Dipercaya secara luas bahwa lingkungan terbaik untuk penggunaan senjata laser (LW) adalah luar angkasa. Di satu sisi, ini logis: di luar angkasa, radiasi laser dapat merambat secara praktis tanpa gangguan yang disebabkan oleh atmosfer, kondisi cuaca, hambatan alami dan buatan. Di sisi lain, ada faktor-faktor yang secara signifikan memperumit penggunaan senjata laser di luar angkasa.
Fitur pengoperasian laser di luar angkasa
Hambatan pertama dalam penggunaan laser berdaya tinggi di luar angkasa adalah efisiensinya, yang mencapai 50% untuk produk terbaik, 50% sisanya digunakan untuk memanaskan laser dan peralatan di sekitarnya.
Bahkan dalam kondisi atmosfer planet - di darat, di air, di bawah air dan di udara, ada masalah dengan pendinginan laser yang kuat. Namun demikian, kemungkinan peralatan pendingin di planet ini jauh lebih tinggi daripada di luar angkasa, karena dalam ruang hampa perpindahan panas berlebih tanpa kehilangan massa hanya dimungkinkan dengan bantuan radiasi elektromagnetik.
Pendinginan LO di atas air dan bawah air paling mudah diatur - dapat dilakukan dengan air laut. Di darat, Anda dapat menggunakan radiator besar dengan pembuangan panas ke atmosfer. Penerbangan dapat menggunakan aliran udara yang datang untuk mendinginkan pesawat.
Di luar angkasa, untuk menghilangkan panas, pendingin radiator digunakan dalam bentuk tabung bergaris yang terhubung ke panel silinder atau kerucut dengan pendingin yang bersirkulasi di dalamnya. Dengan peningkatan kekuatan senjata laser, ukuran dan massa pendingin radiator, yang diperlukan untuk pendinginannya, meningkat, apalagi, massa dan terutama dimensi pendingin radiator dapat secara signifikan melebihi massa dan dimensi senjata laser itu sendiri.
Dalam laser tempur orbital Soviet "Skif", yang direncanakan akan diluncurkan ke orbit oleh roket pembawa super-berat "Energia", laser dinamis gas akan digunakan, pendinginan yang kemungkinan besar akan dilakukan oleh pengeluaran fluida kerja. Selain itu, pasokan cairan kerja yang terbatas di kapal hampir tidak dapat memberikan kemungkinan pengoperasian laser jangka panjang.
Sumber energi
Kendala kedua adalah kebutuhan untuk menyediakan senjata laser dengan sumber energi yang kuat. Turbin gas atau mesin diesel di luar angkasa tidak dapat digunakan; mereka membutuhkan banyak bahan bakar dan bahkan lebih banyak oksidator, laser kimia dengan cadangan fluida kerja yang terbatas bukanlah pilihan terbaik untuk penempatan di luar angkasa. Dua opsi tetap - untuk menyediakan daya ke laser solid-state / fiber / liquid, di mana baterai surya dengan akumulator penyangga atau pembangkit listrik tenaga nuklir (NPP) dapat digunakan, atau laser dengan pemompaan langsung oleh fragmen fisi nuklir (laser yang dipompa nuklir)) dapat digunakan.
Sirkuit laser-reaktor
Sebagai bagian dari pekerjaan yang dilakukan di Amerika Serikat di bawah program Boing YAL-1, laser 14 megawatt seharusnya digunakan untuk menghancurkan rudal balistik antarbenua (ICBM) pada jarak 600 kilometer. Bahkan, kekuatan sekitar 1 megawatt tercapai, sementara target pelatihan dipukul pada jarak sekitar 250 kilometer. Dengan demikian, kekuatan urutan 1 megawatt dapat digunakan sebagai dasar untuk senjata laser ruang angkasa, yang mampu, misalnya, beroperasi dari orbit referensi rendah terhadap target di permukaan bumi atau terhadap target yang relatif jauh di luar angkasa (kita tidak mempertimbangkan pesawat yang dirancang untuk penerangan »Sensor).
Dengan efisiensi laser 50%, untuk mendapatkan 1 MW radiasi laser, perlu untuk memasok 2 MW energi listrik ke laser (sebenarnya, lebih, karena masih diperlukan untuk memastikan pengoperasian peralatan bantu dan pendinginan. sistem). Apakah mungkin untuk mendapatkan energi seperti itu menggunakan panel surya? Misalnya, panel surya yang dipasang di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) menghasilkan listrik antara 84 dan 120 kW. Dimensi panel surya yang diperlukan untuk mendapatkan daya yang ditunjukkan dapat dengan mudah diperkirakan dari gambar fotografi ISS. Sebuah desain yang mampu menyalakan laser 1 MW akan sangat besar dan akan membutuhkan portabilitas minimal.
Anda dapat mempertimbangkan perakitan baterai sebagai sumber daya untuk laser yang kuat pada operator seluler (dalam hal apa pun, itu akan diperlukan sebagai penyangga untuk baterai surya). Kepadatan energi baterai lithium dapat mencapai 300 W * h / kg, yaitu untuk menyediakan laser 1 MW dengan efisiensi 50%, diperlukan baterai dengan berat sekitar 7 ton untuk 1 jam operasi terus menerus dengan listrik. Tampaknya tidak begitu banyak? Tetapi dengan mempertimbangkan kebutuhan untuk meletakkan struktur pendukung, elektronik yang menyertai, perangkat untuk mempertahankan rezim suhu baterai, massa baterai penyangga akan menjadi sekitar 14-15 ton. Selain itu, akan ada masalah dengan pengoperasian baterai dalam kondisi suhu ekstrem dan ruang hampa udara - sebagian besar energi akan "dikonsumsi" untuk memastikan masa pakai baterai itu sendiri. Yang terburuk, kegagalan satu sel baterai dapat menyebabkan kegagalan, atau bahkan ledakan, seluruh baterai baterai, bersama dengan laser dan pesawat ruang angkasa pembawa.
Penggunaan perangkat penyimpanan energi yang lebih andal, nyaman dari sudut pandang operasinya di ruang angkasa, kemungkinan besar akan mengarah pada peningkatan massa dan dimensi struktur yang lebih besar karena kepadatan energinya yang lebih rendah dalam hal W * h / kg.
Namun demikian, jika kita tidak memaksakan persyaratan pada senjata laser selama berjam-jam kerja, tetapi menggunakan LR untuk memecahkan masalah khusus yang muncul setiap beberapa hari sekali dan memerlukan waktu operasi laser tidak lebih dari lima menit, maka ini akan memerlukan penyesuaian yang sesuai. penyederhanaan baterai …. Baterai dapat diisi ulang dari panel surya, yang ukurannya akan menjadi salah satu faktor yang membatasi frekuensi penggunaan senjata laser
Solusi yang lebih radikal adalah dengan menggunakan pembangkit listrik tenaga nuklir. Saat ini, pesawat ruang angkasa menggunakan radioisotop thermoelectric generators (RTGs). Keuntungan mereka adalah kesederhanaan desain yang relatif, kerugiannya adalah daya listrik yang rendah, yaitu, paling banyak, beberapa ratus watt.
Di AS, prototipe Kilopower RTG yang menjanjikan sedang diuji, di mana Uranium-235 digunakan sebagai bahan bakar, pipa panas natrium digunakan untuk menghilangkan panas, dan panas diubah menjadi listrik menggunakan mesin Stirling. Pada prototipe reaktor Kilopower dengan kapasitas 1 kilowatt telah dicapai efisiensi yang cukup tinggi sekitar 30%. Sampel akhir reaktor nuklir Kilopower harus terus menerus menghasilkan 10 kilowatt listrik selama 10 tahun.
Sirkuit catu daya LR dengan satu atau dua reaktor Kilopower dan perangkat penyimpanan energi penyangga sudah dapat beroperasi, menyediakan operasi berkala laser 1 MW dalam mode pertempuran selama sekitar lima menit, setiap beberapa hari sekali, melalui baterai penyangga
Di Rusia, pembangkit listrik tenaga nuklir dengan daya sekitar 1 MW sedang dibuat untuk modul transportasi dan daya (TEM), serta pembangkit listrik tenaga nuklir emisi termal berdasarkan proyek Hercules dengan daya listrik 5-10 MW. Pembangkit listrik tenaga nuklir jenis ini dapat menyediakan daya untuk senjata laser yang sudah tanpa perantara dalam bentuk baterai penyangga, namun, pembuatannya dihadapkan pada masalah besar, yang pada prinsipnya tidak mengejutkan, mengingat kebaruan solusi teknis, kekhususan lingkungan operasi dan ketidakmungkinan melakukan tes intensif. Pembangkit listrik tenaga nuklir luar angkasa adalah topik untuk materi terpisah, yang pasti akan kami kembalikan.
Seperti dalam kasus pendinginan senjata laser yang kuat, penggunaan pembangkit listrik tenaga nuklir dari satu jenis atau lainnya juga mengedepankan peningkatan kebutuhan pendinginan. Kulkas-radiator adalah salah satu yang paling signifikan dalam hal massa dan dimensi, elemen pembangkit listrik, proporsi massanya, tergantung pada jenis dan kekuatan pembangkit listrik tenaga nuklir, dapat berkisar dari 30% hingga 70%.
Persyaratan pendinginan dapat dikurangi dengan mengurangi frekuensi dan durasi senjata laser, dan dengan menggunakan PLTN tipe RTG berdaya relatif rendah, mengisi ulang penyimpanan energi penyangga
Catatan khusus adalah penempatan laser yang dipompa nuklir di orbit, yang tidak memerlukan sumber listrik eksternal, karena laser dipompa langsung oleh produk reaksi nuklir. Di satu sisi, laser yang dipompa nuklir juga akan membutuhkan sistem pendingin besar-besaran, di sisi lain, skema untuk konversi langsung energi nuklir menjadi radiasi laser mungkin lebih sederhana daripada dengan konversi antara panas yang dilepaskan oleh reaktor nuklir menjadi energi listrik., yang akan memerlukan pengurangan yang sesuai dalam ukuran dan berat produk.
Dengan demikian, tidak adanya atmosfer yang mencegah penyebaran radiasi laser di Bumi secara signifikan memperumit desain senjata laser ruang angkasa, terutama dalam hal sistem pendingin. Menyediakan senjata laser ruang angkasa dengan listrik tidak terlalu menjadi masalah.
Dapat diasumsikan bahwa pada tahap pertama, kira-kira pada tahun tiga puluhan abad XXI, senjata laser akan muncul di luar angkasa, yang mampu berfungsi untuk waktu yang terbatas - dalam urutan beberapa menit, dengan kebutuhan untuk pengisian energi selanjutnya. unit penyimpanan untuk jangka waktu yang cukup lama selama beberapa hari
Jadi, dalam jangka pendek, tidak perlu membicarakan penggunaan senjata laser secara besar-besaran "terhadap ratusan rudal balistik". Senjata laser dengan kemampuan canggih akan muncul tidak lebih awal dari pembangkit listrik tenaga nuklir kelas megawatt akan dibuat dan diuji. Dan biaya pesawat ruang angkasa kelas ini sulit diprediksi. Selain itu, jika kita berbicara tentang operasi militer di luar angkasa, maka ada solusi teknis dan taktis yang sebagian besar dapat mengurangi efisiensi senjata laser di luar angkasa.
Namun demikian, senjata laser, bahkan yang terbatas dalam hal waktu operasi terus menerus dan frekuensi penggunaan, dapat menjadi alat penting untuk peperangan di dalam dan dari luar angkasa.
