Техника и вооружение 2004 01

Вскоре в прессе появились более подробные сведения об одном из возможных вариантов космической противоракетной системы (КПС) США — по Уоллопу". Она должна была состоять из 18 боевых станций на трех полярных орбитах с объявленной дальностью действия около 5 тыс. км, каждая с лазером мощностью 5 МВт и зеркалом диаметром 4 м. При этом максимальная плотность мощности на длине волны боевого химического лазера 2,8 мкм должна была составлять 30 Вт/см², а диаметр пятна по уровню половинной максимальной интенсивности — 3.5 м. Но по некоторым оценкам, длительность воздействия лазера на одну цель будет составлять около 0,5 с; при этом на цель будет передана энергия 15 Дж/см², что в десятки раз меньше необходимой для се поражения (0,5-20 кДж/см²) — Для того, чтобы рассматриваемая в работах система на предельной дальности могла обеспечить поражение существующих МБР, мощность лазера должна составлять не 5. а 150 МВт (при том же диаметре зеркала); увеличение диаметра зеркала до 15 м позволило бы использовать лазер мощностью в 10 МВт, при этом размеры пятна сократились бы до 1 м. Создание зеркала таких размеров с точностью поверхности, близкой к дифракционному пределу, представляло собой очень сложную, хотя и принципиально разрешимую техническую проблему. Требуемые значения расходимости луча лазерных систем в системе КПС составляли по порядку величины 10’- 10" рад.

Необходимый научно-технический комментарий. Создание и дальнейшее использование мощных лазеров в космосе вызывало необходимость решения целого комплекса научных и технологических проблем, которые, хотя и считались принципиально и технически разрешимыми, но в то же время постоянно находились где-то на грани революционного прорыва в научно-техническом прогрессе. Поскольку цели для ЛО КБ, как правило, будут находиться на расстоянии нескольких тысяч километров, то для обеспечения необходимой плотности энергии на цели угловая расходимость пучка должна быть ничтожно малой, Для того, чтобы увеличить плотность энергии, необходимо делать лазеры по возможности более коротковолновыми и одновременно увеличивать размеры выходных зеркал. Поэтому в 1980-е гг, отказались от "слишком длинноволновых" (10.6 мкм) СО_²-лазеров, к тому же обладающих недостаточно высоким КПД. Наиболее привлекательными по энергетическим характеристикам оказались лазеры на свободных электронах и химические лазеры среднего ИК-диапазона (2.8–3.8 мкм). (О лазерах с накачкой от ядерного взрыва, рентгеновских и гамма-лазерах разговор особый).

Вариант лазерной боевой станции с зеркалом диаметром более 10 м. Позади антеннообразного устройства управления пучком находится лазерный усилитель.

Для химического HF-лазера с длиной волны 2.8 мкм космическое зеркало диаметром А м (как предлагал сенатор Уоллоп) даст дифракционный предел расходимости 0,7 мкрад. Это означало, что при фокусировке луча на удаленную на 1000 км от зеркала ракету на ее поверхности будет получено пятно диаметром 0,7 м (по половине максимума интенсивности). В то же время увеличение диаметра зеркала до 10 м уменьшало дифракционный предел HF-лазера до 0,3 мкрад, что соответствовало пятну диаметром 0,3 м на дальности 1000 км. Порог повреждения приблизительно пропорционален плотности мощности, которая, в свою очередь, обратно пропорциональна квадрату диаметра пятна. При выходной мощности лазера 5 МВт плотность мощности на цели составляла -12 МВт/м² в первом случае (D 1* =4 м) и -70 МВт/м² во втором (13=10 м). Одновременно при увеличении размеров выходного зеркала существенно снижались требования к лучевой прочности его поверхности. Однако не следовало забывать и о том, что хотя оптические технологии позволяли создавать относительно легкие крупногабаритные зеркала размерами в несколько метров, но при этом их себестоимость росла приблизительно пропорционально кубу диаметра (~D^8/3). В то же время интенсивно развивавшиеся в 1970-1980-е гг. методы адаптивной оптики позволяли создавать и собирать на орбите крупногабаритные составные зеркала с дифракционным качеством поверхности. Тем не менее, до сих пор единственным крупногабаритным зеркалом в космосе остается 2,4-м зеркало астрономического телескопа "Хаббл". выведенного на орбиту еще в 1980-е гг.