Ma'lumki, lazer qurolidan foydalanish uchun eng yaxshi muhit - bu kosmos. Bir tomondan, bu mantiqiy: kosmosda lazer nurlanishi atmosfera, ob -havo sharoiti, tabiiy va sun'iy to'siqlar ta'sirida deyarli aralashmasdan tarqalishi mumkin. Boshqa tomondan, kosmosda lazer qurolidan foydalanishni sezilarli darajada murakkablashtiradigan omillar mavjud.
Lazerlarning kosmosda ishlash xususiyatlari
Yuqori quvvatli lazerlarni kosmosda ishlatishda birinchi to'siq-bu ularning samaradorligi, bu eng yaxshi mahsulotlar uchun 50% gacha, qolgan 50% lazer va uning atrofidagi uskunalarni isitishga ketadi.
Hatto sayyora atmosferasi sharoitida - quruqlikda, suvda, suv ostida va havoda kuchli lazerlarni sovutish bilan bog'liq muammolar mavjud. Shunga qaramay, sayyoradagi sovutish uskunalari kosmosga qaraganda ancha yuqori, chunki vakuumda ortiqcha issiqlikni massasini yo'qotmasdan uzatish faqat elektromagnit nurlanish yordamida mumkin.
LO ni suvda va suv ostida sovutishni tashkil qilish eng oson - uni dengiz suvi bilan bajarish mumkin. Erda siz atmosferaga issiqlik tarqaladigan katta radiatorlardan foydalanishingiz mumkin. Aviatsiya samolyotni sovutish uchun kelayotgan havo oqimidan foydalanishi mumkin.
Kosmosda, issiqlikni olib tashlash uchun, radiator-sovutgichlar silindrsimon yoki konusli panellarga ulangan qovurg'ali quvurlar shaklida ishlatiladi, ular ichida sovutish suvi aylanadi. Lazer qurolining kuchi oshishi bilan, uni sovutish uchun zarur bo'lgan radiator-sovutgichlarning hajmi va massasi oshadi, bundan tashqari, radiator-sovutgichlarning massasi va ayniqsa, o'lchamlari uning massasi va o'lchamidan sezilarli darajada oshib ketishi mumkin. lazer qurolining o'zi.
"Energia" o'ta og'ir tashuvchi raketasi bilan orbitaga chiqarilishi rejalashtirilgan "Skif" sovet orbital jangovar lazerida gaz-dinamik lazerdan foydalanish kerak edi, uni sovutish katta ehtimol bilan amalga oshiriladi. ishlaydigan suyuqlikning chiqishi. Bundan tashqari, bortda ishlaydigan suyuqlikning cheklangan etkazib berilishi, lazerning uzoq muddat ishlashini ta'minlay olmasdi.
Energiya manbalari
Ikkinchi to'siq - lazer qurollarini kuchli energiya manbai bilan ta'minlash zarurati. Kosmosda gaz turbinasi yoki dizel dvigatelini joylashtirish mumkin emas; ularga ko'p yoqilg'i va undan ham ko'proq oksidlovchi kerak bo'ladi, ishchi suyuqlikning cheklangan zahiralari bo'lgan kimyoviy lazerlar kosmosga joylashtirish uchun eng yaxshi tanlov emas. Qolgan / tolali / suyuq lazerni quvvat bilan ta'minlash uchun ikkita variant qoladi-buferli akkumulyatorli quyosh batareyalari yoki atom elektr stantsiyalari (AES) yoki yadroviy bo'linish bo'laklari bilan to'g'ridan-to'g'ri pompalanadigan lazerlar (yadroviy nasosli lazerlar).) foydalanish mumkin.
Reaktor-lazer sxemasi
Qo'shma Shtatlarda Boing YAL-1 dasturi bo'yicha olib borilgan ishlar doirasida qit'alararo ballistik raketalarni (ICBM) 600 kilometr masofada yo'q qilish uchun 14 megavattli lazerdan foydalanish kerak edi. Haqiqatan ham, taxminan 1 megavatt quvvatga erishildi, mashg'ulot nishonlari esa taxminan 250 kilometr masofada o'qqa tutildi. Shunday qilib, 1 megavattlik kuch kosmik lazer qurollari uchun asos sifatida ishlatilishi mumkin, masalan, past orbitadan Yer yuzidagi nishonlarga yoki kosmosdagi nisbatan uzoqroq nishonlarga qarshi ishlay oladi. yoritish uchun mo'ljallangan samolyotni hisobga olmaslik »sensorlar).
Lazer rentabelligi 50%bo'lganida, 1 MVt lazer nurlanishini olish uchun, lazerga 2 MVt elektr energiyasini etkazib berish kerak bo'ladi (aslida, bundan tashqari, yordamchi uskunalar va sovutishning ishlashini ta'minlash zarur. tizim). Quyosh panellari yordamida bunday energiyani olish mumkinmi? Masalan, Xalqaro kosmik stansiyada (XKS) o'rnatilgan quyosh panellari 84 dan 120 kVtgacha elektr energiyasi ishlab chiqaradi. Ko'rsatilgan quvvatni olish uchun zarur bo'lgan quyosh panellarining o'lchamlarini ISSning fotosuratlaridan osongina aniqlash mumkin. 1 MVt quvvatli lazerni quvvatlantira oladigan dizayn juda katta bo'lardi va minimal portativlikni talab qiladi.
Siz batareyalar yig'ilishini mobil aloqa operatorlarida kuchli lazer uchun quvvat manbai sifatida ko'rib chiqishingiz mumkin (har holda, bu quyosh batareyalari uchun tampon sifatida kerak bo'ladi). Lityum batareyalarning energiya zichligi 300 Vt * s / kg ga etishi mumkin, ya'ni samaradorligi 50%bo'lgan 1 MVtli lazer bilan ta'minlash uchun 1 soat elektr energiyasi bilan uzluksiz ishlashi uchun og'irligi 7 tonnagacha bo'lgan batareyalar kerak bo'ladi. Bu unchalik emasdek tuyuladimi? Ammo qo'llab-quvvatlovchi tuzilmalarni, elektronikani, batareyalarning harorat rejimini saqlash moslamalarini yotqizish zarurligini inobatga olgan holda, bufer batareyasining massasi taxminan 14-15 tonnani tashkil qiladi. Bundan tashqari, haroratning haddan tashqari ko'tarilishi va kosmik vakuum sharoitida batareyalarning ishlashi bilan bog'liq muammolar bo'ladi - energiyaning katta qismi batareyalarning ishlash muddatini ta'minlash uchun "iste'mol qilinadi". Eng yomoni, bitta akkumulyator xujayrasining ishdan chiqishi batareyalarning butun akkumulyatori, lazer va tashuvchi kosmik kema bilan birga ishlamay qolishi yoki hatto portlashiga olib kelishi mumkin.
Kosmosda ishlashi nuqtai nazaridan qulayroq bo'lgan ishonchli energiya saqlash qurilmalaridan foydalanish, ehtimol, W * h ga nisbatan energiya zichligi pastligi tufayli strukturaning massasi va o'lchamlarining yanada oshishiga olib keladi. / kg.
Shunga qaramay, agar biz lazer qurollariga ko'p soatlik ish uchun talablar qo'ymasak, lekin bir necha kunda bir marta paydo bo'ladigan va besh daqiqadan ko'p bo'lmagan lazer bilan ishlashni talab qiladigan maxsus muammolarni hal qilish uchun LR -dan foydalansak, u holda bu mos keladi. batareyani soddalashtirish. … Batareyalarni quyosh panellaridan zaryadlash mumkin, ularning o'lchami lazer qurolidan foydalanish chastotasini cheklovchi omillardan biri bo'ladi
Yana radikal yechim - atom elektr stantsiyasidan foydalanish. Hozirgi vaqtda kosmik kemalarda radioizotopli termoelektr generatorlari (RTG) ishlatiladi. Ularning afzalligi - dizaynning nisbatan soddaligi, kamchilik - bu past elektr quvvati, bu eng yaxshi holatda bir necha yuz vatt.
AQShda istiqbolli Kilopower RTG prototipi sinovdan o'tkazilmoqda, unda uran-235 yoqilg'i sifatida ishlatiladi, natriy issiqlik quvurlari issiqlikni olib tashlash uchun ishlatiladi va Stirling dvigateli yordamida issiqlik elektrga aylanadi. 1 kilovatt quvvatga ega Kilopower reaktorining prototipida 30% ga yaqin yuqori samaradorlikka erishildi. Kilopower atom reaktorining oxirgi namunasi 10 yil davomida uzluksiz 10 kilovatt elektr energiyasini ishlab chiqarishi kerak.
Bir yoki ikkita Kilopower reaktorli va buferli energiyani saqlash moslamali LR quvvat manbai sxemasi allaqachon ishga tushishi mumkin, bu esa jangovar rejimda 1 MVtli lazerni har besh kunda, bir necha kunda bir marta, tamponli akkumulyator orqali davriy ishlashini ta'minlaydi
Rossiyada transport va quvvat moduli (TEM) uchun elektr quvvati taxminan 1 MVt bo'lgan atom elektr stantsiyasi, shuningdek, 5-10 MVt quvvatga ega Gerkules loyihasi asosida issiqlik chiqaruvchi atom elektr stantsiyalari yaratilmoqda.. Bu turdagi atom elektr stantsiyalari buferli batareyalar ko'rinishida vositachilarsiz lazer qurollarini quvvat bilan ta'minlay oladi, biroq ularning yaratilishi katta muammolarga duch kelmoqda, bu texnik echimlarning yangiligi va o'ziga xos xususiyatlarini hisobga olgan holda ajablanarli emas. ish muhiti va intensiv sinovlarni o'tkazishning mumkin emasligi. Kosmik atom elektr stantsiyalari - bu alohida material uchun mavzu, biz unga albatta qaytamiz.
Kuchli lazer qurolini sovutish holatida bo'lgani kabi, u yoki bu turdagi atom elektr stantsiyasidan foydalanish ham sovutish talablarini oshiradi. Sovutgich-radiatorlar massasi va o'lchamlari jihatidan eng muhimlaridan biri hisoblanadi, elektr stantsiyasining elementlari, ularning massasining nisbati, atom elektr stantsiyasining turiga va kuchiga qarab, 30% dan 70% gacha bo'lishi mumkin.
Sovutish talablarini lazer qurolining chastotasi va davomiyligini kamaytirish, va nisbatan kam quvvatli RTG tipidagi AES yordamida bufer energiyasini saqlash zaryadini kamaytirish orqali kamaytirish mumkin
Orbitaga tashqi elektr manbalarini talab qilmaydigan yadroviy nasosli lazerlarni joylashtirish alohida e'tibor qaratadi, chunki lazer to'g'ridan-to'g'ri yadro reaksiyasi mahsulotlari bilan pompalanadi. Bir tomondan, yadroviy nasosli lazerlarga katta sovutish tizimlari ham kerak bo'ladi, boshqa tomondan, yadroviy energiyani lazer nurlanishiga to'g'ridan-to'g'ri aylantirish sxemasi yadroviy reaktor chiqaradigan issiqlikni elektr energiyasiga oraliq konvertatsiya qilishdan ko'ra oddiyroq bo'lishi mumkin. mahsulotlarning hajmi va vazni mos ravishda kamayishiga olib keladi.
Shunday qilib, Yerda lazer nurlanishining tarqalishiga to'sqinlik qiladigan atmosferaning yo'qligi, birinchi navbatda, sovutish tizimlari nuqtai nazaridan, kosmik lazer qurollarining dizaynini ancha murakkablashtiradi. Kosmik lazer qurollarini elektr energiyasi bilan ta'minlash unchalik muammo emas.
Taxmin qilish mumkinki, birinchi bosqichda, taxminan XXI asrning o'ttizinchi yillarida, kosmosda cheklangan vaqt davomida ishlashga qodir bo'lgan lazer quroli paydo bo'ladi - bir necha daqiqada, keyinchalik energiyani qayta zaryad qilish zarurati bilan. bir necha kun davomida etarlicha uzoq vaqt saqlash moslamalari
Shunday qilib, qisqa muddatda "yuzlab ballistik raketalarga qarshi" lazer qurolidan keng foydalanish haqida gapirishning hojati yo'q. Ilg'or qobiliyatli lazer qurollari megavattli AES yaratiladi va sinovdan o'tkaziladi. Va bu toifadagi kosmik kemalarning narxini oldindan aytish qiyin. Bundan tashqari, agar biz kosmosdagi harbiy harakatlar haqida gapiradigan bo'lsak, unda kosmosda lazer qurollarining samaradorligini sezilarli darajada kamaytiradigan texnik va taktik echimlar mavjud.
Shunga qaramay, lazer qurollari, hatto uzluksiz ishlash muddati va foydalanish chastotasi bilan cheklangan bo'lsa ham, kosmosda va undan urush olib borishda muhim vositaga aylanishi mumkin.
