Sebelumnya, kami telah memeriksa bagaimana teknologi laser berkembang, senjata laser apa yang dapat dibuat untuk digunakan untuk kepentingan angkatan udara, angkatan darat dan pertahanan udara, dan angkatan laut.
Sekarang kita perlu memahami apakah mungkin untuk bertahan melawannya, dan bagaimana caranya. Sering dikatakan bahwa cukup untuk menutupi roket dengan lapisan cermin atau memoles proyektil, tetapi sayangnya, semuanya tidak sesederhana itu.
Sebuah cermin berlapis aluminium khas mencerminkan sekitar 95% dari radiasi insiden, dan efisiensinya sangat tergantung pada panjang gelombang.
Dari semua bahan yang ditunjukkan dalam grafik, aluminium memiliki reflektansi tertinggi, yang sama sekali bukan bahan tahan api. Jika, ketika terkena radiasi berdaya rendah, cermin memanas sedikit, maka ketika radiasi kuat mengenai, bahan pelapis cermin akan dengan cepat menjadi tidak dapat digunakan, yang akan menyebabkan penurunan sifat reflektifnya dan pemanasan lebih lanjut seperti longsoran salju dan penghancuran.
Pada panjang gelombang kurang dari 200 nm, efisiensi cermin turun tajam; terhadap radiasi ultraviolet atau sinar-X (laser elektron bebas) perlindungan semacam itu tidak akan berfungsi sama sekali.
Ada bahan buatan eksperimental dengan reflektifitas 100%, tetapi mereka hanya bekerja untuk panjang gelombang tertentu. Selain itu, cermin dapat dilapisi dengan lapisan multi-lapisan khusus yang meningkatkan reflektifitasnya hingga 99,999%. Tetapi metode ini juga hanya bekerja untuk satu panjang gelombang, dan datang pada sudut tertentu.
Jangan lupa bahwa kondisi pengoperasian senjata jauh dari laboratorium, mis. roket cermin atau proyektil perlu disimpan dalam wadah yang diisi dengan gas inert. Kabut tipis atau noda, seperti dari sidik jari, akan segera merusak reflektifitas cermin.
Meninggalkan wadah akan segera memaparkan permukaan cermin ke lingkungan - atmosfer dan panas. Jika permukaan cermin tidak ditutupi dengan film pelindung, maka ini akan segera menyebabkan penurunan sifat reflektifnya, dan jika dilapisi dengan lapisan pelindung, itu sendiri akan memperburuk sifat reflektif permukaan.
Meringkas hal di atas, kami mencatat bahwa perlindungan cermin tidak terlalu cocok untuk perlindungan terhadap senjata laser. Dan apa yang kemudian cocok?
Sampai batas tertentu, metode "mengolesi" energi panas sinar laser di atas tubuh dengan memberikan gerakan rotasi pesawat (AC) di sekitar sumbu longitudinalnya sendiri akan membantu. Tetapi metode ini hanya cocok untuk amunisi dan pada tingkat terbatas untuk kendaraan udara tak berawak (UAV), pada tingkat yang lebih rendah akan efektif ketika laser disinari ke bagian depan lambung.
Pada beberapa jenis objek yang dilindungi, misalnya pada bom luncur, rudal jelajah (CR), atau peluru kendali anti tank (ATGM) yang menyerang target saat terbang dari atas, cara ini juga tidak dapat diterapkan. Non-rotating, sebagian besar, adalah tambang mortar. Sulit untuk mengumpulkan data tentang semua pesawat yang tidak berputar, tetapi saya yakin ada banyak dari mereka.
Bagaimanapun, rotasi pesawat hanya akan sedikit mengurangi efek radiasi laser pada target, karenapanas yang ditransmisikan oleh radiasi laser yang kuat ke tubuh akan ditransfer ke struktur internal dan selanjutnya ke semua komponen pesawat.
Penggunaan asap dan aerosol sebagai tindakan balasan terhadap senjata laser juga terbatas. Seperti yang telah disebutkan dalam artikel seri ini, penggunaan laser terhadap kendaraan lapis baja atau kapal berbasis darat hanya dimungkinkan bila digunakan terhadap peralatan pengawasan, yang perlindungannya akan kami kembalikan nanti. Tidak realistis untuk membakar lambung kendaraan / tank infanteri atau kapal permukaan dengan sinar laser di masa mendatang.
Tentu saja, tidak mungkin untuk menerapkan perlindungan asap atau aerosol terhadap pesawat. Karena kecepatan pesawat yang tinggi, asap atau aerosol akan selalu tertiup kembali oleh tekanan udara yang datang, di helikopter mereka akan diterbangkan oleh aliran udara dari baling-baling.
Dengan demikian, perlindungan terhadap senjata laser dalam bentuk asap dan aerosol yang disemprotkan mungkin hanya diperlukan pada kendaraan lapis baja ringan. Di sisi lain, tank dan kendaraan lapis baja lainnya seringkali sudah dilengkapi dengan sistem standar untuk memasang layar asap untuk mengganggu penangkapan sistem senjata musuh, dan dalam hal ini, ketika mengembangkan pengisi yang sesuai, mereka juga dapat digunakan untuk melawan senjata laser..
Kembali ke perlindungan peralatan pengintaian pencitraan optik dan termal, dapat diasumsikan bahwa pemasangan filter optik yang mencegah lewatnya radiasi laser dengan panjang gelombang tertentu hanya akan cocok pada tahap awal untuk perlindungan terhadap senjata laser berdaya rendah, karena alasan berikut:
- dalam pelayanan akan ada berbagai macam laser dari berbagai produsen yang beroperasi pada panjang gelombang yang berbeda;
- filter yang dirancang untuk menyerap atau memantulkan panjang gelombang tertentu, bila terkena radiasi kuat, kemungkinan besar akan gagal, yang akan menyebabkan radiasi laser mengenai elemen sensitif, atau kegagalan optik itu sendiri (pengkaburan, distorsi gambar);
- beberapa laser, khususnya laser elektron bebas, dapat mengubah panjang gelombang operasi pada rentang yang luas.
Perlindungan peralatan pengintaian pencitraan optik dan termal dapat dilakukan untuk peralatan darat, kapal dan peralatan penerbangan, dengan memasang layar pelindung berkecepatan tinggi. Jika radiasi laser terdeteksi, layar pelindung harus menutupi lensa dalam sepersekian detik, tetapi ini pun tidak menjamin tidak adanya kerusakan pada elemen sensitif. Ada kemungkinan bahwa penggunaan senjata laser secara luas dari waktu ke waktu akan membutuhkan setidaknya duplikasi aset pengintaian yang beroperasi dalam jangkauan optik.
Jika pada kapal induk besar pemasangan layar pelindung dan duplikasi alat pengintaian pencitraan optik dan termal cukup layak, maka pada senjata presisi tinggi, terutama yang kompak, ini jauh lebih sulit dilakukan. Pertama, persyaratan berat dan ukuran untuk perlindungan diperketat secara signifikan, dan kedua, dampak radiasi laser berdaya tinggi bahkan dengan rana tertutup dapat menyebabkan komponen sistem optik terlalu panas karena tata letak yang padat, yang akan menyebabkan sebagian atau gangguan total dari operasinya.
Metode apa yang dapat digunakan untuk melindungi peralatan dan senjata secara efektif dari senjata laser? Ada dua cara utama - perlindungan ablatif dan perlindungan isolasi panas konstruktif.
Perlindungan ablasi (dari bahasa Latin ablatio - pengambilan, pemindahan massa) didasarkan pada penghilangan suatu zat dari permukaan objek yang dilindungi oleh aliran gas panas dan / atau pada restrukturisasi lapisan batas, yang bersama-sama secara signifikan mengurangi perpindahan panas ke permukaan yang dilindungi. Dengan kata lain, energi yang masuk dihabiskan untuk pemanasan, peleburan, dan penguapan bahan pelindung.
Saat ini, perlindungan ablatif secara aktif digunakan dalam modul keturunan pesawat ruang angkasa (SC) dan di nozel mesin jet. Yang paling banyak digunakan adalah plastik charring berbasis fenolik, organosilikon dan resin sintetis lainnya yang mengandung karbon (termasuk grafit), silikon dioksida (silika, kuarsa), dan nilon sebagai pengisi.
Perlindungan ablasi sekali pakai, berat dan banyak, jadi tidak masuk akal untuk menggunakannya pada pesawat yang dapat digunakan kembali (baca tidak semua pesawat berawak, dan sebagian besar pesawat tak berawak). Satu-satunya aplikasinya adalah pada proyektil yang dipandu dan tidak diarahkan. Dan di sini pertanyaan utamanya adalah seberapa tebal perlindungan untuk laser dengan daya, misalnya, 100 kW, 300 kW, dll.
Pada pesawat ruang angkasa Apollo, ketebalan perisai berkisar antara 8 hingga 44 mm untuk suhu dari beberapa ratus hingga beberapa ribu derajat. Di suatu tempat dalam kisaran ini, ketebalan perlindungan ablatif yang dibutuhkan dari laser tempur juga akan terletak. Sangat mudah untuk membayangkan bagaimana hal itu akan mempengaruhi karakteristik berat dan ukuran, dan, akibatnya, jangkauan, kemampuan manuver, berat hulu ledak dan parameter amunisi lainnya. Perlindungan termal ablatif juga harus tahan terhadap kelebihan beban selama peluncuran dan manuver, mematuhi norma syarat dan ketentuan penyimpanan amunisi.
Amunisi yang tidak terarah dipertanyakan, karena penghancuran perlindungan ablatif yang tidak merata dari radiasi laser dapat mengubah balistik eksternal, akibatnya amunisi menyimpang dari target. Jika perlindungan ablatif sudah digunakan di suatu tempat, misalnya, dalam amunisi hipersonik, maka Anda harus menambah ketebalannya.
Metode perlindungan lain adalah pelapisan struktural atau eksekusi kasing dengan beberapa lapisan pelindung bahan tahan api yang tahan terhadap pengaruh eksternal.
Jika kita menggambar analogi dengan pesawat ruang angkasa, maka kita dapat mempertimbangkan perlindungan termal dari pesawat ruang angkasa "Buran" yang dapat digunakan kembali. Di daerah di mana suhu permukaan 371 - 1260 derajat Celcius, lapisan diterapkan yang terdiri dari serat kuarsa amorf kemurnian 99,7%, yang pengikat, silikon dioksida koloid, ditambahkan. Penutup dibuat dalam bentuk ubin dengan dua ukuran standar dengan ketebalan 5 hingga 64 mm.
Kaca borosilikat yang mengandung pigmen khusus (lapisan putih berdasarkan silikon oksida dan alumina mengkilap) diaplikasikan pada permukaan luar ubin untuk mendapatkan koefisien penyerapan radiasi matahari yang rendah dan emisivitas yang tinggi. Perlindungan ablasi digunakan pada kerucut hidung dan ujung sayap kendaraan, di mana suhu melebihi 1260 derajat.
Harus diingat bahwa dengan operasi yang berkepanjangan, perlindungan ubin dari kelembaban dapat terganggu, yang akan menyebabkan hilangnya perlindungan termal dari propertinya, oleh karena itu tidak dapat langsung digunakan sebagai perlindungan anti-laser pada pesawat yang dapat digunakan kembali.
Saat ini, perlindungan termal ablatif yang menjanjikan dengan keausan permukaan minimal sedang dikembangkan, yang memastikan perlindungan pesawat dari suhu hingga 3000 derajat.
Sebuah tim ilmuwan dari Royce Institute di University of Manchester (UK) dan Central South University (Cina) telah mengembangkan material baru dengan karakteristik yang ditingkatkan yang dapat menahan suhu hingga 3000 ° C tanpa perubahan struktural. Ini adalah lapisan keramik Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, yang dilapiskan pada matriks komposit karbon-karbon. Dalam hal karakteristiknya, lapisan baru secara signifikan mengungguli keramik suhu tinggi terbaik.
Struktur kimia keramik tahan panas itu sendiri bertindak sebagai mekanisme pertahanan. Pada suhu 2000 ° C, bahan Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 dan SiC masing-masing teroksidasi dan berubah menjadi Zr0.80T0.20O2, B2O3, dan SiO2. Zr0.80Ti0.20O2 sebagian meleleh dan membentuk lapisan yang relatif padat, sedangkan oksida SiO2 dan B2O3 dengan titik leleh rendah menguap. Pada suhu yang lebih tinggi 2500 ° C, kristal Zr0.80Ti0.20O2 menyatu menjadi formasi yang lebih besar. Pada suhu 3000 ° C, lapisan luar yang hampir benar-benar padat terbentuk, terutama terdiri dari Zr0.80Ti0.20O2, zirkonium titanat dan SiO2.
Dunia juga mengembangkan lapisan khusus yang dirancang untuk melindungi dari radiasi laser.
Kembali pada tahun 2014, juru bicara Tentara Pembebasan Rakyat China menyatakan bahwa laser Amerika tidak menimbulkan bahaya khusus bagi peralatan militer China yang dilapisi dengan lapisan pelindung khusus. Satu-satunya pertanyaan yang tersisa adalah laser tentang kekuatan apa yang dilindungi lapisan ini, dan berapa ketebalan dan massa yang dimilikinya.
Yang paling menarik adalah lapisan yang dikembangkan oleh para peneliti Amerika dari Institut Nasional Standar dan Teknologi dan Universitas Kansas - komposisi aerosol berdasarkan campuran nanotube karbon dan keramik khusus, yang mampu menyerap sinar laser secara efektif. Nanotube dari material baru secara seragam menyerap cahaya dan mentransfer panas ke area terdekat, menurunkan suhu pada titik kontak dengan sinar laser. Sambungan keramik suhu tinggi memberikan lapisan pelindung dengan kekuatan mekanik yang tinggi dan ketahanan terhadap kerusakan akibat suhu tinggi.
Selama pengujian, lapisan tipis bahan diterapkan pada permukaan tembaga dan, setelah pengeringan, difokuskan pada permukaan bahan sinar laser inframerah gelombang panjang, laser yang digunakan untuk memotong logam dan bahan keras lainnya.
Analisis data yang dikumpulkan menunjukkan bahwa lapisan berhasil menyerap 97,5 persen energi sinar laser dan bertahan pada tingkat energi 15 kW per sentimeter persegi permukaan tanpa kerusakan.
Pada lapisan ini, muncul pertanyaan: dalam pengujian, lapisan pelindung diterapkan pada permukaan tembaga, yang dengan sendirinya merupakan salah satu bahan yang paling sulit untuk pemrosesan laser, karena konduktivitas termal yang tinggi, tidak jelas bagaimana lapisan pelindung seperti itu akan berperilaku dengan bahan lain. Juga, pertanyaan muncul tentang ketahanan suhu maksimum, ketahanan terhadap getaran dan beban kejut, efek dari kondisi atmosfer dan radiasi ultraviolet (matahari). Waktu selama iradiasi dilakukan tidak ditunjukkan.
Poin menarik lainnya: jika mesin pesawat juga dilapisi dengan zat dengan konduktivitas termal yang tinggi, maka seluruh tubuh akan dipanaskan secara merata darinya, yang secara maksimal membuka kedok pesawat dalam spektrum termal.
Bagaimanapun, karakteristik perlindungan aerosol di atas akan berbanding lurus dengan ukuran objek yang dilindungi. Semakin besar objek yang dilindungi dan area cakupannya, semakin banyak energi yang dapat tersebar di area tersebut dan diberikan dalam bentuk radiasi panas dan pendinginan oleh aliran udara yang datang. Semakin kecil objek yang dilindungi, semakin tebal perlindungannya. area kecil tidak akan membiarkan cukup panas untuk dihilangkan dan elemen struktural internal akan menjadi terlalu panas.
Penggunaan perlindungan terhadap radiasi laser, terlepas dari isolasi panas ablatif atau konstruktif, dapat membalikkan tren menuju penurunan ukuran amunisi berpemandu, secara signifikan mengurangi efektivitas amunisi berpemandu dan tidak berpemandu.
Semua permukaan dan kontrol bantalan - sayap, stabilisator, kemudi - harus terbuat dari bahan tahan api yang mahal dan sulit diproses.
Sebuah pertanyaan terpisah muncul pada perlindungan peralatan deteksi radar. Pada pesawat ruang angkasa eksperimental "BOR-5", pelindung panas radio-transparan diuji - fiberglass dengan pengisi silika, tetapi saya tidak dapat menemukan karakteristik pelindung panas dan berat serta ukurannya.
Belum jelas apakah pembentukan plasma suhu tinggi dapat muncul sebagai akibat dari iradiasi dengan radiasi laser yang kuat dari radome peralatan pengintai radar, meskipun dengan perlindungan dari radiasi termal, yang mencegah lewatnya gelombang radio, sebagai akibat dari yang targetnya bisa hilang.
Untuk melindungi casing, kombinasi dari beberapa lapisan pelindung dapat digunakan - tahan panas-rendah-panas-konduktif dari dalam dan reflektif-tahan-panas-sangat panas-konduktif dari luar. Ada juga kemungkinan bahwa bahan siluman akan diterapkan di atas perlindungan terhadap radiasi laser, yang tidak akan mampu menahan radiasi laser, dan harus pulih dari kerusakan dari senjata laser jika pesawat itu sendiri selamat.
Dapat diasumsikan bahwa peningkatan dan penyebaran senjata laser akan membutuhkan penyediaan perlindungan anti-laser untuk semua amunisi yang tersedia, baik yang dipandu maupun tidak, serta kendaraan udara berawak dan tak berawak.
Pengenalan perlindungan anti-laser pasti akan menyebabkan peningkatan biaya dan berat dan dimensi amunisi berpemandu dan tidak terarah, serta kendaraan udara berawak dan tak berawak.
Sebagai kesimpulan, kita dapat menyebutkan salah satu metode yang dikembangkan untuk secara aktif melawan serangan laser. Adsys Controls yang berbasis di California sedang mengembangkan sistem pertahanan Helios, yang seharusnya merobohkan pemandu laser musuh.
Saat mengarahkan laser tempur musuh ke perangkat yang dilindungi, Helios menentukan parameternya: daya, panjang gelombang, frekuensi denyut nadi, arah, dan jarak ke sumbernya. Helios lebih lanjut mencegah sinar laser musuh dari fokus pada target, mungkin dengan mengarahkan sinar laser energi rendah mendekat, yang membingungkan sistem penargetan musuh. Karakteristik rinci dari sistem Helios, tahap perkembangannya dan kinerja praktisnya masih belum diketahui.
