует техническим характеристикам, требуемым военными. Устройство уже использовалось в ряде разрабатываемых лазерных вооружений.

«До сих пор в Китае не сообщалось о многих передовых разработках и результатах исследований в области динамического управления температурным режимом с обдувом воздухом. Это первый случай, когда некоторые конструкции и результаты испытаний [стали] достоянием общественности», - сообщили ученые.

Китай разрабатывает высокоэнергетическое лазерное оружие для уничтожения или вывода из строя таких целей, как дроны, ракеты и самолеты. Преимущество этого оружия заключается в том, что оно способно поражать цели со скоростью света, что делает его очень эффективным против быстро движущихся целей. Они также потенциально могут быть более экономичными, чем традиционные системы ракетного базирования, поскольку не требуют дорогих боеприпасов и могут быстро перезаряжаться. По мнению некоторых военных ученых, Китай также планирует в случае конфликта использовать лазерное оружие против спутников вроде Starlink компании SpaceX.

Это оружие может нарушить возможности связи, навигации и наблюдения противника и может быть использовано для получения стратегического преимущества в космических конфликтах.Источник: "Смотри и думай..."