акад.РАЕН Виктор Аполлонов о Гонке Лазерного Оружия в Китае, США и России

(По материалам выступления на ТВ, статьям и письмам Виктора Аполлонова)

Председатель КНР Си Цзинь Пинь потребовал от военных и ученых Китая: «... внедрить научные открытия и инновационные технологии, подобные стратегическому лучевому оружию (ЛО –лазерное оружие, и Пучковое) в армии Китая. .... новые технологии – ключ к модернизации Вооруженных сил.» Китай активно разрабатывает технику и лучевое оружие для ведения космических войн. Так КНР создаёт противоспутниковые ракеты, лучевой глушитель GSP сигнала и новейшего «убийцу спутников» для ведения высокотехнологической космической войны. США уже переживают из-за успехов Китая в космической обороне. В настоящее время КНР может уничтожить сотни американских спутников и помешать работе лучевого сигнала в радиусе до 35 тысяч км. Кроме того, в КНР с недавнего времени существует отдельное подразделение в армии – Войска Стратегической Поддержки. Поэтому можно с уверенностью сказать, что лучевое оружие уверенно стоит на повестки дня в КНР.

Из выступления В.В. Путина. В России наравне с США ведутся разработки перспективных видов вооружений, основанных на новых физических принципах. В XXI веке, для укрепления военного потенциала ведущие страны мира при разработке вооружений активно применяют самые современные технологии, самые современные достижения науки. Серьезное внимание уделяется разработке высокоточного оружия, в том числе и ЛО, которое дает возможность точечного воздействия на критически важные элементы вооружения, техники, объектов инфраструктуры. Россия будет и впредь делать все необходимое, чтобы обеспечить стратегический баланс сил.

США:-- Космос, по оценкам американских военных специалистов, является высшим приоритетом и передним рубежом. Он ими рассматривается в качестве потенциального театра военных действий, на котором должно быть обеспечено безоговорочное преимущество США над любым противником. Такова военная государственная доктрина США. Поэтому существующие международные договора об использовании космического пространства только в мирных целях, - Америкой будут нарушены и США выведет в Космос свои боевые лазерные системы. Такова реальность.

По поводу заявлений двух высокопоставленных генералов в США. 7 июня: Голдфин заявил на слушаниях в Конгрессе США: «США должны готовиться к возможному вооруженному кофликту в космосе. Космос превращается в зону, где мы должны быть готовы сражаться и побеждать, завоёвывать и сохранять космическое превосходство». Таким образом, Боевые действия могут распространиться на космос уже в наши дни. Вооруженный конфликт в космосе – это вопрос ближайших 10-15 лет». 4 выступления американских генералов в 2017 году (каждый месяц по одному выступлению – стоя и в течении одного часа), можно найти на интернете, включая выступления 4-х звездного генерала Дэвида Голдфина- General David Goldfein, Air Force Chief of Staff ).

На Слушаниях в Сенате США 5 апреля 2017 он и еще 3 высших военных чина выступали по два раза по 5-10 минут. В этих всех выступлениях генерала Дэвида Голдфина в 2017 году он показал себя как очень умный человек, мыслитель и стратег, находящийся в прекрасной физической форме, очень энергичный и привлекательный для аудиторий. В его выступлениях есть очень много зажигательного для слушателей, очень много интересного по тактике и стратегии воздушных сил США на мировой арене, по подготовке персонала, и кратко он перечислял

несколько стран, опасных для США: Китай, Россия, Иран и Сев.Корея.

Заявление другого генерала, Джона Хайтена, я обсуждал с депутатом ГосДумы Максимом Шингаркиным. Утверждается, что американский генерал, Глава Стратегического Командования - U.S. Strategic Command, General John Hyten, - недавно заявил в Стенфордском университете следующее: «Русские обладают технологиями уничтожения спутниками еще с 80-х годов, и с тех пор их потенциал значительно возрос. Сегодня Россия изучает новые военные возможности против спутников, включая лазеры. (...) Лучший способ (для нас) предотвратить войну – быть готовым к войне. Так США и поступят. Чтобы все знали, что мы готовы к войне».

В любом случае заявлений этих двух генералов, Хайтона и Голдфина, для СМИ, или на конференциях перед студентами или перед летчиками профессионалами, или на слушаниях в Конгрессе США, возникает множество инженерных, технических и научных вопросов, что же сделали русские и что сделали американцы в области разработок систем ЛО, и каковы их перспективы на ближайшие 10-15 лет?

РОССИЯ:--

Наша СТРАТЕГИЯ сохранения суверенитета и обороноспособности должна ставить задачи скорейшего обретения заметных преимуществ в нескольких критических направлениях, чтобы компенсировать текущую слабость экономики и растянутость во времени процесса перевооружения армии. Поскольку большинство высоких технологий в нашей стране сосредоточено на предприятиях оборонной промышленности, а реально конкуретными на мировом уровне являются российские Атомная энергетика, Лазерная физика, Космические технологии и Информационные технологии (ИТ),

и при этом бюджет сфокусирован на оборонную сферу, то нам необходимо развивать оборонные технологии, имеющие Двойное применение.

Среди них: - Гиперзвук, Космические системы и платформы запуска. Они могут дать новый импульс развитию Авиакосмической техники, Ядерным технологиям, Лазерным технологиям и Направленной энергии, что может определить широкий спектр новых технологий и будущее мировой энергетики. Сколько времени, 5 лет – 10 лет, потребуется для этого? –

Сроков и технологической конкретики здесь не нужно. Всё зависит не от меня. Здесь важен адекватный взгляд на проблему. Штопать носок надо определившись, где у тебя прочное и надежное. За него и нужно хвататься. Именно ядерные технологии, лазерные и космические представляются мне теми надежными и прочными зонами в России, за которые нужно ухватиться и починить промышленную экономику страны. Лазерная технология потянет за собой более десятка технологий, имеющих самое общее применение. Вот такой носок должен быть перед глазами, только в этом случае штопка будет удачной.

Из выступления Виктора Аполлонова на ТВ (1 августа 2017г. на канале Россия) на тему публикаций в США и России о лазерном оружии, недавно испытанном в Персидском заливе:--

По поводу стоимости выстрела в один доллар, о которой говорят эксперты США, можно поспорить. В стоимость выстрела входит и амортизация самого лазера стоимостью в 40 млн. и многое другое. Здесь нужно знать ресурс системы, стоимость инфраструктуры. Но посыл и горячность рекламирующих говорит нам о том, что нас хотят в чем-то убедить или даже чем-то испугать. Да, иногда для усиления эффекта на публику и конгресс, от которого зависит финансирование проектов, в США бывают и талантливые инсценировки с привлечением динамита, высокого давления и др. штучек.

На эти спектакли с удовольствием ходят и журналисты, которые потом делают свою часть работы по вовлечению других стран в траты на получение не всегда убедительного результата. Я несколько раз бывал в Белых песках ( Мil./Range in the White sands) и видел следы этих подделок. Во многом наши эксперты, дававшие ранее заключения для прессы о работах в США, правы, но далеко не во всем. Преуменьшать важность, созданного в США оружия категорически нельзя!

1. Рекламируемая сегодня установка есть полноценное лазерное оружие (ЛО), которое будет серийно тиражироваться. Ранее опытный образец демонстрировался там же в Персидском заливе в прошлом году. Была еще и демонстрация прототипа ЛО в Июле 2010 г. США на международном авиасалоне в Фарнборо (Великобритания) представили нечто, напомнившее фантастические боевики 80-х. США показали видеоролик, на котором самолет-беспилотник сбивают лучом лазера мощностью 30 кВт. Из сказанного видна целенаправленная работа США по созданию нового вида оружия - ЛО. США уже демонстрировали 30 кВт, 60 кВт,100 кВт и 150 кВт. Проведены лабораторные испытания и 500 кВт экспериментальной лазерной системы подобного типа. Речь идет о лазерных системах, состоящих из различного числа модулей на основе волоконного лазера мощностью 15 кВт. Их так называемое “спектральное сложение” на дифракционной решетке или призме позволяет создавать единый “монолитный” луч. В случае лазера мощностью 500 кВт было показано, что дальнейшее масштабирование мало перспективно, т.е. удел этого ЛО – чисто тактические применения.

Но, тем не менее, следует сказать, что выбранное направление твердотельных лазеров, обладающих высокой эффективностью и минимальными масса - габаритами, правильное! Дело теперь за поиском наиболее оптимальных физ-тех решений, позволяющих дальнейшее масштабирование средней мощности до уровня в несколько десятков МВт.

2. Мы часто используем термин когерентность, т.е. согласованность. Так вот в случае лазера эта согласованность приводит к сверхнаправленности излучения. Можно говорить о поражении объектов на сотнях и тысячах километров. Лазером в зависимости от мощности и временной структуры излучения можно дырявить и резать объект, ослаблять жесткость конструкции за счет нагрева, ослеплять приемники и пилотов, выводить из строя электронику.

Оценки показывают, что при уже достигнутом уровне развития обычных твердотельных лазерных систем с соотношением веса к мощности 5кг. /кВт. возможно построение тактического легкого и компактного бортового ЛО для эффективного воздействия на авиационные объекты противника различного назначения. Но десятков МВт, о чем говорили Э. Тэллер и Р. Рейган в 1983 г. применительно к стратегическому ЛО с радиусом действия более 1000 миль, таким путем не получишь! Но и для этого уровня мощностей хорошо видно много важных применений.

Так США собираются к 2020 г. оснастить всю военную авиацию ЛО данного типа мощностью до 150 кВт.

Это позволяет на высотах (7-8 км), безопасных для воздействия стингеров и игл с земли, pазрушать пластиковый обтекатель самолета противника на дальности до 10 км. Эффективное ослепление пилота возможно на гораздо большем расстоянии (до порядка величины).

3. В верхних слоях атмосферы, где летают самолеты, поглощение и рассеяние лазерного излучения существенно меньше, а в приземных слоях оно велико. На каждой миле мощность луча падает более чем вдвое. А если дождь или песчаная буря, то излучение проходит через эту среду совсем плохо. Именно поэтому применение ЛО в авиации представляется весьма перспективным. Еще лучше ЛО будет смотреться в космосе, где воздействие среды на луч лазера минимально. Конечно, ЛО дает серьезное преимущество применяющей стороне и это необходимо учитывать при общей оценке баланса сил.

Осознавая то, как ведут себя на международной арене США, особенно в последнее время, следует быть готовыми и к выводу ЛО в космос.

Несмотря на международно установленные запреты ЛО усилиями США рано или поздно будет выведено в космос. Таковы реалии развития событий в мире в последние годы.

Космос, по оценке американских военных специалистов, является высшим приоритетом и передним рубежом в уже происходящих в мире конфликтных ситуациях. Он рассматривается в качестве потенциального театра военных действий, на котором должно быть обеспечено безоговорочное преимущество США над любым противником.

Во многих опубликованных документах США акцентируется внимание на том, что, только овладев приоритетом в космосе во всех его формах, можно оставаться политическим, экономическим и военным лидером в мире и доминировать в военных конфликтах будущего. Документ «Национальная космическая политика США» провозглашает право США частично распространять национальный суверенитет на мировое космическое пространство.

4. Что же делаем мы, как мы реагируем на этот лазерный бум в США?

Очевидно, что мы должны идти к главной цели - цели надежного обеспечения воздушно-космической обороны страны, но идти своим путем, не копируя слепо все новшества ученых и оборонного комплекса США. Россия не один раз доказывала, что умеет “прыгать через красные флажки” и достигать уникальных результатов за счет таланта и фантастической работоспособности ученых РАН, РАЕН, АИН и др. и инженерно-технического персонала предприятий ВПК.

Если в 1985 году, будучи делегатом СССР на конференции провозгласившей СОИ, я считал, что еще 35 - 40 лет ничего подобного не будет создано, то сегодня я со всей уверенностью говорю, что стратегическое ЛО будет создано уже очень скоро, а тактическое ЛО – это уже голый факт!

ЛО - это очень серьезное оружие и за ним большое будущее.

Ответы В.В. Аполлонова на несколько простых вопросов.

Давайте ответим на несколько простых вопросов, имеющих отношение к новому подходу в создании мощных и сверхмощных лазерных комплексов.

Итак: 1. В микроэлектронике, в медицине, нано-технологиях давно убедились в высокой эффективности воздействия на вещество коротких импульсов, следующих с высокой частотой повторения. Да, есть проблема плазменного факела (“плюма”), но с ним научились бороться с помощью газовой струи, его просто сдувают с мишени. А почему бы это не повторить на уровне мощности не в десятки ватт, а в сотни киловатт? Ответ простой - не ясно кто будет сдувать факел с мишени или как с этим плазменным экраном бороться за сотни километров от лазерного источника? То есть, если найти ответ на этот вопрос, то следует начать делать высокочастотные импульсно-периодические (И-П) мощные лазеры и эффективно воздействовать на цели на больших дальностях. Что же делать? Ок! Отвечаем.

Бегать за целью и сдувать с нее плазменный факел не надо! Есть два решения этой проблемы: простое и сложное. Простое решение сводится к тому, чтобы уменьшив плотность мощности на цели не дать плазме возникнуть вовсе. Но в этом случае ввод энергии в мишень займет гораздо больше времени. Возрастут потери энергии на теплопроводность материала мишени, потери на конвекцию и т.п. Это похоже на современное американское решение. Но можно и по-другому решить эту проблему. Работать по мишени в коротких импульсах при возникновении плазмы. Но длительность ее существования и толщина слоя не должны быть большими. Плазма должна каждый раз успевать эффективно передавать энергию в мишень и успевать рекомбинировать задолго до прихода следующего импульса. Оптимизация этого процесса по времени прихода импульсов и скважности их последовательности приводит к существенному увеличению энергопередачи в мишень. Достаточно сказать, что при резке сверхтвердых сталей и композитов скорость резки увеличивается в 7-8 раз. Это значит, что цель нужно держать в прицеле гораздо меньшее время, а самих целей, при фиксированном энергозапасе лазерного комплекса, будет поражено значительно больше. 2. Есть хорошо известный способ

построения мощных импульсных и И-П лазеров – “задающий генератор – усилитель мощности” (ЗГУМ). Такие лазерные системы широко распространены в мире для решения задач фундаментальной науки. Но они громоздки, тяжелы и не годятся для мобильных применений. Вспомним, хотя бы, лазерные проекты УТС. Следовательно, опять, если найти решение проблемы эффективного усиления импульсов только в одном, последнем самом мощном усилителе, дающем основной энергетический вклад, то можно резко сократить вес и габариты всей системы в целом.

Начиная с 1978 г. мы начали активно заниматься регенеративным усилением импульсов в активных средах. Последовательно прошли газовые и твердотельные среды. Разработанные принципы успешно работали в условиях длинных по времени лазерных импульсов. В результате такой трансформации длинного импульса, пиковая мощность возникающей гребенки импульсов (цуга) возрастала на много порядков величины. Длительность импульсов в цуге и расстояние между импульсами оказались легко регулируемыми. Этот же метод позднее был применен нами к непрерывному лазерному излучению. После длительных поисков нам удалось получить режим непрерывной последовательности импульсов, пиковая мощность которых также возрастала на 2-3 порядка величины. Метод был применен к киловаттному лазерному модулю, а позднее и к модулю в 10 кВт. Показана масштабируемость принципа регенеративного усиления и сегодня можно уверенно говорить о его применимости и к мегаваттным модулям. Следовательно, возникает возможность построения мощных лазерных комплексов нового поколения, оказывающихся существенно более эффективными в уже известных механизмах воздействия, но и несущих широкий спектр новых физических эффектов на мишени.

3. Есть много различных сред для получения лазерного эффекта. Начали с твердого тела и, похоже, закончим твердым телом при поиске конструкций с минимальным отношением веса к мощности системы - кг / кВт, важным для мобильных применений мощных и сверхмощных (точнее высокоэнергетичных и сверхвысокоэнергетичных) лазерных комплексов для военных и нового класса гражданских применений. Сравнение данного соотношения для газоразрядных, газодинамических, химических лазеров и лазеров на парах щелочных металлов говорит о безусловном приоритете твердотельных лазерных систем.

Ведь в случае достижения этим отношением величины существенно меньшей 5кг / кВт можно уверенно говорить об оснащении практически всей авиации (самолеты и вертолеты) и всего подвижного состава поля боя и средств морского базирования тактическим (возможно, в перспективе и стратегическим) лазерным оружием! Для всех перечисленных выше не твердотельных лазеров величина отношения веса системы к ее мощности оказывается значительно больше 5кг / кВт, более чем на порядок величины!

Компания “Локхид – Мартин” уже заявила о достижении соотношения 5 кг / кВт для твердотельных лазерных систем и видит перспективу его дальнейшего снижения. В случае комбинированных волоконных лазерных систем, которые недавно были продемонстрированы в Персидском заливе, это мало что меняет. В силу малости выходного зрачка волокна (сотни микрон) высокоэнергетичный И-П режим с большой энергией импульсов принципиально невозможен. А значит, возможно использование только традиционных и абсолютно малоэффективных режимов воздействия, с которыми мы уже “наигрались” во времена СОИ. Отсюда и навязчивая реклама “волоконников” в западных средствах массовой информации.

Но есть и другой “современный” твердотельный лазер – дисковый лазер. Этой идее акад. Н.Г. Басова, правда, уже 53 года, но именно этот принцип построения мощных лазерных комплексов оказывается сегодня и надолго в будущем доминирующим. При весьма выгодном соотношении < 5кг / кВт этот конструктивный принцип позволяет реализацию высокоэнергетичного И-П режима, т.к. апертура дискового лазера имеет диаметр не более 3 см. Для увеличения средней мощности системы несколько дисков складываются в оптическую систему “ZIG-ZAG”, значение средней мощности такого многоэлементного модуля сегодня уже составляет 50 кВт. Модули, как и в случае волоконных систем, выстраиваются параллельно, и интегральная мощность складывается на цели. Исходя из приведенных цифр видно, что 100 кВт лазер, как и на основе слэбов (тонкие прямоугольники в сечении) производства компании “Локхид – Мартин”, будет весить не более 500 кг!!! Параллельное сложение модулей ведет к увеличению интегральной апертуры системы и, следовательно, к возможности увеличения энергии импульсов в периодической последовательности.

4. Все ли известные сегодня принципы и конструктивные особенности построения лазерных комплексов широкого спектра применений позволяют масштабирование до уровня средней мощности в несколько десятков МВт? Ответ и здесь очень простой. Нет, не все, а точнее, таких решений сегодня просто нет! И ответ становится тем более жестким, если речь идет о мобильных комплексах. Значит и здесь надо размышлять аккуратно и трезво, без ошибок ценой в десятки миллиардов долларов. Лазерные источники такой и большей мощности, несомненно, нужны для выполнения задач ВКО.

Но от дисковой геометрии модулей мощностью даже в 75 кВт (компания “Локхид – Мартин” планирует это увеличение за счет качества оптических покрытий и др. ухищрений) до уровня мощности всей системы 10 МВт дистанция гигантского размера.

Сложить мощность более 100 модулей в единый луч в случае мобильного комплекса не представляется возможным. В чем же трудность, о которой много лет назад говорил Н.Г. Басов. Усиленное спонтанное излучение (УСИ), которое мешает существенно увеличить апертуру активного элемента. А если найти требуемое решение по подавлению УСИ, то при апертуре диска с диаметром 50 см можно серьезно говорить о сверхкомпактном лазерном комплексе со средней мощностью 10 МВт. Другая проблема, о которой говорил академик – охлаждение диска. Эта проблема была нами решена уже давно при создании силовой оптики для мощных лазеров мегаваттного класса. Торжество и трагедия момента одновременно заключаются в том, что нам удалось найти решение и этой грозной проблемы – подавление УСИ. Теперь можно смело представить себе авиационный носитель с компактным лазерным комплексом на борту, эффективно решающим задачи ВКО на стратегических дальностях.

И это будет прорыв, в том числе, и в решении нового класса задач, стоящих перед человечеством, таких как передача энергии из космоса на землю по лазерному каналу, запуск легких и не очень легких спутников на орбиту, очистка космоса от различного рода мусора, накопившегося там за многие годы космического соревнования между государствами. Теперь дело за нами, пора договариваться о мирном использовании космоса с помощью мощных лазерных комплексов и его экологии! Виктор Аполлонов, д.ф-м.н., академик РАЕН