Как поджарить ракету ?

 Не слишком удачная, хотя и красивая история Экскалибура  https://sites.google.com/site/extremalmechanics/nepxl_begin не охладила желание военных создать боевой лазер, способный сбивать ракеты. Ведь только лазер способен нанести почти мгновенный удар, от которого не увернуться. Ракета-перехватчик может промахнуться, а инерция не даст вернуть ее обратно к цели. Преимущество лазера легко оценит каждый, кто в детстве развлекался с солнечным зайчиком, мгновенно реагирующим на каждое движение зеркала. Любое управляющее воздействие на луч передается со скоростью света (300 000 км/сек), поэтому его легко удерживать привязанным к мишени. Например, если цель боевого лазера удалена на  ~100 км,  то изменение положения  »зайчика»  -  яркого пятна на ее поверхности займет порядка миллисекунды с  учетом того времени, которое потребуется следящей системе для обнаружения уклоняющегося маневра, вычисления необходимого упреждения и подачи  сигнала на поворот луча. За это время объект поражения сместится на несколько сантиметров туда, где его уже будет поджидать неумолимый зайчик. Имеется ввиду реакция системы на внезапное перемещение мишени в процессе маневра, а «жесткая» привязка лазерного луча к «основной»  траектории полета цели не вызывает никаких проблем — система прицеливания автоматически задает упреждение в несколько метров. Инерция объекта не позволит ему рыскать настолько часто, чтобы помешать лучу практически непрерывно нагревать одно и то же место.

Источник изображения  http://www.boeing.com/multimedia/index.html  

   Впрочем, применительно к базируемому на самолете B-747-400 (Jambo jet), иодо-кислородному химическому лазеру, который излучает на инфракрасной волне 1.3 мкм, следовало бы говорить не о ярком, а о горячем пятне на поверхности мишени. Cам лазер размещается в хвостовой части самолета, а система линз и зеркал для наведения луча  находится в носовой турели. Технические параметры устройства разумеется засекречены, но кое-что можно предположить методом обратной инженерии — от имеющейся информации об испытаниях к оценкам конструкции.  Хотя и этих данных слишком мало. И все-таки попробуем разобраться !

     Известно, что мощность лазера приближается к мегаватту или может быть доведена до этой величины в ближайшее время. Будем считать, что мегаватт у нас есть. На фоне петаваттного выхода от Экскалибура выглядит не очень. Однако разница в том, что этот лазер построен и работает, генерируя к тому же свой «скромный» мегаватт практически непрерывно.  В то время, как импульс Экскалибура в лучшем  случае длился бы наносекунды.

  На видео http://www.youtube.com/watch?v=6w-ql8msl0U&feature=player_embedded  показан тест системы в режиме прицеливания, когда она излучает в оптическом диапазоне. Примерно два десятка лазерных лучей сходится на мишени. Такая разбивка позволяет уменьшить тепловую нагрузку на зеркала и линзы, а также на оптические каналы, по которым лучи идут в носовую турель из резонатора в хвосте самолета. Судя по видео,  диаметр одного луча 20 — 30 см.  Это соответствует сообщениям прессы, согласно которым на пораженной при испытании ракете »зайчик» был размером с бaскетбольный мяч.  Принимаем диаметр луча на выходе равным 30 см. Нас интересует размер яркого пятна на цели от одного луча,  потому что все лучи нацеливаются в одну точку.  Очевидно, что лазер генерирует гауссов  пучок,  поэтому  дифракционный предел расходимости можно оценить,  как  / 3.14D = 0.000 002 рад,  где  l = 1.3 мкм  - длина волны излучения и D = 30 см — диаметр апертуры. В отличии от Экскалибура этот лазер имеет резонатор, поэтому угол расходимости луча можно сделать близким к дифракционному пределу. Будем считать, что этот угол равен 0.000 002 рад.       

       Тогда с расстояния 200 км до цели диаметр яркого пятна составит примерно 70 см, а его площадь будет немногим меньше 4 000 кв. см. По сообщениям из прессы, длительность боевого импульса этого лазера составляет  3 — 5 секунд. Таким образом, за 4 секунды непрерывного облучения на поверхности мишени выделится 1 кДж/кв. см тепла. Это не слишком много, но вполне достаточно для того, чтобы прожечь незащищенный алюминиевый топливный бак взлетающей ракеты. Вот почему в видеоролике говорится о том, что после некоторой доработки этот лазер мог бы применяться против межконтинентальных баллистических ракет (МБР) на активном участке траектории.          

      Хотя в существующем виде система может эффективно применяться лишь как оружие «поля боя»,  для поражения самолетов и тактических ракет, она несомненно имеет потенциал развития для применения против МБР. Однако,  в таком случае самолет с лазером  на борту должен будет находится на расстоянии в считанные сотни километров от взлетающей ракеты, что практически неосуществимо применительно к странам, имеющим большую территорию (Россия, США, Китай). Кроме того, минимальная тепловая защита ракеты сведет на нет усилия по ее «поджариванию» , даже если летающая платформа сумеет подобраться близко. Но все т.н. российские МБР, которые в действительности достались РФ в наследство от СССР, имеют тепловую защиту топливных баков. 

     Таким образом сомнительно, что данная боевая система когда либо сможет угрожать российским или китайским ядерным силам сдерживания. А вот обезоружить какой-нибудь режим несменяемого лидера, отца или спасителя нации, хватающегося за ракетную дубину в попытках сохранить под собою кресло, вполне возможно. Хотя едва ли Штаты, имея лишь такую мотивацию, стали бы серьезно заниматься летающим, йодо-килородным лазером. Рассуждаем дальше.

     Из-за большого диаметра луча на выходе, что является платой за преодоление дифракции,  не выйдет сильно увеличить яркость «зайчика», уменьшая расстояние  до цели. Его размер в любом случае не меньше D, поэтому с расстояния  10 км наша оценка количества тепла для поджаривания ракеты возрастет примерно в 6 раз. Если при этом апертура D=30 см была завышена вдвое, что вполне возможно, учитывая грубость оценки «на глазок» по видео, то поток энергии на поверхность мишени превысит 20 кДж/кв. см.  По оценкам американских специалистов этого уже достаточно для прожигания термически защищенных топливных баков. Если же время облучения цели увеличится хотя бы  до 10 сек, что зависит от тепловой стойкости оптической системы,  то с расстояния 20 км можно будет доставить уже 40 кДж/кв. см поверхности ракеты, что существенно превышает аналогичную оценку советских специалистов 30 кДж/кв. см. Мегаваттная мощность видимо тоже не предел, хотя при ее возрастании время облучения может снижаться из-за опасности выхода оптики из строя.  

    Возможно, что данная система имеет потенциал применения против ракет, взлетающих с подводных лодок. Подобраться к ним на дистанцию в десятков км просто, но вовремя обнаружить и оказаться где-то рядом при всплытии — сложнее. Оставляя эту тему без продолжения осталось заметить, что рентгеновский лазер с накачкой ядерным взрывом намного больше подходит для целей стратегической ПРО. В настоящее время проект ABL законсервирован. См. также http://extremal-mechanics.org/?p=115#more-115

Дмитрий Зотьев