Від Стародавньої Греції до України: історія, сьогодення та майбутнє лазерної зброї
Протягом майже всієї історії військова наука робила ставку на кінетичну енергію. Військові інженери ще з найдавніших часів шукали способи, як запустити один об’єкт швидше й на більшу відстань, щоб завдати супернику якнайбільше шкоди. Саме через це ми спочатку отримали катапульти і требюше, згодом гармати і міномети, і зрештою різні види ракет.
Електромагнітну енергію теж хотіли поставити на озброєння, однак розробки в цій сфері тривалий час не сприймалися серйозно. Зараз ситуація змінилась: регулярно з’являються новини про випробування і наміри взяти на озброєння той чи інший зразок лазерної зброї.
Чому лазерна зброя не з’явилася раніше, з чим пов’язаний підвищений інтерес до неї з боку ВПК різних країн та чи варто очікувати на появу ручних бластерів – в матеріалі Liga.Tech.
Герберт Веллс попереджав
У творці першого прообразу сучасної лазерної зброї часто записують давньогрецького винахідника і вченого Архімеда, який жив у ІІІ столітті до нашої ери. Згідно з працями Плутарха і Тіта Лівія, він вигадав використовувати параболічні дзеркала і начищені до блиску щити для фокусування сонячного світла в промені, які підпалювали римські кораблі під час облоги Сиракуз.
"Руйнівники міфів" в одному з випусків перевіряли достовірність тверджень античних істориків. Під час яксперименту з’ясувалось, що в такий спосіб дійсно можна підпалити корабель, однак така зброя може діяти лише з близької відстані й в цілому дуже непрактична.
Скоріше за все, цю історію прочитав англійський письменник Герберт Веллс і описав у своєму культовому романі "Війна світів", опублікованому в 1897 році. За його сюжетом марсіани з допомогою енергетичних променів громлять війська британців, але зрештою програють сутичку земним мікробам.
Тому немає нічого дивного, що коли в 1960 році американський фізик Теодор Мейман вперше продемонстрував робочий лазер в Дослідній лабораторії Х’юза, ще досить сира технологія викликала фурор. Хвилю дуже швидко осідлала поп-культура: вже за чотири роки виходить "007: Голдфінгер", де Бонда намагаються вбити з допомогою лазера.
Саме слово "лазер" прийшло в нашу мову з англійської і є акронімом до Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – посилення світла стимульованим випромінюванням. Якщо говорити максимально просто, то принцип його роботи такий: за допомогою електрики відбувається генерація фотонів (частинок світла). Фотони проходять через середовище посилення – матеріал, який створює каскад додаткових фотонів. Мейман для першої демонстрації використовував рубіновий стрижень, вкритий срібним напиленням. Згодом всі ці фотони фокусуються у вузький промінь.
Після перших демонстрацій в наукових статтях стосовно лазерів використовувалось дуже вдале формулювання – "готове рішення ще невідомих проблем". Вони дійсно швидко зарекомендували себе як універсальний інструмент. Функціонал і призначення лазера залежать від потужності генеруючої установки, довжини хвилі фотона і цільового матеріалу.
Завдяки тій же поп-культурі сформувався стереотип: що потужніший лазер, то більший діаметр і яскравість його променя. Однак насправді подібні установки використовують як середовище посилення різноманітні тверді кристали і працюють в інфрачервоному спектрі. Неозброєним оком їх не побачити.
У видимій частині спектра працюють лазерні установки малої потужності, промені яких просто відбиваються від поверхні. До них відносять різноманітні указки та устаткування для світлових шоу.
Більш потужні лазери використовують для роботи з біологічними тканинами – в медицині чи косметології. Тут спектр застосування дуже широкий: від простих маніпуляцій на кшталт видалення тату чи новоутворень до операцій на сітківці ока. Нарешті, найпотужніші лазери активно використовуються у важкій промисловості для розрізання, плавлення чи зварювання металів.
Чи мріють військові про бластери?
Пентагон одразу звернув увагу на розробку Меймана, що не дивно: військові постійно перебувають у пошуку нових технологічних рішень, здатних перевернути уявлення про бойові дії, як це свого часу зробили залізо, порох і нарізні стволи.
Почалося все з суто практичних речей: лазерних цілевказівників для вогнепальної зброї. Потім перейшли до бомб і ракет з лазерним ціленаведенням, що дозволило вивести їх точність на якісно новий рівень.
Були й спроби розробити енергетичну зброю з використанням в якості середовища посилення вуглець. Однак перші установки зіштовхнулись з проблемою розсіювання променя і дуже низькими показниками потужності.
В 70-ті дослідники спробували використати для середовища посилення оксид йоду чи дейтерію. Це підштовхнуло дослідження й заклало хороший фундамент для подальших розробок лазерної зброї протиповітряної оборони. На перших випробуваннях установка вже змогла збивати ракети. Представляючи свою Стратегічну оборонну ініціативу (СОІ), Рональд Рейган згадував, що ворожі ракети збиватимуть зокремка й за допомогою лазерів.
З легкої руки журналістів проєкт отримав назву "Зоряні війни" й зараз вважається одним з найбільших блефів в історії геополітики.
Навіть з закінченням Холодної війни Пентагон продовжив інвестувати у розробки в цій сфері. На початку 2000-х активно велась розробка експериментального літака YAL-1 (створювався на базі Boeing 747) з бортовим лазером. Було оголошено про досягнення мети випробувань: лазер вразив балістичну ракету під час фази розгону. Однак вже в 2011 році Пентагон закрив програму YAL-1, зазначивши причиною дороговизну й неможливість практичного застосування.
Інші розробки лазерної зброї початку століття теж були або закриті, або обмежилися кількома робочими прототипами. Новизна і певна доля футуристичності лазерної зброї грали їй в мінус. Уряди держав і приватні інвестори спочатку хотіли дочекатись дійсно серйозних проривів, а потім вже вкладатись у неї. Плюс залишались серйозні технічні проблеми на кшталт вже згаданого розсіювання променів, необхідності потужних батарей для живлення і засобів охолодження. Крім того, операція "Буря в пустелі" продемонструвала всю руйнівну силу високоточної зброї. Через це ОПК країн почали приділяти більше уваги системам протиракетної оборони, а також радіоелектронної боротьби і розвідки.
Зараз ситуація змінилась кардинально: оборонні відомства різних країн готові вкладати солідні суми в різноманітні проєкти лазерної зброї. Звісно, за два десятиліття технологічний прогрес не стояв на місці, особливо в галузі матеріалознавства. Проте справа не тільки в ньому.
Економна відповідь дешевим загрозам
Друга війна в Нагорному Карабаху в 2020-му і російське вторгнення в Україну відкрили нову сторінку в застосуванні безпілотних систем на війні. Важкі ударні дрони Bayraktar знищували дорогоцінну техніку, укріплені позиції та порушували логістику. Навіть якщо дрон виходив з ладу чи збивався ворожим вогнем – нічого страшного, його оператор просто пересяде на іншу машину.
З часом ті ж тактичні системи ППО російської армії змогли адаптуватись, і "байрактарам" стало значно складніше виконувати свої завдання. Однак з’явилася нова потужна зброя – FPV-дрони. Створені на базі дешевих цивільних дронів за ціною в кілька тисяч доларів, ці смертоносні пташки можуть знищити чи пошкодити техніку за мільйони та навять десятки і сотні мільйонів доларів.
Іншим викликом стало значне поширення ракетної зброї. Ті ж формування єменських хуситів з допомогою не найбільш сучасних протикорабельних ракет створили потужну кризу з судноплавством в Суецькому каналі.
Технічно рішення для боротьби з напливом дронів й дешевих ракет є – системи РЕБ для глушіння сигналу й ті ж самохідні зенітні установки на кшталт німецького "Гепарда". У тих же США на озброєнні є турелі C-RAM з боєприпасами програмованого підриву. Проте ідеальним антидотом їх не назвеш: ті ж турелі надто масивні, а під час особливо масових ворожих нальотів в них може банально забракнути снарядів.
Отже, на авансцену знову вийшла лазерна зброя. Згідно з представленим Конгресу США звітом у квітні минулого року, один постріл з лазера обійдеться від $1 до $10. Для порівняння один запуск з ПЗРК Stinger коштує майже $500 000, а з системи ППО Patriot — $3 млн. Так, ВМС США витратили на відбиття атак хуситів суму майже в $1 млрд.
У квітні цього року Пентагон повідомив, що відправив за кордон дві високоенергетичні лазерні установки для захисту американських військ. Цілком ймовірно, це перший випадок розгортання подібних озброєнь для відбиття повітряних загроз у військовій історії. Йдеться про Palletized High Energy Laser (P-HEL), розроблену американським оборонним підрядником BlueHalo на основі 20-кіловатної системи Locust Laser Weapon System.
За рік до того повідомлялося про передання лазерних комплексів малого радіусу дії DE M-SHORAD. Їх планують інтегрувати з БТР Stryker і використовувати для збільшення захисту цих машин від безпілотних систем.
Свої розробки й рішення в лазерній зброї мають майже всі провідні у військовому плані держави. Так, на початку року Велика Британія повідомила про випробування власного комплексу DragonFire потужністю у 50 кіловат. Він зміг перехопити квадрокоптер і міну. Королівські ВМС вже озвучили плани встановити їх на кораблі до 2027 року. У квітні з’явилися повідомлення про намір передати екземпляри DragonFire ЗСУ, що цілком очікувано – місяць тестування в реальних бойових умовах заміняє роки випробувань на полігонах.
Свої розробки тут також мають Туреччина, Франція, Німеччина, Південна Корея й Ізраїль. Останній після нападу терористів ХАМАС у жовтні минулого року вирішив прискорити свою програму Iron Beam, яка має посилити відомий "Залізний купол", що зіткнувся з браком боєприпасів. Переважно йдеться про рішення для захисту кораблів і установок середнього радіусу – для техніки.
Зброя ХХІ століття?
Технологічний розвиток, нові серйозні виклики і вимоги до рентабельності експлуатації значно підштовхнули розвиток лазерних збройних систем. Однак очікувати, що найближчим часом поле бою перетвориться на сцену із "Зоряних воєн" Джорджа Лукаса, не варто.
По-перше, нинішній розвиток технологій не дозволяє зробити достатнє компактне джерело живлення і систему охолодження, які помістяться в гвинтівці. Хоча розробки нелетального лазерного засліплювача в США велись і перший прототип виглядав дуже футуристично.
Лазерам все ще потрібно вирішити низку технологічних завдань на кшталт досить потужних батарей для живлення. Найменш потужний лазер працює за 10 кіловат, що еквівалентно одному електромобілю, найбільш потужний – 300 кіловат, що достатньо для живлення 30 домогосподарств. Також він генерує велику кількість тепла, що робить його дуже зручною мішенню.
Плюс розробка лазерної зброї неминуче підштовхне розробку засобів протидії на кшталт матеріалів з відбиваючою поверхнею. Тому, скоріше за все, лазерна зброя на цьому етапі просто підсилить вже наявні засоби протиракетного і протидронового захисту.