Les armes laser sont toujours controversées. Certains la considèrent comme une arme du futur, tandis que d'autres nient catégoriquement la probabilité de l'émergence d'échantillons efficaces de telles armes dans un avenir proche. Les gens pensaient aux armes laser avant même leur apparition réelle, rappelons-nous l'ouvrage classique "L'hyperboloïde de l'ingénieur Garin" d'Alexei Tolstoï (bien sûr, l'ouvrage n'indique pas exactement un laser, mais une arme proche en action et conséquences de l'utiliser).
La création d'un véritable laser dans les années 50 - 60 du XXe siècle a de nouveau soulevé le sujet des armes laser. Au fil des décennies, il est devenu un élément incontournable des films de science-fiction. Les vrais succès étaient beaucoup plus modestes. Oui, les lasers occupaient une place importante dans les systèmes de reconnaissance et de désignation de cibles, ils sont largement utilisés dans l'industrie, mais pour une utilisation comme moyen de destruction, leur puissance était encore insuffisante et leurs caractéristiques de poids et de taille étaient inacceptables. Comment les technologies laser ont-elles évolué, dans quelle mesure sont-elles aujourd'hui prêtes pour des applications militaires ?
Le premier laser opérationnel a été créé en 1960. C'était un laser à solide pulsé basé sur un rubis artificiel. Au moment de la création, il s'agissait des technologies les plus avancées. De nos jours, un tel laser peut être assemblé à la maison, tandis que son énergie d'impulsion peut atteindre 100 J.
Un laser à azote est encore plus simple à mettre en œuvre; des produits commerciaux complexes ne sont pas nécessaires pour sa mise en œuvre; il peut même fonctionner sur l'azote contenu dans l'atmosphère. Avec des bras droits, il peut être facilement assemblé à la maison.
Depuis la création du premier laser, un grand nombre de façons d'obtenir un rayonnement laser ont été trouvées. Il existe des lasers à solide, des lasers à gaz, des lasers à colorant, des lasers à électrons libres, des lasers à fibre, des lasers à semi-conducteurs et d'autres lasers. De plus, les lasers diffèrent par la façon dont ils sont excités. Par exemple, dans les lasers à gaz de conceptions diverses, le milieu actif peut être excité par un rayonnement optique, une décharge de courant électrique, une réaction chimique, un pompage nucléaire, un pompage thermique (lasers à gaz dynamique, GDL). L'avènement des lasers à semi-conducteurs a donné naissance aux lasers de type DPSS (Diode-pumped solid-state laser).
Diverses conceptions de lasers fournissent une sortie de rayonnement de différentes longueurs d'onde, des rayons X mous au rayonnement infrarouge. Les lasers à rayons X durs et gamma sont en cours de développement. Cela vous permet de sélectionner un laser en fonction du problème à résoudre. En ce qui concerne les applications militaires, cela signifie, par exemple, la possibilité de choisir un laser, avec un rayonnement d'une telle longueur d'onde qui est minimalement absorbé par l'atmosphère de la planète.
Depuis le développement du premier prototype, la puissance n'a cessé d'augmenter, les caractéristiques de poids et de taille et l'efficacité (efficacité) des lasers se sont améliorées. Cela se voit très clairement dans l'exemple des diodes laser. Dans les années 90 du siècle dernier, des pointeurs laser d'une puissance de 2 à 5 mW sont apparus en grande vente, en 2005-2010, il était déjà possible d'acheter un pointeur laser de 200 à 300 mW, maintenant, en 2019, il y a pointeurs laser d'une puissance optique de 7 en promotion. En Russie, il existe des modules de diodes laser infrarouges avec sortie fibre optique, puissance optique de 350 W.
Le taux d'augmentation de la puissance des diodes laser est comparable au taux d'augmentation de la puissance de calcul des processeurs, conformément à la loi de Moore. Bien sûr, les diodes laser ne conviennent pas à la création de lasers de combat, mais elles sont à leur tour utilisées pour pomper des lasers à solide et à fibre efficaces. Pour les diodes laser, l'efficacité de conversion de l'énergie électrique en énergie optique peut être supérieure à 50%, théoriquement, vous pouvez obtenir une efficacité supérieure à 80%. Le rendement élevé réduit non seulement les besoins en alimentation électrique, mais simplifie également le refroidissement de l'équipement laser.
Un élément important du laser est le système de focalisation du faisceau - plus la zone du spot sur la cible est petite, plus la densité de puissance qui permet des dommages est élevée. Les progrès dans le développement de systèmes optiques complexes et l'émergence de nouveaux matériaux optiques à haute température permettent de créer des systèmes de focalisation très performants. Le système de focalisation et de visée du laser de combat expérimental américain HEL comprend 127 miroirs, lentilles et filtres de lumière.
Un autre élément important offrant la possibilité de créer des armes laser est le développement de systèmes de guidage et de maintien du faisceau sur la cible. Pour toucher des cibles avec un tir "instantané", en une fraction de seconde, des puissances en gigawatts sont nécessaires, mais la création de tels lasers et de leurs alimentations sur un châssis mobile est une question d'avenir lointain. En conséquence, pour détruire des cibles avec des lasers d'une puissance de centaines de kilowatts - dizaines de mégawatts, il est nécessaire de maintenir la tache de rayonnement laser sur la cible pendant un certain temps (de quelques secondes à plusieurs dizaines de secondes). Cela nécessite des entraînements de haute précision et à grande vitesse capables de suivre la cible avec le faisceau laser, selon le système de guidage.
Lors du tir à longue distance, le système de guidage doit compenser les distorsions introduites par l'atmosphère, pour lesquelles plusieurs lasers à des fins diverses peuvent être utilisés dans le système de guidage, fournissant un guidage précis du laser principal de "combat" vers la cible.
Quels lasers ont fait l'objet d'un développement prioritaire dans le domaine de l'armement ? En raison de l'absence de sources de pompage optique à haute puissance, les lasers à gaz dynamique et chimique sont devenus tels.
À la fin du 20e siècle, l'opinion publique est agitée par le programme américain de l'Initiative de défense stratégique (SDI). Dans le cadre de ce programme, il était prévu de déployer des armes laser au sol et dans l'espace pour vaincre les missiles balistiques intercontinentaux soviétiques (ICBM). Pour la mise en orbite, il était censé utiliser des lasers à pompage nucléaire émettant dans le domaine des rayons X ou des lasers chimiques d'une puissance allant jusqu'à 20 mégawatts.
Le programme SDI a rencontré de nombreuses difficultés techniques et a été clôturé. Parallèlement, certaines des recherches menées dans le cadre du programme ont permis d'obtenir des lasers suffisamment puissants. En 1985, un laser au fluorure de deutérium d'une puissance de sortie de 2,2 mégawatts a détruit un missile balistique à propergol liquide fixé à 1 kilomètre du laser. À la suite de l'irradiation de 12 secondes, les parois du corps de la fusée ont perdu de leur résistance et ont été détruites par la pression interne.
En URSS, le développement de lasers de combat a également été réalisé. Dans les années quatre-vingt du XXe siècle, des travaux étaient en cours pour créer la plate-forme orbitale Skif avec un laser à gaz dynamique d'une puissance de 100 kW. La maquette de grande taille Skif-DM (engin spatial Polyus) a été lancée sur l'orbite terrestre en 1987, mais en raison d'un certain nombre d'erreurs, elle n'est pas entrée dans l'orbite calculée et a été inondée dans l'océan Pacifique le long d'une trajectoire balistique. L'effondrement de l'URSS a mis fin à ce projet et à des projets similaires.
Des études à grande échelle d'armes laser ont été menées en URSS dans le cadre du programme Terra. Le programme du système zonal de missiles et de défense anti-spatiale avec un élément de frappe à faisceau basé sur des armes laser à haute puissance "Terra" a été mis en œuvre de 1965 à 1992. Selon des données ouvertes, dans le cadre de ce programme, des lasers à gaz dynamique, les lasers à solide, la photodissociation explosive à l'iode et d'autres types ont été développés.
Toujours en URSS, à partir du milieu des années 70 du 20e siècle, un complexe laser aéroporté A-60 a été développé sur la base de l'avion Il-76MD. Initialement, le complexe était destiné à lutter contre les ballons dérivants automatiques. En tant qu'arme, un laser CO à gaz dynamique continu d'une classe de mégawatts développé par le Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA) devait être installé.
Dans le cadre des tests, une famille d'échantillons de banc GDT a été créée avec une puissance de rayonnement de 10 à 600 kW. On peut supposer qu'au moment des tests du complexe A-60, un laser de 100 kW y était installé.
Plusieurs dizaines de vols ont été effectués avec le test de l'installation laser sur un ballon stratosphérique situé à une altitude de 30-40 km et sur la cible La-17. Certaines sources indiquent que le complexe avec l'avion A-60 a été créé en tant que composant laser de l'aviation de la défense antimissile dans le cadre du programme Terra-3.
Quels types de lasers sont les plus prometteurs pour les applications militaires à l'heure actuelle ? Avec tous les avantages des lasers gazodynamiques et chimiques, ils présentent des inconvénients importants: besoin de composants consommables, inertie de lancement (selon certaines sources, jusqu'à une minute), dégagement de chaleur important, grandes dimensions, et le rendement en composants usés. du milieu actif. De tels lasers ne peuvent être placés que sur de grands supports.
À l'heure actuelle, les lasers à solide et à fibre ont les plus grandes perspectives, pour le fonctionnement desquelles il suffit de leur fournir une puissance suffisante. L'US Navy développe activement la technologie du laser à électrons libres. Un avantage important des lasers à fibre est leur évolutivité, c'est-à-dire la possibilité de combiner plusieurs modules pour obtenir plus de puissance. L'évolutivité inverse est également importante, si un laser à solide d'une puissance de 300 kW est créé, alors un laser de plus petite taille avec une puissance de, par exemple, 30 kW, peut être créé sur sa base.
Quelle est la situation des lasers à fibre et à solide en Russie ? La science de l'URSS en termes de développement et de création de lasers était la plus avancée au monde. Malheureusement, l'effondrement de l'URSS a tout changé. L'une des plus grandes entreprises au monde pour le développement et la production de lasers à fibre IPG Photonics a été fondée par un natif de Russie V. P. Gapontsev sur la base de la société russe NTO IRE-Polyus. La société mère, IPG Photonics, est actuellement enregistrée aux États-Unis. Malgré le fait que l'un des plus grands sites de production d'IPG Photonics soit situé en Russie (Fryazino, région de Moscou), la société opère sous la loi américaine et ses lasers ne peuvent pas être utilisés dans les forces armées russes, dont la société doit se conformer aux sanctions. imposée à la Russie.
Cependant, les capacités des lasers à fibre d'IPG Photonics sont extrêmement élevées. Les lasers à fibre à onde continue haute puissance IPG ont une plage de puissance de 1 kW à 500 kW, ainsi qu'une large gamme de longueurs d'onde, et l'efficacité de conversion de l'énergie électrique en énergie optique atteint 50 %. Les caractéristiques de divergence des lasers à fibre IPG sont de loin supérieures à celles des autres lasers à haute puissance.
Existe-t-il d'autres développeurs et fabricants de lasers à fibre et à solide modernes à haute puissance en Russie ? A en juger par les échantillons commerciaux, non.
Un fabricant national du segment industriel propose des lasers à gaz d'une puissance maximale de plusieurs dizaines de kW. Par exemple, la société "Laser Systems" a présenté en 2001 un laser oxygène-iode d'une puissance de 10 kW avec un rendement chimique supérieur à 32%, qui est la source autonome compacte la plus prometteuse de rayonnement laser puissant de ce type. En théorie, les lasers oxygène-iode peuvent atteindre des puissances allant jusqu'à un mégawatt.
Dans le même temps, il ne peut être complètement exclu que des scientifiques russes aient réussi à faire une percée dans une autre direction en créant des lasers de haute puissance, sur la base d'une compréhension approfondie de la physique des processus laser.
En 2018, le président russe Vladimir Poutine a annoncé le complexe laser Peresvet, conçu pour résoudre les missions de défense antimissile et détruire les orbiteurs ennemis. Les informations sur le complexe Peresvet sont classées, notamment le type de laser utilisé (lasers ?) et la puissance optique.
On peut supposer que le candidat le plus probable pour l'installation dans ce complexe est un laser à gaz dynamique, un descendant du laser en cours de développement pour le programme A-60. Dans ce cas, la puissance optique du laser du complexe "Peresvet" peut être de 200 à 400 kilowatts, dans le scénario optimiste jusqu'à 1 mégawatt. Le laser oxygène-iode mentionné précédemment peut être considéré comme un autre candidat.
Si nous partons de là, du côté de la cabine du véhicule principal du complexe Peresvet, un générateur de courant électrique diesel ou essence, un compresseur, un compartiment de stockage pour les composants chimiques, un laser avec système de refroidissement et un système de guidage de faisceau laser sont vraisemblablement situés en série. Radar ou détection de cible OLS n'est visible nulle part, ce qui implique une désignation de cible externe.
Dans tous les cas, ces hypothèses peuvent s'avérer fausses, à la fois en raison de la possibilité de créer des lasers fondamentalement nouveaux par des développeurs nationaux et en raison du manque d'informations fiables sur la puissance optique du complexe Peresvet. En particulier, il y avait des informations dans la presse sur la présence d'un réacteur nucléaire de petite taille comme source d'énergie dans le complexe "Peresvet". Si cela est vrai, alors la configuration du complexe et les caractéristiques possibles peuvent être complètement différentes.
Quelle puissance est nécessaire pour qu'un laser soit effectivement utilisé à des fins militaires comme moyen de destruction ? Cela dépend en grande partie de la gamme d'utilisation prévue et de la nature des cibles touchées, ainsi que de la méthode de leur destruction.
Le complexe d'autodéfense aéroporté de Vitebsk comprend une station de brouillage active L-370-3S. Il contrecarre les missiles ennemis entrants avec une tête autodirectrice thermique en aveuglant le rayonnement laser infrarouge. Compte tenu des dimensions de la station de brouillage active L-370-3S, la puissance de l'émetteur laser est au maximum de plusieurs dizaines de watts. C'est à peine suffisant pour détruire la tête de guidage thermique du missile, mais c'est tout à fait suffisant pour un aveuglement temporaire.
Lors des tests du complexe A-60 avec un laser de 100 kW, les cibles L-17, représentant un analogue d'un avion à réaction, ont été touchées. La portée de la destruction est inconnue, on peut supposer qu'elle était d'environ 5 à 10 km.
Exemples de tests de systèmes laser étrangers:
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Sur la base de ce qui précède, nous pouvons supposer:
- pour détruire les petits drones à une distance de 1 à 5 kilomètres, un laser d'une puissance de 2 à 5 kW est nécessaire;
- pour détruire les mines non guidées, les obus et les munitions de haute précision à une distance de 5 à 10 kilomètres, un laser d'une puissance de 20 à 100 kW est nécessaire;
- pour toucher des cibles telles qu'un avion ou un missile à une distance de 100 à 500 km, un laser d'une puissance de 1 à 10 MW est nécessaire.
Les lasers des puissances indiquées existent déjà ou seront créés dans un avenir prévisible. Quels types d'armes laser dans un avenir proche peuvent être utilisés par les forces aériennes, les forces terrestres et la marine, nous examinerons dans la suite de cet article.
