Герои фантастических романов выясняют отношения преимущественно с помощью мощных сокрушительных лучей. Ставку на лазерные бластеры вполне можно понять, особенно когда речь идет о кинофильмах. В конце концов, это просто красиво, все эти разноцветные лучи (в большинстве случаев, на самом деле, невидимые), особенно в сочетании с пронзительным звуком, который совсем необязательно сопровождает лазерный импульс. С помощью лазера совершают свои преступления пираты из «Гостьи из будущего». Лазерами воюют герою «Звездных войн», в том числе и нелогичными с точки зрения науки и техники световыми мечами.
Собственно, чудо-оружие, в котором прослеживаются черты боевых лазеров, писатели «изобрели» задолго до появления первого оптического квантового генератора.
Фото: Getty Images
Лучи смерти
Считается, что первыми, кто применил лучевое оружие на Земле, стали агрессивные марсиане из романа «Война миров». Выдающийся писатель-фантаст Герберт Уэллс написал его еще в позапрошлом веке – 1898 году. Марсианские агрессоры концентрировали тепловые лучи с помощью параболических зеркал.
Подобным же образом действовало и устройство из романа Алексея Толстого «Гиперболоид инженера Гарина» (1927). Там тоже говорилось об источнике чрезвычайно высокой тепловой энергии, сконцентрированном и направленном с помощью параболических зеркал.
Да что там этот исторический отрезок! По преданию, еще за двести лет до нашей эры – 2200 лет назад, во время осады греческих Сиракуз, выдающийся ученый античности Архимед умудрился поджечь корабли нападающих — римлян с помощью солнечного света, сфокусированого системой зеркал. Солнечные лучи, собранные в одну точку, поджигали просмоленные борта кораблей.
Фото: Getty Images
Действительно ли более двух тысяч лет назад впервые эффективно применили лучевое оружие, или это только легенда, – в любом случае здесь можно отметить два момента. Во-первых – еще с античности был известен принцип концентрации солнечной тепловой энергии. В настоящее время он применяется в так называемых солнечных печах, которые способны с помощью параболических зеркал разогреть предмет до температуры свыше 3000 °C.
Собственно, каждый из нас экспериментальным путем выяснял, что такой метод – действует. Когда с помощью линзы и солнечных лучей поджигал бумажки или что-то легковоспламеняющееся. То есть идея поджечь что-то на расстоянии сконцентрированными тепловыми лучами – она вполне рабочая.
Впрочем, история о зеркалах Архимеда побуждает и ко второму выводу. За прошедшие тысячелетия использовать эту идею на поле боя никто так и не взялся. Технологически ее было сложно реализовать. Даже если бы удалось создать идеальное и довольно большое параболическое зеркало с системой наведения на цель и слежение за светилом, эта конструкция все равно имела бы немало неизлечимых изъянов.
-
Она могла бы действовать только в солнечную погоду
-
Расстояние действия, учитывая расхождение лучей, было бы не слишком большим
-
Сама конструкция имела бы немалые размеры, была бы неудобна в транспортировке и уязвима для оружия противника.
Наконец, уже много столетий назад человечество располагало другими способами сжечь врага – более простыми и эффективными: сосуды с греческим огнем или стрелы с горящей паклей. Вернуться к вопросу о боевых лучах позволило изобретение оптического квантового генератора – лазера.
Фото: EPA
На фото: лазерное шоу в Польше
Невероятная концентрация
Первые действующие лазерные установки появились в начале 60-х. Не углубляясь в принцип действия лазера, мы заметим лишь некоторые черты, позволяющие рассматривать его как потенциальное оружие. Что общего у него с тепловыми лучами, которыми пытались воевать еще в античности? В обоих случаях речь идет о концентрации энергии на меньшей площади. Так вот, лазер может концентрировать ее гораздо лучше, чем это возможно в случае с обычным источником света.
Обычный луч света – то ли от солнца, то ли от искусственного источника – состоит из световых потоков разной частоты и толка. Выстроить их в тонкий пучок еще и на большом расстоянии невозможно. Другое дело – лазер, где все фотоны имеют одинаковое направление распространения, поляризацию и фазу. В этих условиях световой луч можно свести в точку размером меньше микрона.
Казалось бы, при такой плотности энергии – вот оно, уже готовое оружие, способно резать что угодно и на каком угодно расстоянии, прямо как в романе Алексея Толстого. Кроме того, действует оно со скоростью света – даже в очень быструю мишень можно целиться без поправки на упреждение. Учитывать влияние ветра и земного тяготения – тоже не нужно. Однако все оказалось не так просто, и вот уже спустя шесть десятилетий после своего изобретения лазер овладел огромным количеством профессий, но распространенным орудием разрушения так и не стал. Почему? Попробуем разобраться.
Узкие места узкого луча
Фото: Getty Images
Лазер – это источник света. Сконцентрированного, упорядоченного, когерентного. Впрочем, он подчиняется тем же законам физики, что и обычный свет, и они налагают определенные ограничения на его применение. Вот какие явления работают против боевого лазера.
- Расхождение. Хотя лазерный луч может быть очень тонким, на больших расстояниях он все же заметно расходится. Уже на расстоянии километра лазерная «игла» может превратиться в пятно где-то метрового диаметра. Самые совершенные системы фокусировки на расстоянии 1000 км (если решили бить в космос или из космоса) не позволят получить пятно менее чем 4-метрового диаметра.
- Рассеяние. Лазерное излучение, так же как обычное, поглощается атмосферой, поэтому в земных условиях свою энергию оно начнет терять, вероятно, еще раньше, чем скажется эффект расхождения.
- Отражение. Как и любой свет, лазерный луч отражается от поверхности. Так что защита от него может быть тривиально простой. Зеркальное покрытие ракеты (а именно их рассматривают как одну из главных мишеней для боевых лазеров) может отразить более 90% энергии луча, что сделает ее почти неуязвимой для лазерного оружия.
Есть еще несколько чисто технологических проблем, которые теоретически могут быть устранены, однако сегодня все еще препятствуют триумфу лазерного оружия в земных арсеналах.
-
Высокое потребление энергии. Для того чтобы резать танки, сбивать ракеты и самолеты, энергия лазерного луча должна быть огромной. Только тогда его максимальная концентрация даст ожидаемый эффект. Специалисты говорят, что для борьбы с ракетами противника мощность должна быть не менее 100 кВт.
-
Низкий коэффициент полезного действия лазера. Он находится на уровне 10%. То есть, для того чтобы бить ракеты 100 киловаттным лазером, тот должен питаться от источника мощностью в один мегаватт.
-
Громоздкая конструкция. Это следует из предыдущих пунктов – достаточно большая мощность, необходимая для эффективного лазерного оружия требует больших размеров установки, и еще больших – источника питания.
Об актуальности этих проблем свидетельствуют и испытания первых образцов боевых лазеров, которые все еще находятся в категории экспериментального оружия.
Современное лазерное оружие: заявка на бластер
Уже больше десяти лет назад американская корпорация Northrop Grumman заявила о начале серийного производства лазерного модуля FireStrike, предназначенного для боевого применения. С тех пор что-то не поступало сообщений, что этот боевой лазер получил широкое распространение в штатовских войсках. Почему? Ответ можно представить в тактико-технических характеристиках модуля. Он имеет мощность 15 кВт. Это раз в семь меньше, чем нужно, чтобы сбивать ракеты. Огневая мощность FireStrike сравнима с мощностью стрелкового оружия. Но вместе с блоком питания весит такое лазерное «ружье» 200 кг. Одно только это обстоятельство заставляет предположить, что применение такого вундерваффе может быть лишь очень нишевым.
По некоторым данным, мощные боевые лазеры, разрабатывавшиеся в СССР в восьмидесятые годы прошлого века, не пошли в серию именно из-за тех, что их не смогли оснастить адекватными блоками питания. В то время американцы анонсировали свою Стратегическую оборонную инициативу (СОИ), известную как программу «Звездных войн». С фантастическим блокбастером ее роднят боевые действия в космосе, широкое применение лазеров и, собственно, – фантастичность. Каких-либо заметных технологических результатов она не дала, хотя говорят, что внесла свой вклад в развал СССР, провоцируя очередной виток гонки вооружений.
Сейчас иногда в разных странах мира представляют очередной проект боевого лазера с мощностью в пределах 10-15 кВт. Во всех случаях можно говорить разве что о некоторых экспериментальных конструкциях, которые вряд ли появятся в нынешнем виде на поле боя. Впрочем, готовое к употреблению лазерное оружие уже существует. Просто его разработчики ориентировались на те области, где для боевого применения лазера очень большая мощность не требуется.
В пределах возможного
Если для того чтобы сбить лазером ракету, нужен агрегат размером не меньше танка, то ослепить противника или нанести ему заметные ожоги может аппарат, по весу и размерам близкий к обычному ружью. Британцы применяли такое устройство под названием Dazzler еще в 1982 году, во время войны за Фолклендские острова. Аналогичную по назначению лазерную винтовку PHASR разработало и Минобороны США. Что-то похожее на вооружении есть и у Китая. Собственно, некоторые историки считают, что и зеркала Архимеда не жгли корабли римлян, а лишь ослепляли экипаж, чтобы удобнее было убивать врагов любым другим способом.
Но реальное масштабное применение лазеров в военном деле касается не их разрушительных возможностей. Системы лазерной наводки, позволявшие точнее сбрасывать бомбы и запускать ракеты, появились уже через несколько лет после изобретения лазера и сразу продемонстрировали свою эффективность. Лазерным прицелом сегодня оборудованы даже игрушечные пистолеты – настолько он доступен.
Также в интернете можно найти немало инструкций, как сделать домашний боевой лазер из полупроводникового лазера, извлеченного по поводу CD или DVD-диска. Таким лазером можно поджечь клочок ваты или пробить воздушный шарик. И не дай бог – навести его кому-то на глаза.
И все же, несмотря на свою относительную доступность, лазер, совершивший настоящую революцию в медицине, информационных технологиях, обработке материалов, — все еще не может разрезать пополам танки, взрывать расположенные за сотни километров предприятия и эффективно уничтожать людей. И это скорее хорошо.
Читайте также:
В Южной Корее запустили самый мощный в мире лазер
Как долететь до Марса за 45 дней? Нужно всего лишь «оседлать» лазер
