Рассмотрение возможных типов оружия прямой энергии и анализ экспериментов, которые проводились в мире, ясно показывает, что двумя наиболее многообещающими решениями являются микроволновое оружие (HPM-DEW, мощное микроволновое оружие направленной энергии) и оружие направленной энергии. Лазерное оружие (HEL - DEW, High energy laser - направленное энергетическое оружие).
Микроволновая печь: HPM - DEW
Принцип действия СВЧ-системы оружия довольно прост для понимания.
Он включает в себя направление микроволнового луча подходящей частоты (обычно 10 МГц ~ 100 ГГц) на цель (или группу целей). Или даже против толпы.
Давайте сосредоточимся на HPM-оружии, предназначенном для целей, а не людей. Ниже я изложил некоторые общие соображения, взятые из материала "разрешено для публичного выпуска", немного устаревшего, но полезного для общих соображений.1).
Воздействие микроволнового потока на цель, которое вызывает тип повреждения класса 4 или 5, зависит от плотности мощности, фактически излучаемой на цель, и от подсистемы, на которую вы хотите нанести ущерб (нашей целью может быть нейтрализация системы связи, или системы наведения, или вызвать полный отказ миссии). Что ж, вне зависимости от типа цели и подсистемы видно, что вероятность недостаточность (следовательно, успешное оружие) достигает максимума около 100 Вт на см2, но уже при 10 Вт на см2 эффекты значительны.
Чтобы достичь на цели 10 или 100 Вт / см2, какую мощность нам нужно излучать через антенну? Очевидно, это зависит от того, как далеко находится цель (и от других условий, определяющих рассеяние мощности от излучающей антенны к самой цели: отражения, здания и т. Д.), Но это также зависит от других факторов.
Общая схема для понимания того, как мощность распространяется в системе вооружения типа HPM - DEW, показана на рисунке 2. Помимо деталей расчетов1 Важно сосредоточить внимание на некоторых важных качественных аспектах элементов схемы.
Проблемы, связанные с генератором энергии, довольно хорошо известны (любой РАДАР оснащен генератором подходящего размера), связанные с потерями в волноводах и потерями из-за распространения (пропорциональными квадрату расстояния до цели). Вместо этого интереснее сосредоточиться на микроволновом источнике.
Что касается микроволнового источника, мы можем обратиться к следующему рисунку, чтобы получить обзор различных используемых технологий (график взят из "1"и поэтому не подходят для недавних разработок), разделенных на вакуумные и твердотельные технологии. Перед интерпретацией графика полезно иметь в виду следующие элементы:
- Частота, соответствующая максимальной эффективности микроволн для использования DEW, находится в диапазоне от 300 МГц до 3 ГГц.
- Для использования DEW более эффективно повторение импульсов длительностью от 100 нс до 1 мкс, чем непрерывная волна.
Источник микроволн, несомненно, является наиболее важным технологическим элементом системы DEW, тем, на котором основана мощь оружия, тем, в котором технологическое превосходство нации наиболее очевидно. Неслучайно микроволновые генераторы включены в список «чувствительных» подсистем, разработку, производство и экспорт которых контролирует каждое государство (они находятся в категории 19 итальянского военного списка и в категории XVIII Списка боеприпасов США).
Но следует сделать еще одно соображение. Диаграмма на Рисунке 2 ясно показывает сильное совпадение с системой RADAR. Радар, безусловно, более сложен, потому что он предназначен для использования микроволн для исследования окружающего пространства и, следовательно, в дополнение к системе HPM-DEW имеет часть приема электромагнитных отражений и важную часть обработки сигналов. Но «грубая» часть радара, связанная с радиочастотным излучением, также присутствует в DEW, основанном на HPM. Поэтому легко понять, как одно из достижений радаров последних лет, а именно технология AESA активного управления лучом через Фазированная матрица, безусловно, является предметом изучения в области оружия HPM-DEW.
Как подсказка, технология фазированная решетка позволяет заменить элементы 2, 3 и 4 на рисунке 2 одной антенной, состоящей из расположения на плоскости модулей приема / передачи (передатчик / приемник), каждый из которых способен передавать часть микроволнового луча (и, в случае радар, чтобы принимать обратный сигнал) делегируя фазовому сдвигу момента передачи отдельных модулей возможность «моделирования» СВЧ-луча, возникающего в результате комбинированного излучения, и направления его даже за пределы оси антенны.
Эта технология, в принципе исключающая «вакуумные» микроволновые генераторы, дает ряд важных преимуществ, включая: 1) направленность луча и 2) масштабируемость мощности (чем больше излучающих элементов, тем мощнее луч).
Давайте посмотрим на примеры систем HPM-DEW в разработке или использовании. При условии, конечно, что существуют препятствия для распространения конфиденциальной информации и что, с другой стороны, существует возможность целевого распространения ложных новостей (информационная война).
Ярким примером является прототип THOR, разработанный исследовательской лабораторией USAF.2. Созданный для борьбы с скоплениями дронов, он вызвал любопытство американских военных, которые в 2021 году профинансировали разработку, направленную на развертывание системы на основе HPM к 2024 году (IFPC, "3").
Что касается ситуации с российскими разработками, новость о доступности системы Ранец-Э датируется 2001 годом.7. Это своего рода пушка HPM, предназначенная для нейтрализации (или снижения эффективности) вражеских ракет / систем. Также можно найти некоторые данные со всеми преимуществами инвентаризации благодаря соображениям, изложенным во введении: частота в диапазоне X, импульсы 10-20 нс, мощность 500 МВт, частота повторения импульсов 500 Гц, диапазон действия 20 миль. Неизвестно, использовался ли он когда-либо или это просто прототип.
Китайская сторона, учитывая все препятствия для распространения конфиденциальной информации в сочетании с возможностью целевого распространения ложных новостей (информационная война), похоже, что конкретные мероприятия по разработке систем HPM уже профинансированы (проект 863). Также выяснилось, что прототип оружия на базе HPM был установлен на корабле для борьбы с противокорабельными ракетами.4.
Прежде чем закончить обсуждение оружия на основе микроволнового излучения, нельзя не упомянуть о дальнейшем отклонении той же концепции, относящейся к микроволновые бомбы (Электронная бомба, Электромагнитная бомба).
Микроволновая бомба предназначена для поражения объектов противника с помощью микроволнового луча, такого как оружие DEW-HPM, которое мы видели до сих пор, но вместо использования многоразового нерестового устройства она использует однократный выстрел, поэтому не может использоваться повторно. Эти механизмы, помимо возможности активироваться в непосредственной близости от объекта, подлежащего поражению (поскольку они установлены на бомбах или даже ракетах), по своей природе способны генерировать микроволновые импульсы очень высокой энергии, которые в настоящее время недоступны с помощью многоразовые устройства. Подробнее5.
Скорее всего, некоторые электронные бомбы использовались США на ранних этапах войны в Персидском заливе.6.
Лазер: HEL - РОСА
Второй тип устройств прямого действия, который мы считаем целесообразным исследовать, - это лазеры высоких энергий (Лазер высокой энергии, ХЕЛ).
Довольно интуитивно понятно, как можно использовать лазерный луч для нанесения ущерба вражескому активу, учитывая, что станки для лазерной резки уже доступны на промышленном уровне. Но проблем, связанных с использованием лазера в качестве основы системы вооружения, много, и их нелегко решить.
Первая проблемаЭто банально для понимания связано с наличием лазера достаточной мощности для использования в качестве оружия. В отличие от устройства HPM, которое воздействует на цепи и подсистемы актива, лазер работает, «нагревая» часть затронутого актива. В результате поток энергии должен быть как можно большим (поэтому импульсный источник питания не подходит). Следовательно, чтобы превратить лазер в оружие, необходимо иметь возможность генерировать «мощный» лазерный луч.
Вторая проблема это происходит из-за дискурса фокуса. Если мы возьмем нашу лазерную указку за несколько евро и проецируем ее на определенное расстояние (просто используйте ее из окна на улице, когда, конечно, никого нет!), Чтобы проверить, как «точка», которую мы увидели внутри нашей комната размазана по площади, соответствующей теннисному мячу. Мы выводим концепцию, которую также легко понять: если энергия достаточно сконцентрирована на небольшом расстоянии, она начинает растворяться с увеличением расстояния.
Идея дальнейшей «фокусировки» лазера не так очевидна. Фактически, световой поток лазера ведет себя как «гауссов поток», который следует своим очень точным и тщательно изученным правилам.8. Короче говоря, несмотря на то, что оптическая система настолько прозрачна и работает, что не расплавляется самим лазером, невозможно сфокусировать лазер ниже определенного теоретического предела.
Третья проблема это ... миражей! Не нужно ехать в пустыню, достаточно пройти по асфальтированной дороге, нагретой летом на солнце, чтобы увидеть иллюзорные «водоемы», настоящие миражи. Это всего лишь эффект света, искривляемого восходящими потоками воздуха, потому что они нагреваются горячим асфальтом.
При чем тут лазер? Лазер также является «светом», и, как и свет, его луч возмущается движением атмосферы между источником излучения и целью. Однако это проблема, которая не может быть решена (см. Решение, принятое USAF в системе ABL, которое мы опишем ниже)
Проблема четвертая относится к третьему и известен под английским термином «Thermal Blooming». Мы уже видели, как атмосферные возмущения могут влиять на луч лазера. Что на первый взгляд может быть неочевидным, так это то, что сам лазер, нагревая воздух, на который попадает луч, по своей природе вызывает возмущение среды, в которой распространяется луч.
Есть еще пятый аспект следует принимать во внимание при изучении системы на основе HEL. Когда на карту поставлены полномочия, возникает не только феномен Термическое цветение, но атмосфера, нагретая лазером, может превратиться в плазму. А эффекты взаимодействия плазмы с лазером сложны, их трудно смоделировать (они даже требуют релятивистского подхода) и, безусловно, влияют на эффективность системы на основе HEL. Экономические и академические усилия по моделированию и решению этой проблемы кажутся разными, часто финансируемыми (по совпадению!) Минобороны и Минобороны.9.
Вкратце: из этого обзора проблем становится ясно, что создание системы вооружения на основе HEL непросто, оно не просто состоит в создании лазерной указки немного большего размера, но больше ориентировано на преодоление текущих технологических ограничений и внедрение механизмов. которые отменяют или минимизируют нежелательные эффекты. Но факты показывают, что вместо этого усилия по созданию систем вооружения типа HEL-DEW уже есть, и их количество и объем вложенного бюджета увеличиваются. Давайте посмотрим на новости, которые помогут нам понять тенденцию.
Следует упомянуть систему, разработанную в США, - это лазер воздушного базирования (ABL), обозначаемый аббревиатурой YAL 1A.
Он заключался в установке на модифицированном Боинге 747 высокоэнергетического лазера и подсистем, необходимых для эффективного наведения луча. Лазер создан по технологии COIL (химический кислородно-йодный лазер) и является лазером мегаваттного класса. Лазер формируется в хвостовой части 747-го, а на носовой части установлена система зеркал (диаметром 1.5 м), направляющая луч. Это был проект прототипа, который в 1996 году был профинансирован Министерством обороны США на сумму 1.1 миллиарда долларов. В 2007 году были начаты летные испытания и два испытания, второе из которых завершило уничтожение баллистической ракеты через «несколько секунд». облучение, всегда в фазе повышение. В 2014 году система была выведена из эксплуатации.10.
Решения, протестированные для решения проблемных аспектов HEL, перечисленных выше, очень интересны в этом проекте:
- Инфракрасная система для первоначального обнаружения цели
- Многолучевая лазерная система освещения малой мощности (Track Illuminating Laser, TILL). Он служит для определения расстояния до цели и предоставления информации об атмосферных условиях.
- лазерная система BEACON (a лазер киловаттного класса), предназначенный для освещения цели и сбора более точной информации об атмосферной турбулентности, чтобы надлежащим образом деформировать главный луч (генерируемый COIL) и уравновесить влияние атмосферы.
Эксперимент ABL, явно не направленный непосредственно на получение действующей системы вооружения, позволил детально изучить проблемы системы HEL-DEW, сравнить различные технологические решения и оценить ряд решений, способных минимизировать проблемы, связанные с использование лазера в атмосферной среде.
С того же периода, что и ABL, является Тактический лазер высокой энергии (THEL), совместная программа Израиля и США, стартовавшая в 1996 году. По сравнению с ABL это система ближнего действия HEL, наземный, также разработан в мобильной версии (MTHEL). Результаты были приемлемыми, но сильно зависели от атмосферных условий и поэтому были вынуждены работать в очень коротком диапазоне.
Если ЛВБ был выведен из эксплуатации США в 2014 году, вместо него работает лазерная система ВМС США. Лазерное оружие (Законы).
Система родилась в экспериментальной части ВМС США (Naval Surface Warfare Center, NSWC) до 2010 года. В 2010 году для поддержки разработки был нанят поставщик (Kratos Defense & Security Solutions) (11 миллионов долларов).
Результат виден в 2014 году, когда он установлен и объявлен в эксплуатации на десантном транспортном средстве USS. Сутенер11.
Это лазер мощностью 10-50 кВт, способный нейтрализовать небольшие самолеты или быстроходные лодки. Основная причина его оперативного использования - низкая стоимость: 59 центов за выстрел по сравнению с расходами в десятки и сотни тысяч долларов на ракету.
Впечатления у пользователей остались очень положительные, настолько, что система будет перенесена на новый блок в преддверии вывода из эксплуатации USS. Сутенер.
В качестве доказательства интереса ВМФ в 2018 году компания Lockeed Martin получила контракт на 150 миллионов долларов (программа HELIOS) на производство двух других подобных систем. Их легко отследить по видеосети на тестах LaWS против небольшой лодки и БПЛА (v.link). Данных о расстоянии до целей нет, однако из видео видно, что они находятся не дальше нескольких километров, и в любом случае это цели со «скромной» динамикой.
За пределами США важно упомянуть лазерную установку на Ил-76 (проект Бериева А-60) Советского Союза в далеких 70-х, о которой мало что известно, кроме заявленной мощности (1 МВт), но что важно, потому что затем он дал начало проекту Сокол-Эшелон, который, по всей видимости, направлен на то, чтобы помешать спутникам противника (по некоторым источникам, он осветил японский спутник в 2009 г.12.
Если о российских системах известно мало, то еще меньше известно о китайских системах HEL-DEW. Но он уверен, что Китай уже какое-то время инвестирует в эту сферу, если это правда, что в годовом отчете Министерства обороны США за 2006 г. «Современные исследования и разработки в лазерных технологиях, включая лазеры как низкой, так и высокой энергии» (современные исследования и разработки в области лазерных технологий, включая лазеры низкой и высокой энергии). Также выясняется, что в 2013 году китайцы атаковали американский спутник-шпион с помощью лазеров.14.
Давайте закончим этот краткий обзор с Израилем. Это недавние новости о том, что Израиль также провел испытание лазерной системы.13. Система, установленная на небольшом самолете CESSNA, смогла нейтрализовать БПЛА на расстоянии около километра. Также упоминается несколько других испытаний на различных высотах. В этом эксперименте важно следующее: ONE что Израиль (который явно нуждается в защите своей территории) инвестирует в эту область и уже достиг ощутимых результатов, DUE кому удалось установить систему на небольшой самолет (для ABL потребовалась адаптация 747) и TRE что министр обороны и менеджер по развитию IAF четко очертили путь развития, который рассматривает в качестве заключительного этапа 100-киловаттную систему HEL-DEW, которая будет введена в действие в 2024 году и развернута вдоль границы с сектором Газа.
Также читайте: "Оружие прямой энергии, DEW (часть 1/3): введение и классификация"
Также читайте: "Оружие прямой энергии, DEW (часть 3/3): соображения по системам и перспективам использования"
1 High Power Microwave Technology and Effects, краткий курс Университета Мэриленда для MISC (Центр ракетно-космической разведки) в Redstone Arsenal (https://user.eng.umd.edu/~vlg/MSIC%20lectures.pdf)
2 ТОР, https://afresearchlab.com/technology/directed-energy/successstories/coun...
3 Новая разработка HPM, https://www.defensedaily.com/topic/indirect-fire-protection-capability-i...
4 Китайский противокорабельный HPM, https://www.uscc.gov/sites/default/files/Fisher_Combined.pdf
5 Электронная бомба, http://www.ausairpower.net/PDF-A/AOC-PACOM-Kopp-Oct-2012-A.pdf
6 Электронная бомба в войне в Персидском заливе, https://www.globalsecurity.org/military/systems/munitions/hpm.htm
7 Ранец-Э, Российская ХПМ, https://thaimilitaryandasianregion.wordpress.com/2016/01/19/ranets-e-hig...
8 Распространение гауссова луча, https://www.edmundoptics.com/knowledge-center/application-notes/lasers/g...
9 Предложение интенсивного лазерно-плазменного взаимодействия, https://www.osc.edu/sites/default/files/page-files/Major%20Proposal%20Ex...
10 Программа ABL, https://www.airforce-technology.com/projects/abl
11 Законы объявлены действующими, https://www.military.com/daily-news/2014/12/10/navy-declares-laser-weapo...
12 Тест Сокол-Эшелон, http://russianforces.org/blog/2011/10/russia_has_been_testing_laser.shtml
13 Израильский лазерный тест, https://www.jpost.com/israel-news/israel-successfully-downs-targets-usin...
14 Технический отчет о высокоэнергетическом лазерном оружии направленного действия, http://ausairpower.net/APA-DEW-HEL-Analysis.html#mozTocId698123
Фото: Министерство обороны США / Университет Мэриленда / интернет / ВМС США
