![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
fonzeppelinВопросу наведения на цель боевых лазеров фантасты, как правило, не уделяют много внимания.
Чаще всего, лазерное орудие просто ставится целиком в некую "башню" или "турель" и наводится на цель поворотом всей установки. И зря, потому что лазер - особенно мощный военный лазер - штука не самая легкая и компактная. Упомянутый ниже мегаваттный COIL весил более двадцати тонн (не считая системы охлаждения и расходных компонентов) и был весьма объемистой конструкцией. Поворачивать такое громоздкое и довольно хрупкое сооружение туда-сюда каждый раз, когда нам нужно изменить направление луча - не лучшая идея, особенно если целью являются быстро двигающиеся и маневрирующие самолеты и ракеты.
На всякий случай напомню, в форме маленького ликбеза, что реальный боевой лазер - это не медленно, лениво порхающие светящиеся сгустки из "Звездных Войн". :) Это распространяющийся со скоростью света луч (в вакууме, напомним, невидимый), фокусируемый в маленькое пятно на поверхности цели. Импульсные лазеры передают энергию к цели в виде коротких вспышек на пиковой мощности, непрерывные лазеры - в виде потока излучения постоянной мощности. Основной поражающий эффект лазеров заключается не в "разрезании" или "испарении" всей цели, как часто представляется в фантастике, а в способности точно и методично разрушать отдельные системы цели - прожигать дырки в аэродинамических плоскостях, стенках топливных баков, сжигать и плавить выступающие антенны, сенсоры, системы вооружения.
Действие реального военного лазера по учебной цели. Никаких красочных взрывов, никакого разлета обломков - в капоте машины быстро и аккуратно прорезается дырка. А затем и в двигателе.
Из этого следует, что боевой лазер недостаточно "просто направить на цель"; его нужно навести точно, сконцентрировать луч на конкретной части цели да еще и удерживать его некоторое время.
Пятно боевого лазера на беспилотнике-мишени.
Думаю, многие, интересующиеся военной техникой без труда вспомнят "летающий лазер" ABL (англ. AirBorne Laser). Смонтированный на борту самолета Boeing YAL-1, этот мегаваттный лазер с химической накачкой впервые в истории энергетического оружия поразил летящую твердотопливную ракету-мишень, впервые продемонстрировал возможность мобильного развертывания мощных лазеров, впервые преодолел целый ряд проблем, связанных с использованием лазеров в боевой обстановке...
Итоговое закрытие программы ABL в 2012 году часто принято трактовать как "провал" проекта. С этим трудно согласиться; лазер сделал все, что от него требовали, и даже больше. Проблематичной была сама концепция противоракетного лазера, работающего в атмосфере с борта большого, медлительного самолета. Да и сам мегаваттный йодно-кислородный химический лазер COIL (англ. Chemical Oxygen Iodine Laser), бывший инженерным чудом в 1990-ых, к 2010-ым превратился в отживший свой век анахронизм. Стремительный прогресс в лазерной технологии сделал монстров с химической накачкой, тратящих за один выстрел компонентов на тысячи долларов, "прошлым оружием будущего". Сейчас, внимание военных США сосредоточено на твердотельных лазерах с диодной накачкой и оптоволоконных лазерах, работающих на электричестве.
Однако, проект ABL оставил важное наследство - в виде успешно прошедшей испытания вращающейся лазерной турели.
Лазерная турель "Боинг", смонтированная в носовой части YAL-1, состоит из двух основных компонентов:
* Вращающегося по крену (т.е. вокруг продольной оси самолета) цилиндрического барбета.
* Вращающейся по тангажу и рысканью (т.е. вокруг горизонтальной и вертикальной поперечных осей самолета) сферической башенки, установленной в шарнире на вершине барбета. В башенке располагается главное фокусирующее зеркало лазера (1,5 метра в диаметре, весом 7 тонн), закрытое прозрачным куполом-обтекателем из оптического стекла.
Внешне, лазерная турель похожа на обычную зенитную установку, где шар башенки играет роль "пушки". Однако, это сравнение неверно. "Пушка" (то есть, собственно, лазер) находится вне турели, в корпусе самолета. И "снаряд" ее - то есть лазерный луч - необходимо провести через турель к "срезу ствола" - фокусирующему зеркалу. Вне зависимости от того, как именно зеркало и сам лазер расположены относительно друг друга. Задача с виду простая - но чтобы решить ее на практике, инженерам Boeing потребовалось немало смекалки и немногим меньше зеркал.
1) Луч входит в турель через полую ось вращения барбета. Как бы ни вращался вокруг этой оси барбет, луч все равно будет проходить по прямой. Диаметр луча при этом около 20 сантиметров; плотность энергии достаточно низка, чтобы не повредить саму установку.
2) Расположенное в конце оси наклонное зеркало перенаправляет луч в боковой П-образный лучепровод, вращающийся вместе с остальным барбетом.
3) Переотразившись от двух зеркал П-образного лучепровода, луч лазера входит в сферу башенки через ось шарнира, на котором сфера крепится к барбету. Таким образом, как бы ни вращался относительно барбета шарик башенки, луч все равно входит в него через ось вращения.
4) Внутри сферы, система из двух наклонных зеркал переотражает луч на выпуклое зеркало-расширитель. Его задача - равномерно распределить энергию лазера по основному фокусирующему зеркалу большого диаметра.
5) Зеркало-расширитель распределяет энергию луча по главному фокусирующему зеркалу - позолоченному отражателю в полтора метра диаметром. Главное фокусирующее зеркало вновь концентрирует энергию луча, но теперь уже непосредственно на противнике, за десятки/сотни/тысячи километров от лазера (по совместительству, зеркало также подрабатывает главным прицельным телескопом - ибо с успехом решает задачу и концентрации приходящего внешнего излучения).
Подобная конструкция турели позволяет лазерной установке обстреливать полную полусферу (и даже несколько более) и маневрировать лучом, без необходимости разворачивать всю массивную конструкцию лазера. Это дает возможность не только удерживать под лучом движущуюся цель, но и фокусировать луч на отдельных частях цели, прицельно проделывая в них дырки. Для лазеров, прицельное поражение компонентов
/arc-anglerfish-arc2-prod-mco.s3.amazonaws.com/public/J3ILAODP2ZHRRCZ5BXLHOPNTOQ.jpg)
Хвостовое оперение беспилотника после лазерной атаки.
В настоящее время, лазерные турели аналогичной конструкции часто присутствуют на концептах и прототипах американской лазерно-оснащенной техники. Видимо, дизайн турели "Боинг" оказался вполне удачен и работоспособен. Возможно, причиной послужила его концептуальная простота и изящество решения?
Возвращаясь к научно-фантастическому контексту - несколько пунктов:
* Лазерных турелей на боевой технике может быть много, а вот лазерная пушка - скорее всего, одна. Надежно укрытая в бронированном каземате в глубине корпуса. Впрочем, по соображениям резервирования, лазеров может быть и несколько.
* Уничтожение отдельных лазерных турелей не приводит к снижению огневой мощи лазера. Вооруженный гигаваттным лазером космический корабль может потерять девять турелей из десяти, но пока хоть одна работает - его огневая мощь не снижается ни на йоту.
* Высокие угловые скорости не помогают спастись от лазерной атаки. Лазерная турель - сооружение сравнительно легкое, и вращать ее можно очень быстро (адаптивная же оптика полностью решает проблему времени реакции). Увы, но космические истребители действительно бесполезны; маневрировать, быстрее чем у линкора лазеры поворачиваются, они не смогут.
* Лазер - возможно, одна из самых трудноубиваемых систем вооружения. Боевая лазерная установка вполне может быть упрятана в бункер на глубине в километр под горным хребтом, и соединена системой тонких лучепроводов с рассредоточенными по всей округе турелями (выдвигающимися из шахт). На эффективности это не скажется.
Чаще всего, лазерное орудие просто ставится целиком в некую "башню" или "турель" и наводится на цель поворотом всей установки. И зря, потому что лазер - особенно мощный военный лазер - штука не самая легкая и компактная. Упомянутый ниже мегаваттный COIL весил более двадцати тонн (не считая системы охлаждения и расходных компонентов) и был весьма объемистой конструкцией. Поворачивать такое громоздкое и довольно хрупкое сооружение туда-сюда каждый раз, когда нам нужно изменить направление луча - не лучшая идея, особенно если целью являются быстро двигающиеся и маневрирующие самолеты и ракеты.
На всякий случай напомню, в форме маленького ликбеза, что реальный боевой лазер - это не медленно, лениво порхающие светящиеся сгустки из "Звездных Войн". :) Это распространяющийся со скоростью света луч (в вакууме, напомним, невидимый), фокусируемый в маленькое пятно на поверхности цели. Импульсные лазеры передают энергию к цели в виде коротких вспышек на пиковой мощности, непрерывные лазеры - в виде потока излучения постоянной мощности. Основной поражающий эффект лазеров заключается не в "разрезании" или "испарении" всей цели, как часто представляется в фантастике, а в способности точно и методично разрушать отдельные системы цели - прожигать дырки в аэродинамических плоскостях, стенках топливных баков, сжигать и плавить выступающие антенны, сенсоры, системы вооружения.
Действие реального военного лазера по учебной цели. Никаких красочных взрывов, никакого разлета обломков - в капоте машины быстро и аккуратно прорезается дырка. А затем и в двигателе.
Из этого следует, что боевой лазер недостаточно "просто направить на цель"; его нужно навести точно, сконцентрировать луч на конкретной части цели да еще и удерживать его некоторое время.
Пятно боевого лазера на беспилотнике-мишени.
Думаю, многие, интересующиеся военной техникой без труда вспомнят "летающий лазер" ABL (англ. AirBorne Laser). Смонтированный на борту самолета Boeing YAL-1, этот мегаваттный лазер с химической накачкой впервые в истории энергетического оружия поразил летящую твердотопливную ракету-мишень, впервые продемонстрировал возможность мобильного развертывания мощных лазеров, впервые преодолел целый ряд проблем, связанных с использованием лазеров в боевой обстановке...
Итоговое закрытие программы ABL в 2012 году часто принято трактовать как "провал" проекта. С этим трудно согласиться; лазер сделал все, что от него требовали, и даже больше. Проблематичной была сама концепция противоракетного лазера, работающего в атмосфере с борта большого, медлительного самолета. Да и сам мегаваттный йодно-кислородный химический лазер COIL (англ. Chemical Oxygen Iodine Laser), бывший инженерным чудом в 1990-ых, к 2010-ым превратился в отживший свой век анахронизм. Стремительный прогресс в лазерной технологии сделал монстров с химической накачкой, тратящих за один выстрел компонентов на тысячи долларов, "прошлым оружием будущего". Сейчас, внимание военных США сосредоточено на твердотельных лазерах с диодной накачкой и оптоволоконных лазерах, работающих на электричестве.
Однако, проект ABL оставил важное наследство - в виде успешно прошедшей испытания вращающейся лазерной турели.
Лазерная турель "Боинг", смонтированная в носовой части YAL-1, состоит из двух основных компонентов:
* Вращающегося по крену (т.е. вокруг продольной оси самолета) цилиндрического барбета.
* Вращающейся по тангажу и рысканью (т.е. вокруг горизонтальной и вертикальной поперечных осей самолета) сферической башенки, установленной в шарнире на вершине барбета. В башенке располагается главное фокусирующее зеркало лазера (1,5 метра в диаметре, весом 7 тонн), закрытое прозрачным куполом-обтекателем из оптического стекла.
Внешне, лазерная турель похожа на обычную зенитную установку, где шар башенки играет роль "пушки". Однако, это сравнение неверно. "Пушка" (то есть, собственно, лазер) находится вне турели, в корпусе самолета. И "снаряд" ее - то есть лазерный луч - необходимо провести через турель к "срезу ствола" - фокусирующему зеркалу. Вне зависимости от того, как именно зеркало и сам лазер расположены относительно друг друга. Задача с виду простая - но чтобы решить ее на практике, инженерам Boeing потребовалось немало смекалки и немногим меньше зеркал.
1) Луч входит в турель через полую ось вращения барбета. Как бы ни вращался вокруг этой оси барбет, луч все равно будет проходить по прямой. Диаметр луча при этом около 20 сантиметров; плотность энергии достаточно низка, чтобы не повредить саму установку.
2) Расположенное в конце оси наклонное зеркало перенаправляет луч в боковой П-образный лучепровод, вращающийся вместе с остальным барбетом.
3) Переотразившись от двух зеркал П-образного лучепровода, луч лазера входит в сферу башенки через ось шарнира, на котором сфера крепится к барбету. Таким образом, как бы ни вращался относительно барбета шарик башенки, луч все равно входит в него через ось вращения.
4) Внутри сферы, система из двух наклонных зеркал переотражает луч на выпуклое зеркало-расширитель. Его задача - равномерно распределить энергию лазера по основному фокусирующему зеркалу большого диаметра.
5) Зеркало-расширитель распределяет энергию луча по главному фокусирующему зеркалу - позолоченному отражателю в полтора метра диаметром. Главное фокусирующее зеркало вновь концентрирует энергию луча, но теперь уже непосредственно на противнике, за десятки/сотни/тысячи километров от лазера (по совместительству, зеркало также подрабатывает главным прицельным телескопом - ибо с успехом решает задачу и концентрации приходящего внешнего излучения).
Подобная конструкция турели позволяет лазерной установке обстреливать полную полусферу (и даже несколько более) и маневрировать лучом, без необходимости разворачивать всю массивную конструкцию лазера. Это дает возможность не только удерживать под лучом движущуюся цель, но и фокусировать луч на отдельных частях цели, прицельно проделывая в них дырки. Для лазеров, прицельное поражение компонентов
Хвостовое оперение беспилотника после лазерной атаки.
В настоящее время, лазерные турели аналогичной конструкции часто присутствуют на концептах и прототипах американской лазерно-оснащенной техники. Видимо, дизайн турели "Боинг" оказался вполне удачен и работоспособен. Возможно, причиной послужила его концептуальная простота и изящество решения?
Возвращаясь к научно-фантастическому контексту - несколько пунктов:
* Лазерных турелей на боевой технике может быть много, а вот лазерная пушка - скорее всего, одна. Надежно укрытая в бронированном каземате в глубине корпуса. Впрочем, по соображениям резервирования, лазеров может быть и несколько.
* Уничтожение отдельных лазерных турелей не приводит к снижению огневой мощи лазера. Вооруженный гигаваттным лазером космический корабль может потерять девять турелей из десяти, но пока хоть одна работает - его огневая мощь не снижается ни на йоту.
* Высокие угловые скорости не помогают спастись от лазерной атаки. Лазерная турель - сооружение сравнительно легкое, и вращать ее можно очень быстро (адаптивная же оптика полностью решает проблему времени реакции). Увы, но космические истребители действительно бесполезны; маневрировать, быстрее чем у линкора лазеры поворачиваются, они не смогут.
* Лазер - возможно, одна из самых трудноубиваемых систем вооружения. Боевая лазерная установка вполне может быть упрятана в бункер на глубине в километр под горным хребтом, и соединена системой тонких лучепроводов с рассредоточенными по всей округе турелями (выдвигающимися из шахт). На эффективности это не скажется.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2017-10-18 03:34 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 03:39 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 03:43 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 03:45 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 03:54 pm (UTC)А оптоволокно для передачи лазера совсем не годиться?
no subject
Date: 2017-10-18 03:56 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 03:58 pm (UTC)Хм, насколько я знаю, это зависит от плотности энергии. То есть не расплавится ли само волокно от мощности боевого лазера - и не придется ли делать абсурдно толстым проводящий кабель. Но не уверен на 100%.
no subject
Date: 2017-10-18 04:01 pm (UTC)Разумнее для цели вращаться (желательно, меняя направление и темп вращения), тем самым не позволяя лучу постоянно оставаться на одной точке.
no subject
Date: 2017-10-18 04:34 pm (UTC)Что-то у меня в голове картинка линкора, утыканного турелями, как-то подозрительно напоминает описание старорежимных ангелов. Ну, у которых глаза везде.
no subject
Date: 2017-10-18 04:42 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 05:07 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 05:10 pm (UTC)Грубо говоря, мы можем иметь равную отражающую способность, но зеркало лазера имеет дело с энергией, рассредоточенной по площади в несколько квадратных метров, а экран - с сосредоточенной на площади в несколько сантиметров. Поверхность начнет нагреваться, деформироваться, отражающая способность упадет... и далее получаем дырку.
no subject
Date: 2017-10-18 05:13 pm (UTC)2. Идея номер раз для космофантастики. При обстреливании из лазера, результат не достигается мгновенно, есть некоторый лаг времени, пока участок прогреется до температуры потери термической прочностной устойчивости. Если момент начала нагрева будет установлен, то почему бы в направлении облучения не выстрелить облако графитовой пыли, чтобы расфокусировать луч?
3. Идея номер два-с. Наверняка знаете, что кристаллогидраты силикатных солей при нагреве начинают вспениваться. Делаем этакий кирпич, где в матрице из силикатных солей проложены композитные нити вольфрам-медь. Лазер нагревает силикат, тот вспенивается, увеличивая теплоизолирующий и лучепреломляющий слой оболочки, избыток тепла нитями отводится на остальную поверхность корабля, рассеивая тепло.
no subject
Date: 2017-10-18 05:20 pm (UTC)2. Это рассматривали на Atomic Rockets - пришли к выводу, что просто графитовое покрытие на корпусе будет более масс-эффективно.
3. А вот это вполне рабочее решение, да, как средство повышения устойчивости к лазерному оружию. Разумеется, и у него есть пределы - рано или поздно, лазер расковыряет слой силиката. Но на это уйдет время, за которое можно что-то да предпринять.
no subject
Date: 2017-10-18 05:50 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 06:17 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 06:18 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 06:46 pm (UTC)несколько попроще,конечно, бо поворотную часть можно было в стороне от исходной оси рамещать.
интересно, как это все выглядело нп а-60...
no subject
Date: 2017-10-18 06:56 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 06:59 pm (UTC)Кроме того - "точные" операции. Вроде, например, хирургического выжигания мотора пытающегося удрать катера контрабандистов.
Ну, и еще функция - взрывать в воздухе снаряды, НУРС и мины. Современные полевые лазеры это уже вполне умеют.
no subject
Date: 2017-10-18 06:59 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 08:12 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 08:47 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 08:50 pm (UTC)Ну, это вопрос точности приводов наведения.
no subject
Date: 2017-10-18 08:54 pm (UTC)