Боевая, лазерная, космическая станция в духе СОИ. Примерно так мог бы выглядеть NEPXL на рубеже атаки. Источник изображения http://www.fas.org/spp/starwars/program/sbl.htm.
Эта статья с бодрым названием, где не хватает слова «Даешь» )), была опубликована журналом Fusion («Термоядерный синтез») в номере за Июль-Август 1983 года http://wlym.com/archive/fusion/fusion/19830708-fusion.pdf. Речь идет не о лабораторном лазере, а о противоракетном оружии одноразового действия, которое накачивается энергией космического, ядерного взрыва. Тот самый «Экскалибур» он же NEPXL, история которого описана в наших публикациях http://extremal-mechanics.org/archives/75 и http://extremal-mechanics.org/archives/85. Кроме рухнувшего в 1986 энтузиазма, статья содержит очень интересные, малоизвестные идеи по поводу дизайна NEXPL. Которые далеки от популярного образа «ядерного ежика Рейгана», ощетинившегося тонкими стержнями. Статья наивна в том, что касается претензий СОИ на нейтрализацию чудовищных, почти невообразимых сегодня, ракетно-ядерных сил Советского Союза. Однако последний параграф, посвященный дизайну NEPXL от Фонда Термоядерной Энергии (FEF), производит сильное впечатление. Представленный в нем концепт, на первый взгляд, выглядит работоспособным и супер-эффективным. Хотя, разумеется, этот дизайн требует независимого анализа. Качество иллюстраций, сделанных 30 лет назад, оставляет желать лучшего. Несколько более четко они выглядят в оригинальном тексте http://extremal-mechanics.org/wp-content/uploads/2013/01/Xray_laser.pdf.
Рис. 1: Три ступени тотальной обороны
Мотивируя свою речь («Звездные войны» — прим. переводчика), Рейган суммировал наиболее поразительные особенности военного баланса прошедших десятилетий: развитие Советским Союзом способности к нанесению упреждающего удара и односторонний отказ Соединенных Штатов от оборонительных возможностей вместе с тем военным затруднением, что их ядерный арсенал не соответствует международной политической мощи: слишком мал, чтобы уничтожить Советские ракетные шахты, слишком уязвим, чтобы быть средством сдерживания; и слишком ненадежен, чтобы быть запущенным по тревоге.
Как отмечают многие советники Президента, новое поколение наступательных вооружений не компенсирует эту уязвимость, но только сильнее подтолкнет к опережающему использованию, к дилемме «используй или потеряй». Единственным выходом из этой дилеммы являются оборонительные возможности, которые нейтрализуют эти наступательные вооружения. В соответствии с тем, как оно было разработано в деталях с тех пор, как Рейган обратился к нации, предложение Рейгана в окончательном виде состоит из:
(1) возможности перехвата на участке разгона, с использованием лазеров космического базирования с короткой длиной волны и очень высокой мощностью, таких как рентгеновский лазер;
(2) возможности перехвата на участке разгона или разведения боеголовок, с использованием лазеров космического базирования или гибридных систем (развернутые в космосе зеркала с наземными лазерами или лазеры на свободных электронах космического базирования);
(3) Система перехвата на конечном участке, использующая пучки частиц или пуль.
Эшелонированная оборонительная система лучевого оружия
Эшелон базирование технология радиус действия число мишеней
Первый около земли рентгеновский лазер 3 000 — 5 000 км 5 000
Второй около Земли или гибрид хим. лазер или на своб. электронах 1 000 км 300 — 500
Третий на Земле пучки частиц или пуль 100 км 500
Рисунок 1 показывает три ступени эшелонированной системы обороны и таблица суммирует свойства этих трех эшелонов. Эксперты согласны в том, что одиночная противоракетная система не может быть на 100% эффективна против бомбардировки баллистическим ракетами. Но, объединяя три различные системы, каждая с эффективностью от 90 % до 95 %, можно построить единую систему, которая обеспечит почти полную защиту против баллистических ракет. Первый эшелон должен уничтожить 90% стартовавших ракет. Эта система космического базирования могла бы быть запущена сразу, как только ракеты обнаружены (как показано на рисунке) или могла бы постоянно базироваться в космосе. Здесь показана станция с рентгеновским лазером. Второй эшелон имеет дело только с 10% оставшихся ракет, более скромная роль, для которой вероятно были бы пригодны зеркала в космосе с наземными лазерами. Третий эшелон состоял бы из пучкового оружия или лазеров наземного базирования, разработанных для перехвата самих боеголовок после того, как они освободились от МБР. Поскольку только 1% исходных мишеней остался бы после защиты первыми двумя эшелонами, последний рубеж может быть более дорогим и сложным, какими будут системы пучкового оружия.
Критерии, которых должна достигнуть любая такая оборонительная система, одновременно являются ограничение вреда, отклонение атаки, и психологическая цель, требующая генерации достаточной неопределенности в военных вычислениях какого-либо противника, чтобы не допустить осознанного, наступательного применения им своих МБР. Вместе эти критерии требуют совокупной способности разрушить более 99% атакующих боеголовок противника. Такой процент обеспечил бы защиту подавляющего большинства целей, а также создание такого объективного результата, что любой первый удар стал бы эквивалентен само-разоружению.
Невероятно, что можно будет рассчитывать на какую бы то ни было одиночную технологию, чтобы обеспечить такую оборону. Тем не менее, набор взаимодополняющих, качественно различных систем может достичь такого уничтожения ядерных сил с максимальной надежностью, если каждый эшелон имеет уникальную технологию, режим развертывания и стратегию применения.
Перехват на участке разгона
Из таблицы ясно, что объективно новым ингридиентом в проблеме противоракетной обороны является та технология, которая делает возможным перехват на участке разгона —способность уничтожить большую часть летящих к целям ракет, пока они еще находятся на участках разгона или в активной стадии своих траекторий. В этой фазе, занимающей около 5 минут из 30-минутного полетного времени МБР, ракеты являются наиболее уязвимыми: они медленно движутся, подвергаются большим механическим нагрузкам и содержат в себе все ядерные боеголовки.
Адекватная защита от ядерного оружия возможна только тогда, когда решена проблема перехвата на участке разгона. Таким образом, до развития концепции лучевого оружия не было никаких жизнеспособных предложений по перехвату МБР на участке разгона: лучевое оружие разработано для того, чтобы уничтожить баллистические ракеты, используя луч энергии, сгенерированный на платформе космического базирования за много тысяч миль от места запуска ракеты и, перемещаясь со скоростью света, испепелить ракету пока она взлетает. Всего лишь три года назад даже фраза «лучевое оружие направленной энергии» была засекречена правительством США; сегодня эти технологии широко признаны, как основная часть противоракетной обороны.
До тех пор, пока эта оборона способна только перехватывать боеголовки, возможна лишь очень ограниченная, точечная защита (такого рода, как предполагалось исходным американским планом программы противоракетной обороны Safeguard («Стражник»), например), и арифметика одной или двух защищающихся боеголовок на каждую атакующую является очень невыгодной для обороны. Тем не менее, при наличии способности уничтожить много (10 — 50) МБР одной боеголовкой (спутник — рентгеновский лазер с ядерной накачкой, например), эта арифметика меняется от 2 к 1 против обороны до 300 к 1 в пользу обороны. Ирония заключается в том, что, с развитием лучевого оружия, тактика использования MIRV (разделяющиеся боеголовки с независимым наведением на цели) по много единиц на одну ракету-ускоритель, которая так эффективно насыщает систему обороны на конечной стадии, теперь работает против атаки, поскольку уничтожение одной МБР cделает бесполезными сразу несколько боеголовок. Концепция рентгеновского лазера и научная демонстрация его основополагающих принципов в последние два года является главной новой особенностью системы противоракетной обороны.
Технология рентгеновского лазера объединяет в себе малый размер и вес (как следствие эффективности, присущей ядерной накачке), с относительно низкой стоимость и широким диапазоном режимов применения. В настоящее время представляется, что эшелон рентгеновских лазеров будет состоять из одной компоненты (с возможно 300 спутниками), постоянно размещенной на низкой, околоземной орбите. Эти спутники были бы уязвимы для уничтожения противоспутниковой системой (хотя эта опасность минимизируется малым размером и большим числом спутников).
Эти компоненты могли бы быть дополнены «pop-up» (выскакивающими) возможностями сотен других спутников, которые будут базироваться на подводных лодках и на суше вблизи территории Советского Союза или на континентальной территории Соединенных Штатов, и будут запущены на околоземную орбиту по тревоге.
Как скоро ?
В интервью для Washington Times 14 июня, советник Президента по науке George Keyworth прокомментировал противоракетную оборону, предложенную Президентом Рейганом: «Эти программы намного ближе, чем думают люди… Все компоненты уже существуют — мы просто должны собрать их вместе.»
Это поразительная оценка подтверждается новым анализом технологий рентгеновского лазера, недавно завершенным Фондом Термоядерной Энергии (FEF). Основываясь на обширных дискуссиях с лидерами американского физического сообщества и экспериментаторами в нескольких странах, исследователи FEF заключили, что современное состояние рентгеновских лазеров очень быстро прогрессирует, не только подтверждая утверждение Keyworth, но и делая разработку и начальное развертывание рентгеновских лазеров возможным в течении следующих трех лет. Существуют три независимых признака осуществимости в ближайшее время системы противоракетной обороны (ПРО) на рентгеновских лазерах.
Во-первых, ученые в Ливерморской Национальной Лаборатории им. Лоуренса, отвечающие за рентгеновский лазер, делали повторяющиеся намеки на то, что научный и инженерный прогресс стал таким быстрым, что они ожидают «представить следующему Президенту» работающую систему ПРО. В нескольких разговорах они подчеркивали, что системы химический лазер — зеркало являются неподходящими, потому что рентгеновский лазер будет быстрее развертываемым, чем система с химическим лазером. По-видимому, эта уверенность также передалась и Конгрессу, потому что за последние два года Конгресс перенаправил лучевые технологии США в направлении «более коротких длин волн» — это кодовая фраза для системы с рентгеновским лазером.
Во-вторых, распространились три независимых отчета об очень успешных тестах различных компонент рентгеновского лазера. Первый из них появился в статье от февраля 1981 в Aviation Week & Space Technology и был подтвержден Советским анализом этих материалов, опубликованным на английском языке. Этот отчет не является «утечкой» в обычном смысле слова. Известно, что он основан на детально записанных экспериментальных данных из американского ядерного испытания Dauphin, которое продемонстрировало научное доказательство принципа рентгеновского лазера. По сообщениям, этот тест был настолько более успешным в получении монохроматического, коллимированного пучка рентгеновских лучей, что диагностическое оборудование, установленное для этого эксперимента, было полностью испарено рентгеновским импульсом. Были два последовательных отчета об испытаниях, одно для системы индикации направления и нацеливания рентгеновского лазера, и второе для других компонент этой системы. Одна из величайших добродетелей рентгеновского лазера заключается в том, что его малый размер делает возможным раздельное тестирование технологий нацеливания и генерации мощности.
В третьих, важность этих тестов была недооценена научным сообществом, не посвященным в секретные данные, из-за очевидных инженерных проблем опубликованного дизайна рентгеновского лазера с ядерной накачкой. Эти проблемы, отмеченные критиками рентгеновского лазера, являются следующими:
Эффективность энергетического выхода. Сообщаемая энергия импульса в первом эксперименте была равна 1 Мегаджоуль. Для работающей в ближайшей перспективе системы было бы необходимо увеличение энергии на два или три порядка. Эта проблема связана с внутренней неэффективностью дизайнов, описанных в умозрительных отчетах об этом устройстве. Все эти дизайны показывали, что только очень малая часть энергии накачки, высвобождаемой бомбой, могла бы быть использована, что обусловлено геометрическими ограничениями на эффективность устройства, которая является следствием малой площади, на которую лазерная среда опирается вблизи активной поверхности устройства (см. рис. 2).
Расходимость луча. Поскольку единственным известным механизмом фокусировки для коллимации луча был геометрический, заключающийся в очень малом диаметре стержня (реально проволоки) несколько метров в длину, увеличение площади облучения стержня означало увеличение рассеивания луча. Существует неизбежный компромисс между этими двумя требованиями: Ярко сфокусированный луч имел бы низкую мощность, а высокая мощность распространилась бы на большей площади.
Нацеливание. Трудность нацеливания рентгеновского лазера с импульсом энергии в диапазоне первых испытаний была примерно та же самая, что и с химической лазерной системой, трудная проблема, которая сама по себе потребует несколько лет. Тем не менее, если бы мощность могла быть увеличена в 100 или 1 000 раз, точность нацеливания уменьшилась бы достаточно, чтобы это нацеливание оказалось в пределах современных технологических возможностей. То есть, существует подобный компромисс между трудностью нацеливания и энергией. Системы с низкой энергией, возможные сегодня, требуют очень суровой точности прицеливания, но высокая энергия, необходимая для ослабления этой точности, кажется недостижимой посредством дизайна на рис. 2.
- Рис.2. Обыкновенный дизайн рентгеновского лазера, картинка лучшего качества на Fig.2 http://extremal-mechanics.org/wp-content/uploads/2013/01/Xray_laser.pdf
В публичной литературе рентгеновский лазер представляется использующим взрыв атомной или, другими словами, урановой бомбы для генерации спектра рентгеновских лучей высокой энергии. Эта бомба, взорванная в сферической полости, облучает концы лазерных стержней, окружающих эту полость. Когда рентгеновские лучи из бомбы ионизируют твердотельную лазерную среду, они производят импульс коллимированных, монохроматических рентгеновских лучей, которые проходят вдоль стержня. Есть две очевидных и хорошо известных трудности с этим дизайном. Во-первых, он изначально неэффективен, потому что слишком малая часть рентгеновских лучей из бомбы реально перехватывает конец стержня. Во-вторых, стержни обеспечивают только геометрическую фокусировку луча и, таким образом, производят рентгеновский импульс с большой расходимостью.
Гипотетический дизайн
Основываясь на дискуссиях с большим числом физиков, вовлеченных в исследовательскую работу над вооружениями и инерционным термоядерным синтезом, FEF предложил дизайн для рентгеновского лазера, который показывает, что каждая из проблем, перечисленных выше, может быть решена посредством технологий, хорошо известных в области вооружений. Фактически, эти технологии уже формируют основу для современного поколения «продвинутых» ядерных вооружений.
Рисунок 3 показывает геометрическую конфигурацию рентгеновского лазера, который использует существующую технологию ядерных бомб, чтобы полностью преодолеть неэффективность, присущую рисунку 2. Используя зеркала, фокусирующие рентгеновские лучи, как показано на рисунке, вся энергия накачки фокусируется на лазерной среде. Эти эллипсоидальные полости являются стандартными компонентами компактного, эффективного ядерного оружия. Этот дизайн также устраняет компромисс между точностью и эффективностью, используя два физических принципа фокусировки луча, с разумными размерами стержня. Результатом является луч с расходимостью 20 микрорадиан, дающий драматически более низкие требования к точности наведения.
Показанная конфигурация лазерной среды использует гиперболический рожок внутри поверхности стержня, который фокусирует рентгеновские лучи, достигающие стержня в одномерном потоке излучения. Это излучение, в свою очередь, производит цинковую плазму и интенсивный фототок. Комбинация этого фототока, его магнитного поля и инерционные эффекты тампера из тяжелого металла, производит фокусировку помимо той, которую обеспечивает геометрическая фокусировка самой лазерной среды. Таким образом, может быть использован стержень с большим диаметром (следовательно более стабильный и способный содержать больше энергии). Технологии, вовлеченные в конструкцию этих фокусирующих рожков, раскройка (или фильтровка) рентгеновской радиации, и использование интенсивных фототоков являются стандартными компонентами последних поколений ядерного оружия.
- Рис.3. Гипотетический дизайн рентгеновского лазера, картинка лучшего качества на Fig.3 http://extremal-mechanics.org/wp-content/uploads/2013/01/Xray_laser.pdf
Комбинируя несколько техник, хорошо известных в конструкции передовых ядерных вооружений, можно решить проблему неэффективности и большой расходимости обыкновенных дизайнов рентгеновского лазера. Во-первых, рентгеновские лучи из взрыва бомбы могут быть сфокусированы, используя набор эллипсоидальных полостей. Эти полости, используя многослойные 
Этот дизайн показывает, что как только научный принцип рентгеновского лазерного излучения был продемонстрирован (что произошло два с половиной года назад), это только вопрос известных технологий бомб, объединенных с коммуникациями и возможностями управления, на который осталось ответить. Это заключение следует из следующих фактов:
Во-первых, Соединенные Штаты очень близки к развертыванию рентгеновского лазера. В этом заключается важность интервью Keyworth от 15 июня. Первое развертывание выглядит возможным в ближайшие 2 — 3 года.
Во-вторых, технологиями, требуемыми для этого развертывания, являются те, в которых Соединенные Штаты, как хорошо известно, впереди Советского Союза. Это справедливо, например, в отношении конструкции компактных и эффективных ядерных вооружений. Есть некоторая ирония в том, что большая мощность термоядерных боеприпасов Советского Союза не подходит для генерации накачки рентгеновского лазера. Бомбы с малой эффективностью, на которых сфокусированы опытно-конструкторские разработки США, используют в точности ту фокусировку, фильтровку и технологии материалов, которые необходимы для рентгеновских лазеров.
Также верно то, что управление и контроль рентгеновского лазера требуют компьютерных и коммуникационных возможностей, в которых Соединенные Штаты имеют превосходство. Индустриальная основа программного обеспечения и аппаратуры, требуемой для этих лазеров, здесь превосходит то, что есть в Советском Союзе.
Перед Советским Союзом конечно не стоит дилемма, что для них невозможно развернуть рентгеновский лазер в космосе; при затратах достаточных человеческих ресурсов, денег и основных фондов, они могли бы достичь успеха на приблизительно той же временной шкале, что и Соединенные Штаты. Тем не менее, это именно тот случай, когда разработка в США рентгеновского лазера определенно исправит нынешнюю уязвимость и передаст инициативу американской стороне. Рентгеновский лазер — это американский технологический гений, примененный к величайшему американскому стратегическому активу: способности делать драматические, качественные технологические скачки. Это и является основой реальной национальной безопасности.
автор Steven Bardwell
перевод Дмитрия Зотьева
Послесловие
ВСЕ открытые, достаточно серьезные публикации на тему рентгеновского лазера с накачкой ядерным взрывом (NEPXL), прямо или косвенно основаны на статье Кларенс Робинсон «Advance Made on High-Energy Laser», вышедшей 23 февраля 1981 года в журнале Aviation Week & Space Technology. В ней содержалась информация об относительно успешном ядерном тесте Dauphin, состоявшемся 11 ноября 1980 года на полигоне в Неваде. Единственным источником сведений об этом тесте была упомянутая публикация К. Робинсон. Еще одним, достаточно курьезным стала статья в журнале »Квантовая электроника» № 7 за 1981 год, написанная Советскими учеными по горячим следам сообщения в Aviation Week & Space Technology. Это был оперативный и грамотный ответ с оценками процесса. Интересно, что в 80-е годы на Западе эту статью рассматривали, как источник подтверждающих сведений об успешном испытании NEPXL в ходе теста Dauphin )) Исходный текст этой «канонической» статьи http://extremal-mechanics.org/wp-content/uploads/2013/01/KE_rus.pdf, ее знаменитый перевод на английский язык http://extremal-mechanics.org/wp-content/uploads/2013/01/KE_eng.pdf. Здесь прямо не сказано о том, что источником ионизирующего излучения должен был быть ядерный взрыв. Однако, на это указывает условие накачки рентгеновскими квантами ~0.1 нм. Такие фотоны являются преобладающими в спектре чернотельного излучения при температуре около 80 млн. К. Это примерно соответствует сиянию плутониевого ядра к моменту затухания цепной реакции при мощности взрыва ~10 Кт. Предполагаемое в статье энерговыделение при накачке составляет 
Если же говорить более серьезно, то гипотетический дизайн NEPXL, описанный в статье The X-ray laser by 1986, производит сильное впечатление. Хотя он несколько настораживает в том, что касается рассеивания рентгеновских лучей гиперболическими рожками — концентраторами. Не будут ли они просто ярко светиться во все стороны в рентгеновском спектре вместо того, чтобы перенаправлять поток фотонов в струну ? Все это нужно серьезно анализировать, прежде чем делать выводы о работоспособности данного дизайна. Заявленная расходимость в 20 микрорадиан, если если ее действительно можно будет добиться, это — как раз то, что необходимо для эффективного применения NEPXL против боеголовок и моноблоков ракет, увернувшихся от кинетических перехватчиков. Ракета-носитель такого устройства могла бы, одновременно, играть роль перехватчика с ядерной боевой частью, который применяет луч NEPXL лишь в случае промаха или по другой мишени.
Дмитрий Зотьев