В создании боевого лазерного оружия Китай опередил многие страны
Председатель КНР Си Цзиньпин на встрече с делегатами НОАК во время последней сессии Всекитайского собрания народных представителей (ВСНП) потребовал внедрять научные открытия и инновационные технологии в армии. Товарищ Си отметил, что это ключ к модернизации вооруженных сил. Китайский лидер обсудил с военными пути достижения целей, установленных в области государственной обороны и армейского строительства, и реализацию 13-го пятилетнего плана развития вооруженных сил.
Можно с уверенностью сказать, что лазерное оружие (ЛО) стоит в повестке дня Китая. Китайские ученые и технологи думали и работали над проблемой ЛО с давних пор. Начиная с 70-х годов промышленность и военные заложили основу для серьезного выяснения, как достичь практических уровней мощности, как управлять лучом и как доставлять лазерное излучение на значительные расстояния. Минобороны КНР официально признало лазеры вероятным оружием будущего еще в прошлом веке, положив начало исследованиям и разработкам. КНР вслед за США, Японией, Германией, Францией и Англией планирует оснастить истребительную авиацию страны легким и компактным ЛО.
Об этом на официальном сайте закупок вооружений для Народно-освободительной армии Китая (НОАК) были размещены два объявления о тендерах на создание соответствующего оборудования и программного обеспечения. По условиям первого тендера претенденты на получение контракта должны разработать подвесной авиационный контейнер для ЛО. Второй тендер включал требования к созданию программного обеспечения для управления этим ЛО. Боевой лазер должен не только защищать самолеты ВВС НОАК от ракет противника, но и поражать различные цели, включая авиацию, наземные и надводные цели.
Китайские военные планируют получить универсальный лазерный модуль, который в дальнейшем сможет стать тактическим ЛО морского, наземного и авиационного базирования. Воздушное ЛО сможет перехватывать приближающиеся ракеты и сбивать вражеские самолеты. Значительное преимущество ЛО перед ракетами и огнестрельным оружием делает его незаменимым инструментом для воздушного противостояния. Авиационное ЛО сможет обеспечить не только защиту от ракетных ударов с земли и с воздуха, но и превосходство китайской авиации в небе.
Лазеры Поднебесной
Последние несколько лет в КНР весьма активно занимались разработками ЛО. На выставке Airshow China 2018 в Чжухае Китайская аэрокосмическая научно-техническая корпорация (CASIC) продемонстрировала самоходную лазерную боевую установку LW-30, предназначенную для защиты объектов от беспилотных летательных аппаратов, легких самолетов и вертолетов. Установленный на LW-30 лазер мощностью 30 киловатт способен поражать в функциональном режиме цели на дальности до 25 километров. Установка уже принята на вооружение НОАК.
“Оборонная промышленность Китая, как и промышленность других стран, обеспечивает значительную долю НИОКР и применений лазерных технологий”
В то же время центральное телевидение Китая показало и новую разработку – мобильную установку ЛО. Подробности о предназначении и технические параметры новой разработки не разглашаются, хотя из ссылки на местный источник становится понятно, что система предназначена для мгновенного уничтожения целей вблизи береговой линии, а основными целями станут небольшие лодки и дроны. «При установке на самолетах данное ЛО потенциально может защитить от возможных ракетных атак и доминировать в ближнем бою», – говорится в сообщении Global Times. Китайские СМИ отметили, что созданный модуль ЛО является тактическим. Если бы это был лазерный целеуказатель для наведения умных бомб, то его бы так и назвали – модуль лазерного наведения на цель. В программе телевидения Китая совсем недавно также утверждалось, что уже разработан прототип 100-киловаттного авиационного ЛО. В нем указывалось на документ под названием «Исследование накопления энергии и источника питания для бортового ЛО», подготовленный государственным институтом производственных технологий AVIC и Военным представительством специального оборудования ракетных сил НОАК.
Здесь важно отметить, что и другие страны работают над проблемой создания ЛО. Так, Россия недавно заявила, что истребитель следующего поколения может быть вооружен комплексом ЛО, а объявленный США проект под названием Self-protection High Energy Laser Demonstrator будет состоять из лазера, блока питания и охлаждения и системы управления лучом для фокусировки комплекса ЛО на цели.
В феврале на выставке International Defense Exhibition and Conference в Объединенных Арабских Эмиратах Китай продемонстрировал свой лазерный комплекс Silent Hunter, способный на расстоянии в одну милю выводить из строя двигатели машин мощностью до 70 киловатт. Эта информация вызывает резонный вопрос, что есть в арсенале Китая в сфере ЛО, если такие комплексы они открыто показывают на международных выставках? Для сравнения: действующий комплекс ЛО на американском корабле USS Ponce обладает мощностью 33 киловатта.
Ранее КНР представила на выставке в ЮАР еще один наземный мобильный комплекс Low Altitude Guard II на базе обычного военного грузовика и с лазерной установкой мощностью 30 киловатт для поражения беспилотников и вертолетов. С недавних пор в зарубежных и российских СМИ снова стал цитироваться материал из журнала Chinese Optics, где ведущие китайские ученые в области военных лазеров предлагали к 2023 году доставить на орбиту пятитонный химический лазер, который выводил бы из строя спутники США. Эти же ученые рассказали, что еще в 2005 году Китай провел успешные испытания по выведению из строя орбитальных спутников собственного производства с помощью наземного лазера мощностью до 100 киловатт.
Для армии Китая лазеры воздушного базирования – это больше, чем потенциально полезное оружие уничтожения вражеских ЛА или защиты своих самолетов от зенитных ракет. ЛО также может быть ключевым компонентом защиты от баллистических ракет. Китайские СМИ признают сложность создания воздушных комплексов ЛО. «Этот вид оружия еще не получил широкого распространения из-за остающихся технических трудностей, включая проблемы с источниками питания и недостаточной выходной мощности самих лазеров в силу больших весов и габаритов».
Отзвуки звездных войн
vpk-news.ru
Ярким примером того, как не нужно разрабатывать бортовой лазер, для Китая является испытательный стенд для бортовых лазеров YAL Агентства по противоракетной обороне США. Эта амбициозная попытка превратить авиалайнер «Боинг-747» в летающее ЛО закончилась крахом. Вооруженный гигантским химическим лазером, работающим на экологически опасном рабочем теле, YAL предназначался для уничтожения баллистических ракет. Однако это оказалось настолько дорого, а тактические дальности настолько малыми, что тогдашний министр обороны Роберт Гейтс отказался от проекта в 2009 году. Однако концепция YAL восходит к 80-м годам и грандиозным идеям, таким как проект противоракетной обороны Рональда Рейгана «Звездные войны». Сегодняшнее внимание военных Китая сосредоточено на более компактном и практичном ЛО, которое может быть установлено на наземном или морском транспортном средстве, а также на самолетной подвеске. Тактическое ЛО воздушного базирования на основе современной твердотельной технологии, по мнению китайских военных, приближается к своему конечному разумному виду.
Сегодня руководители ВС НОАК начинают активно выяснять, как интегрировать лазерные комплексы в существующие системы оружия. Несмотря на то, что лазеры существуют почти так же долго, как и сама ракетная техника, современным вооруженным силам требуется достаточное время, чтобы эффективно развернуть ЛО. Проблема в прежние годы заключалась в том, что эти лазерные комплексы были громоздкими и тяжелыми. Они были слишком велики, чтобы их можно было эффективно использовать в тактических целях, или на грузовике, или в самолете, или даже на корабле, не занимая при этом большие пространства носителя. Естественно, существуют некоторые ограничения относительно того, как система работает на конкретном средстве доставки. Не все носители могут поддерживать системы класса 100–150 киловатт. Поскольку твердотельные лазеры питаются электроэнергией, они работают достаточно долго, пока энергия не закончится. Твердотельные лазеры в идеале противостоят быстро движущимся целям с высокой точностью и предлагают необходимую вариативность, которую можно использовать для различных видов воздействий – от простого наблюдения за целями до нанесения им серьезных или неприемлемых повреждений.
От монстров к компактности
Современные новые угрозы делают высокоэнергетические комплексы ЛО более практичными, чем они были раньше во времена создания лазерных монстров на газодинамической, электроразрядной, химической и щелочной паровой основах. Сегодня МО Китая, как и военные других продвинутых стран, заказывают системы высокоэнергетического ЛО для полевых испытаний, чтобы определять наиболее эффективные конструкции комплексов и способы защиты от высокотехнологичных вражеских объектов военной техники (ОВТ). Современные твердотельные комплексы ЛО должны уметь отслеживать цель, поражать ее и оказывать на нее смертельное воздействие, чтобы полностью нейтрализовать. Сами системы не имеют тактически значимого размера, веса и мощности. Ранее эти системы нельзя было эффективно интегрировать с существующими видами оружия. Но изменились три важные составляющие комплексов ЛО. Во-первых, развитие волоконной и дисковой лазерных технологий позволило системам быть наиболее эффективными при преобразовании электроэнергии в мощный луч, что означает – вес и габариты систем электроснабжения и систем теплообмена сведены к минимуму, поскольку эффективность высока. Во-вторых, луч стал более качественным с точки зрения однородности по сечению пучка и его расходимости. В-третьих, коммерческая промышленная база теперь становится гораздо дешевле и способна быстрее обеспечить многие из базовых компонентов комплексов ЛО. Китай, как и большинство стран, владеющих лазерными технологиями, разрабатывает идеологию комбинирования выходной мощности большого количества отдельных лазеров вместо того, чтобы пытаться создать единый луч большего размера. Однако этот подход годится для создания современных тактических комплексов ЛО с выходной мощностью в пределах 500 киловатт, что определяется физико-технической ограниченностью используемой технологии.
Влияние рынка на развитие технологий ЛО КНР
Коммерческие лазерные технологии значительно повлияли на развитие и мощное ускорение технологии ЛО военного предназначения. Волоконная оптика стала широко использоваться в коммуникационных целях, а широкий спектр станков на основе волоконных лазеров позволил производить промышленную резку, сварку и сверление гораздо более эффективно. Для создания смартфонов и других небольших электронных устройств требовалось очень высокое качество волоконных «скальпелей», позволяющих сфокусировать лазерный луч очень точно и в предельно малые размеры.
Разработка волоконных лазеров для целей обороны привела в свою очередь к разработке идеи объединения излучения отдельных волоконных лазеров друг с другом с помощью высокоэффективных спектральных элементов. Наряду со способностью фокусировать луч на цели ЛО должно обеспечивать и распространение излучения на большие расстояния. Поэтому создание оптических телескопов на основе карбида кремния не только для лазерной физики следует считать еще одним положительным выходом технологии ЛО.
Развитие технологии получения высококачественного волокна в коммуникационных целях имело значение для широкого спектра технологий. Изготовление большой номенклатуры волокна, чистота материала, техника легирования волокна редкоземельными элементами, создание волноводов и возможность вытягивать волокна больших размеров и высокого качества – все это было успешно разработано промышленностью развитых стран, а значит, и Китая, явившегося миру в виде огромной технологической площадки с дешевой рабочей силой. Технология производства полупроводниковых линеек и матриц лазерных диодов для накачки лазеров также является сутью военных лазеров. Что касается промышленной лазерной резки и сварки, то в этих лазерных приложениях используются высокоэффективные электрические схемы, схемы переключения мощности и само волокно, которое способно выдерживать высокую плотность мощности.
Что касается сопровождения целей с помощью ЛО, то здесь требуется быстрая и одновременная обработка видеоинформации с нескольких высокоскоростных камер. Технология, обеспечивающая такую обработку, основана на разработках, широко применяющихся в индустрии видеоигр. Используя все эти высокоскоростные игровые процессоры, способные обрабатывать огромные объемы входящих данных и выполнять необходимую визуализацию, становится возможным запускать разрабатываемые алгоритмы и в интересах создания действительно эффективных комплексов ЛО. Вместе с этим наблюдается и сильное обратное влияние на индустрию ЛО. Игровое развитие искусственного интеллекта (ИИ) и технологий машинного обучения, которые уже сегодня помогают в развитии алгоритмов поиска цели, значительно совершенствуют и собственно процедуру прицеливания. Одновременно с этим быстрому развитию высокоэнергетического ЛО может принести пользу и современный рынок электромобилей. Общими для ЛО и технологий электромобилестроения являются процессы накопления энергии при высокой мощности, процессы управления температурным режимом элементов схемы, важная способность эффективно передавать высокую мощность в излучатель, а значит, и технологии кабелей и электрических соединений, схемы переключения и другие технологии перераспределения энергии в двигателе. С другой стороны, лазеры широко применяются и во многих отраслях промышленности, причем их рынок охватывает оборонный, промышленный и медицинский секторы. Газовые, классические твердотельные, электроразрядные и эксимерные лазеры используются в основных отраслях промышленности, таких как обработка материалов и автомобилестроение. В настоящее время лазеры существенно меньшей мощности играют все более важную роль в разработке многих новых технологий, включая наведение боеприпасов на цели, связь, хирургические и диагностические применения. Таким образом, этот быстро расширяющийся рынок для Китая представляется не только очень важным фундаментом для экономического процветания, но и фактором быстрого роста оборонных технологий, в частности совершенствования ЛО.
Что нас ждет завтра?
Последнее время в мире ведется много разговоров о необходимости дальнейшего увеличения выходной мощности комплексов ЛО. Существующий уровень мощности компактных и легких твердотельных лазерных комплексов на волокне не превышает 300 киловатт. Принципиальный конкурент «волоконнику» – дисковый лазер, единичный модуль которого уже достиг уровня выходной мощности 50–75 киловатт. В Китае обе эти конструкции лазера активно развиваются, как и их элементная база. КНР давно уже стала поставщиком на мировой рынок широкого спектра компонентов твердотельных лазерных систем и не только. Китайские ученые и технологи хорошо понимают, что будущее за компактными, легкими и надежными твердотельными системами для развития нового класса технологий и создания всей линейки тактических и стратегических комплексов ЛО. По мере нарастания выходной мощности такого оборудования в мире торговля комплексами ЛО меньшей мощности по аналогии со станками лазерной металлообработки будет становиться все более возможной и экономически эффективной. Поэтому следует ожидать дальнейшего роста выходной мощности производимых в Китае технологического лазерного оборудования и комплексов ЛО, насыщенных ультрасовременными системами ИИ, управляющими ими.
Pынок высокоэнергетических лазеров
Мировой рынок высокоэнергетических лазеров согласно SIPRI к 2026 году достигнет 14,74 миллиарда долларов, что в среднем составит 12,4 процента роста с 2021 по 2026 год. Эта отрасль является одной из наиболее пострадавших от пандемии COVID-19. Сегодня рынок снова начал восстанавливаться после соответствующего увеличения спроса на лазерные комплексы ЛО и лазерное технологическое оборудование:
- высокоэнергетические лазеры сыграли решающую роль в современном обществе с увеличением числа применений в производстве, связи и обороне. Благодаря растущему оборонному бюджету и исследовательским грантам военные, включая и Китай, внедряют лазерное оборудование на основе высоких энергий и инвестируют значительные средства в исследования и разработки. Например, в мае 2021 года армия США начала испытания прототипа ЛО для противовоздушной обороны ближнего действия, данный образец представляет собой ЛО мощностью 50 киловатт, подключенное к транспортному средству Stryker A1, которое может обнаруживать, фиксировать, отслеживать и уничтожать воздушные угрозы;
- страны с большими военными расходами заинтересованы в разработке и внедрении лазерных технологий в рамках своих возможностей. По данным Stockholm International Peace Research Institute (SIPRI since 1966 provides data, analysis and recommendations for armed conflict, military expenditure and arms trade as well as disarmament and arms control), глобальные расходы на оборону достигли рекордного уровня – 1,98 триллиона долларов в 2020-м, увеличившись на 2,6 процента по сравнению с предыдущим годом. Ожидается, что оборонные разработки, включая лазерные, проложат путь к новым технологиям и модернизации. Оборонная промышленность Китая, как и промышленность других стран, обеспечивает значительную долю НИОКР и применений лазерных технологий;
- с распространением беспилотных летательных аппаратов в оборонном секторе возрос спрос на решения, которые могут отслеживать и уничтожать их. Например, в марте 2021 года европейский производитель ракет MBDA (UK) и фирма CILAS (France) договорились о сотрудничестве со специалистом по радиоэлектронной борьбе и разведке для изучения возможностей совместной разработки систем высокоэнергетического ЛО для уничтожения дронов. Высока вероятность того, что в ближайшие годы число таких объединений в военной сфере будет возрастать;
- ожидается, что применение высокоэнергетических лазеров в составе систем ПРО расширится, в том числе и в Китае, по мере того как крупные мировые оборонные гиганты будут все активнее внедрять эти решения и проявлять интерес к разработке таких решений. Например, в марте 2021 года МО Израиля проявило интерес, запросив у США финансирование и экспертные знания для своих лазеров противовоздушной и противоракетной обороны. Нынешние прототипы ЛО Израиля достигли выходного излучения почти в 100 киловатт, в то время как Соединенные Штаты уже имеют опытные образцы ЛО мощностью 300 киловатт, способного уничтожать крылатые ракеты;
- спрос на системы ЛО в военно-морских силах по всему миру растет быстрыми темпами для борьбы с воздушными угрозами, такими как ракеты и беспилотные летательные аппараты. ЛО доказало свою эффективность против ракет и используется в качестве первой линии сети безопасности ОВТ. Так, например, высокоэнергетический комплекс ЛО со встроенной системой ослепления и системой наблюдения (HELIOS Lockheed Martin) планируется разместить на борту эсминца DDG рейса IIA Arleigh Burke в 2021 году. ВМС США официально приняли комплекс ЛО в боевую систему Aegis;
- кроме того, ЛО тестируется на способность выводить из строя беспилотные летательные аппараты путем интеграции такого оружия на борту военно-морских судов. Например, в мае 2020 года USS Portland успешно вывел из строя неуправляемый летательный аппарат во время испытания новой системы высокоэнергетического ЛО. Компания Northrop Grumman разработала систему, и испытание было проведено после инцидента с китайским эсминцем, где патрульный самолет ВМС США P-8A Poseidon выстрелил из лазера оружейного класса.
Китай входит в число стран, которые намерены бороться за свою безопасность, а значит, и за паритет в области создания современного ЛО.
Виктор Аполлонов, академик, заведующий отделом Мощные лазеры Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН
Газета "Военно-промышленный курьер", опубликовано в выпуске № 39 (902) за 12 октября 2021 года
