  |
 |
Прочитано: 55% |
«««Назад | Оглавление | Каталог библиотеки | Далее»»»
|
|
Прочитано: 55% |
Один из способов описанного принципа действия химических лазеров на практике реализуется с помощью сопел Лаваля - своеобразных реактивных двигателей (рис. 3.26).
В них фтор и водород подаются в камеру сгорания, где химическая реакция между ними возбуждается электроразрядом. В результате реакции (при температуре свыше 1000 гр.С) образуются молекулы фтористого водорода, которые через сопла Лаваля ускоряются до сверхзвуковых скоростей (1,5-1,8 км/с).
Далее при расширении газового потока (а это сопровождается резким охлаждением) происходит излучение световой энергии. Длина волны излучения зависит от чистоты исходных продуктов и качества образования рабочей смеси. По сообщениям прессы, это от 2,6 до 3,6 мкм. Конечно, нагрев конструкции такого лазера значителен, так как в результате реакции 1 кг исходных продуктов выделяется 1,1 МДж тепловой энергии. (Правда, значительный "сброс" теплоты осуществляется вместе с уходящими газами). Химические лазеры, построенные по указанной схеме, являются разновидностью молекулярных газовых ОКГ. Их еще называют газодинамическими. Это самые мощные из существующих лазеров. Однако их КПД очень мал - всего лишь 4-5%.
При создании боевых космических станций предстоит решить множество сложных технических проблем. Наиболее "простой" из них является охлаждение камеры сгорания, так как выделение теплоты будет огромно, учитывая, что масса топливных смесей и выпускных газов в лазерах "Альфа" составляет десятки килограммов в секунду. Поэтому создается система охлаждения лазера с расходом хладагента (например, жидкого азота с температурой -196 гр.С) в сотни литров в одну минуту.
К таким же проблемам относятся методы управления газовым выхлопом лазера, которые, однако, можно проверить только в космических полетах. Фтористый водород и другие газы во время работы химического HF-лазера будут выбрасываться в открытый космос. Мало того, что нужно создать уравновешивающий момент для предотвращения закрутки БКС (для этого потребуются запасы топлива к корректирующим двигателям, сравнимые с массой рабочей газовой смеси самого лазера), но необходимо также исключить загрязнение (или даже порчу) оптики и других элементов при распределении газов вокруг космической платформы. Кроме того, выхлоп отработанной смеси создает сильные вибрации орбитальной платформы, что затрудняет фокусировку луча на цели.
К сложным проблемам, которым в настоящее время уделяется большое внимание и на решение которых выделяются значительные ассигнования, относятся:
- управление излучением. Лазерная система должна иметь средство для ответвления части излучения с целью анализа волнового фронта. Проще говоря, средство для мгновенного изучения "дороги" к цели и препятствий на ней, так как даже в космическом вакууме много космической пыли, микрометеоритов, отдельных атомов некоторых газов и т.д. Все это может отклонить луч БКС от цели и снизить эффективность ее работы. Это необходимо для коррекции формы зеркал, управляющих волновым фронтом, т.е. световым лучом. Разработан проект и небольшого дополнительного лазерного локатора точного наведения на цель, который будет одновременно выполнять и рассматриваемую функцию;
- создание деформируемых зеркал, необходимых для изменения волнового фронта излучения. В прорабатываемых проектах лазерных БКС зеркала, фокусирующие луч на цель, могут быть монолитными или деформируемыми. При применении монолитных зеркал для сведения лучей в точку на цели, расстояние до которой постоянно меняется, необходимо с огромной точностью "двигать" само зеркало или иметь перед ним фокусирующую линзу. И то и другое технически очень сложно. Более перспективным в этом плане являются деформируемые зеркала, состоящие из отдельных сегментов. Безусловно, управление каждым отдельным сегментом с помощью электромеханического привода - тоже непростая техническая задача, однако именно по этому пути пошли американские ученые.
Несмотря на то, что лазерный луч является самым тонким и узким в окружающей нас природе, однако и в нем фотоны не распространяются параллельно, а расходятся по известному закону оптики: с увеличением расстояния в два раза плотность светового потока уменьшается в четыре раза (рис. 3.27).
По мнению профессора А. Картера, даже при выходной мощности лазерного оружия 12 МВт мощность облучения каждого квадратного сантиметра поверхности цели в зоне пятна на удалении 4000 км составит примерно 100 Вт. Поскольку 1 Вт представляет собой мощность, при которой за 1 с совершается работа в 1 Дж, то в течение 10 с на облучаемую поверхность цели будет воздействовать энергия излучения плотностью 1 кДж/см2. Однако американские ученые считают, что современные МБР выдерживают воздействие поверхностной плотности потока лазерного излучения 0,4-2 кДж/cм2. При установке перемещающегося (в зависимости от зоны нагрева лазерным излучением) защитного экрана, например, из графита толщиной 1 см, корпус ракеты способен выдержать плотность потока тепловой энергии в 20 кДж/см2. Перспективные ракеты, имеющие по всей длине покрытия на основе углепластиков, еще более неуязвимы. Так как коэффициент теплопроводности таких материалов почти в 1000 раз ниже, чем у алюминия, то слой покрытия эффективной толщиной 0,5 г/cм3 (около 3 мм) выдерживает тепловую нагрузку лазерного излучения порядка 30 кДж/см2.
Поистине уникальными оказались покрытия из так называемых "вязких" углепластиков. В конструкции покрытия применен принцип сообщающихся сосудов. Испаряясь под воздействием энергии "экзотического" оружия в одном месте, "рана" мгновенно заполняется новой (поступающей взамен испаренной) "вязкой" массой, восстанавливая утраченные защитные свойства. Такие оболочки, как в волшебной сказке, способны залечивать раны, полученные от "ожога" лазера или радиационного удара пучком нейтральных частиц. Конечно, масса "вязкого" продукта при длительном воздействии излучения будет убывать (и, соответственно, уменьшается толщина слоя покрытия всей ракеты), но тут выручает другое замечательное качество нового вещества: испарившаяся масса создает защитное облако, химический состав которого не позволяет пробиться через него лазерному лучу и сильно ослабляет поток разогнанных до околосветовой скорости нейтральных атомов водорода. Но и это еще не все. Под воздействием радиолокационного облучения в оболочке происходят определенные процессы, и на экране РЛС регистрируется весьма неопределенная "мерцающая" отметка, ничем не напоминающая летящую МБР.
«««Назад | Оглавление | Каталог библиотеки | Далее»»»
|
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||