Site map 1Site map 2Site map 3Site map 4Site map 5Site map 6Site map 7Site map 8Site map 9Site map 10Site map 11Site map 12Site map 13Site map 14Site map 15Site map 16Site map 17Site map 18Site map 19Site map 20Site map 21Site map 22Site map 23Site map 24Site map 25Site map 26Site map 27Site map 28Site map 29Site map 30Site map 31Site map 32Site map 33Site map 34Site map 35Site map 36Site map 37Site map 38Site map 39Site map 40Site map 41Site map 42Site map 43Site map 44Site map 45Site map 46Site map 47Site map 48Site map 49Site map 50Site map 51Site map 52Site map 53Site map 54Site map 55Site map 56Site map 57Site map 58Site map 59Site map 60Site map 61Site map 62Site map 63Site map 64Site map 65Site map 66Site map 67Site map 68Site map 69Site map 70Site map 71Site map 72Site map 73Site map 74Site map 75Site map 76Site map 77Site map 78Site map 79Site map 80Site map 81Site map 82Site map 83Site map 84Site map 85Site map 86Site map 87Site map 88Site map 89Site map 90Site map 91Site map 92Site map 93Site map 94Site map 95Site map 96Site map 97Site map 98Site map 99Site map 100Site map 101Site map 102Site map 103Site map 104Site map 105Site map 106Site map 107Site map 108Site map 109Site map 110Site map 111Site map 112Site map 113Site map 114Site map 115Site map 116Site map 117Site map 118Site map 119Site map 120Site map 121Site map 122Site map 123Site map 124Site map 125Site map 126Site map 127Site map 128Site map 129Site map 130Site map 131Site map 132Site map 133Site map 134Site map 135Site map 136Site map 137Site map 138Site map 139Site map 140Site map 141Site map 142Site map 143Site map 144Site map 145Site map 146Site map 147Site map 148Site map 149Site map 150Site map 151Site map 152Site map 153Site map 154Site map 155Site map 156Site map 157Site map 158Site map 159Site map 160Site map 161Site map 162Site map 163Site map 164Site map 165Site map 166Site map 167Site map 168Site map 169Site map 170Site map 171Site map 172Site map 173Site map 174Site map 175Site map 176Site map 177Site map 178Site map 179Site map 180Site map 181Site map 182Site map 183Site map 184Site map 185Site map 186Site map 187Site map 188Site map 189Site map 190Site map 191Site map 192Site map 193Site map 194Site map 195Site map 196Site map 197Site map 198Site map 199Site map 200Site map 201Site map 202Site map 203Site map 204Site map 205Site map 206Site map 207Site map 208Site map 209Site map 210Site map 211Site map 212Site map 213Site map 214Site map 215Site map 216Site map 217Site map 218Site map 219Site map 220Site map 221Site map 222Site map 223Site map 224Site map 225Site map 226Site map 227Site map 228Site map 229Site map 230Site map 231Site map 232Site map 233Site map 234Site map 235Site map 236Site map 237Site map 238Site map 239Site map 240Site map 241Site map 242Site map 243Site map 244Site map 245Site map 246Site map 247Site map 248Site map 249Site map 250Site map 251Site map 252Site map 253Site map 254Site map 255Site map 256Site map 257Site map 258Site map 259Site map 260Site map 261Site map 262Site map 263Site map 264Site map 265Site map 266Site map 267Site map 268Site map 269Site map 270Site map 271Site map 272Site map 273Site map 274Site map 275Site map 276Site map 277Site map 278Site map 279Site map 280Site map 281Site map 282Site map 283Site map 284Site map 285Site map 286Site map 287Site map 288Site map 289Site map 290Site map 291Site map 292Site map 293Site map 294Site map 295Site map 296Site map 297Site map 298Site map 299Site map 300Site map 301Site map 302Site map 303Site map 304Site map 305Site map 306Site map 307Site map 308Site map 309Site map 310Site map 311Site map 312Site map 313Site map 314Site map 315Site map 316Site map 317Site map 318Site map 319Site map 320Site map 321Site map 322Site map 323Site map 324Site map 325Site map 326Site map 327Site map 328Site map 329Site map 330Site map 331Site map 332Site map 333Site map 334Site map 335Site map 336Site map 337Site map 338Site map 339Site map 340Site map 341Site map 342Site map 343Site map 344Site map 345Site map 346Site map 347Site map 348Site map 349Site map 350Site map 351Site map 352Site map 353Site map 354Site map 355Site map 356Site map 357Site map 358Site map 359Site map 360Site map 361Site map 362Site map 363Site map 364Site map 365Site map 366Site map 367Site map 368Site map 369Site map 370Site map 371
english


 
 

О нас | О проекте | Как вступить в проект? | Подписка

 

Разделы сайта

Новости Армии


Вооружение

Поиск
в новостях:  
в статьях:  
в оружии и гр. тех.:  
в видео:  
в фото:  
в файлах:  
Реклама
Телескоп NexStar 130 SLT: http://planetarium.ru/product/teleskop-celestron-nexstar-130-slt/

Стратегия
Отправить другу

Лазеры стремятся в высоту

В ответ на вопрос: "С помощью чего можно тушить пожары?" - абсолютное большинство землян вряд ли назовет лазер. Люди уверены в том, что лазер имеет как раз противоположное назначение. И тем не менее, одна из возможных гражданских областей применения лазера - тушение пожаров на газовых месторождениях. Лазерная система передачи энергии (ЛСПЭ), размещенная на мобильных транспортных средствах, лазерным лучом пережигает газовыводящую трубу и опоры вышки, что дает возможность буксирования конструкции из очага пожара и применения огнегасящих средств.

Именно такая система была создана по заказу ОАО "Газпром" кооперацией предприятий: ГНЦ ТРИНИТИ (головной исполнитель), НИИЭФА им. Д.В. Ефремова и ОАО "НПО "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина" (разработчик средств формирования и управления лазерным лучом). Диаметр главного зеркала выходного телескопа такой ЛСПЭ - 80 см.

Примером лазера для системы подобного класса является газодинамический СО2-лазер на жидких компонентах, разработанный в дочернем предприятии НПО "Алмаз". На представлен сверхзвуковой диффузор этого лазера.

Лазерные системы передачи энергии (ЛСПЭ) являются весьма перспективными для решения различных задач.

Мобильная ЛСПЭЧто же такое ЛСПЭ? Это сложный комплекс аппаратуры для генерации, формирования в узконаправленный пучок и высокоточной, адресной передачи энергии лазерного излучения на заданный элемент удаленного объекта.

Лазер со средней по времени выходной мощностью излучения от нескольких десятков кВт до нескольких МВт считается мощным. СО2-лазеры, СО-лазеры, HF-/DF-лазеры, кислородно-йодные и некоторые другие мощные лазеры к настоящему времени уже создавались и испытывались.

ЛСПЭ с лазером большой мощности может иметь наземное, морское, воздушное (на самолете или аэростате) либо космическое базирование. В зависимости от целевого назначения и вида базирования система может обеспечивать передачу энергии на дальность от сотен метров до нескольких десятков тысяч километров.

Следует заметить, что ЛСПЭ традиционно относят к системам "на новых физических принципах". При этом нельзя забывать, что еще в 1964 г. выдающиеся ученые А.М. Прохоров, Н.Г. Басов (СССР) и Ч.Таунс (США) стали лауреатами Нобелевской премии за открытие лазеров.

Воздействие луча Мобильной ЛСПЭ на образец через пламяБолее правильным применительно к ЛСПЭ является термин "система направленной энергии" (Directed Energy System). Именно он принят на Западе.

ЛСПЭ имеет в своем составе: мощный лазер; систему формирования излучения; систему углового наведения излучения; пассивную, активную, либо пассивно-активную информационно-прицельную систему; систему автоматического управления. Излучение из мощного лазера направляется в систему формирования, где приобретает вид узконаправленного пучка, и фокусируется на дальность объекта.

Система углового наведения излучения обеспечивает поворот пучка излучения, наведение и удержание его на заданной области поверхности движущегося объекта, на который осуществляется передача энергии. Для этого система углового наведения получает от информационно-прицельной системы в реальном масштабе времени необходимые данные о типе объекта, его координатах, ориентации и движении. Управление всеми средствами ЛСПЭ, в том числе включением и выключением мощного лазера, осуществляет система автоматического управления.

Конструктивно выходные элементы системы формирования, управляющие элементы системы углового наведения и приемо-передающие элементы информационно-прицельной системы, как правило, объединяются в передающий канал.

Создание и испытания ЛСПЭ требуют специальных измерительных средств. Примером оригинального измерительного средства является буксируемый вертолетом контейнер-мишень с измерительной матрицей. Излучение лазера ориентируется на движущийся контейнер-мишень и наводится на центр измерительной матрицы, с которой сигналы по телеметрии передаются на землю.

Образец газовыводящей трубы со следами надрезов лучом ЛСПЭЛСПЭ, как и любому другому классу сложных технических систем, присущи как достоинства, так и недостатки. Благодаря главному достоинству - практически мгновенной доставке световой энергии к удаленному объекту - становится возможным решение задач, которые не могут в принципе решаться традиционными методами (из-за временных ограничений). Очевидно, что оно становится все весомее по мере увеличения потребной дальности передачи энергии.

Другим важным достоинством ЛСПЭ является относительно низкая стоимость и возможность многократного повторения цикла передачи энергии. Дело в том, что во время такого цикла происходит расходование только сравнительно дешевых компонентов для работы лазера, а основные средства (лазер, средства формирования и наведения мощного луча) остаются практически неизменными. Реализация достаточно большого числа циклов передачи энергии определяет низкую стоимость передачи энергии. Относительная дешевизна расходуемых компонентов для работы лазера делает ЛСПЭ весьма гибкими к модернизации и улучшению характеристик.

Выходной телескоп Мобильной ЛСПЭВместе с тем, ЛСПЭ присущи существенные принципиальные ограничения. Плотность мощности излучения на удаленном объекте убывает в обратно квадратической зависимости по мере роста дальности. Второе принципиальное ограничение - физический предел уменьшения угловой направленности излучения (т.н. дифракционный предел): угловая расходимость излучения (угол, заключающий половину мощности излучения) не может быть меньше величины, равной отношению длины волны излучения к диаметру выходной апертуры (выходного зеркала) ЛСПЭ. Дифракционный предел недостижим из-за технологических ограничений, поэтому реальные величины угловой расходимости будут хуже дифракционного предела.

Для увеличения дальности передачи энергии ЛСПЭ используются лазеры с более короткой длиной волны, большим диаметром выходного телескопа и большей выходной мощностью. При этом следует понимать, что одновременно требуется компенсировать влияние негативных факторов, искажающих волновой фронт излучения. Их проявление увеличивается по мере повышения мощности и угловой концентрации энергии пучка.

Другим принципиальным ограничением является негативное влияние атмосферы и погодных условий на транспортировку энергии за счет ослабления и искажения пучка излучения. Это проявление усиливается с дальностью транспортировки излучения.

Следует заметить, что передавать энергию принципиально возможно не только с помощью света, но, например, с помощью радиоволн, которые так же, как и световые волны, относятся к электромагнитному излучению и способны переносить энергию. Радиоволны, в целом, в меньшей степени подвержены ослабляющему влиянию атмосферы и облачности. Однако главное ограничение - дифракционный предел - остается.

Сравним возможности передачи энергии в сантиметровом радиодиапазоне и оптическом инфракрасном диапазоне (длина волны - мкм). При прочих равных условиях и одинаковом размере передающей апертуры дифракционный предел для радиоволн будет на четыре порядка выше, чем для инфракрасного излучения. Это означает, что при прочих равных условиях система направленной энергии, использующая радиоволны, сможет обеспечить плотность энергии на объекте в сто миллионов раз меньшую, чем ЛСПЭ, использующая инфракрасное излучение.

Возможности ЛСПЭ в значительной мере определяются видом базирования. Универсального вывода о преимуществах того или иного вида размещения дать нельзя, поскольку они зависят от назначения системы и других сопутствующих факторов. Рассмотрим их применительно к ЛСПЭ с большой дальностью действия.

Сверхзвуковой диффузор С02 лазераПроцесс передачи энергии при наземном расположении лазерной системы очень зависит от состояния атмосферы, от погодных условий. Поэтому создание ЛСПЭ большой дальности действия такого вида размещения сопряжено с многими проблемами. Вместе с тем, для стран, желающих развивать национальные школы разработки ЛСПЭ и необходимых технологий, такое размещение экономически целесообразно с точки зрения организации исследовательских и демонстрационных экспериментов.

Идеальные условия для распространения излучения на большие дальности предоставляет космическое пространство. Поэтому ЛСПЭ космического базирования будут иметь большие перспективы. Однако их создание весьма сложно - в силу трудоемкости и дороговизны вывода ЛСПЭ на орбиту, проведения их испытаний и отработки в космосе. Недаром до настоящего времени в США не проведено ни одного натурного эксперимента в космосе по демонстрации возможностей космических ЛСПЭ. Полагаю, что создание и развертывание ЛСПЭ такого размещения вряд ли можно ожидать в ближайшие десятилетия.

Наиболее перспективно создание ЛСПЭ воздушного (авиационного) базирования. С подъемом на высоту свыше 10-12 км, прекращается влияние на передачу энергии лазерного излучения облачности, осадков и других явлений низких слоев атмосферы. Необходимость учета при создании авиационных ЛСПЭ массо-габаритных ограничений и весьма жестких возмущающих факторов делает технологии создания авиационных ЛСПЭ универсальными с точки зрения применения для других видов базирования. При этом авиационное размещение, по сравнению с космическим, обеспечивает возможность доработки и ремонта, что чрезвычайно важно на стадии натурной отработки. В связи с этим, авиационные ЛСПЭ должны стать трамплином для создания космических лазерных систем.

Структура ЛСПЭВ настоящее время ЛСПЭ активно развиваются за границей. Работы в области создания ЛСПЭ и элементной базы для них имеют широкомасштабный характер в США.

Наиболее важным для американцев является проект создания авиационной ЛСПЭ, использующей иодно-кислородный непрерывный химический лазер и размещаемой на самолете Боинг 747-400 (рисунок в заставке). Она предназначена для передачи энергии на расстояние в несколько сотен километров. Такая система, судя по всему, будет иметь возможность осуществлять передачу энергии на объекты, находящиеся как в атмосфере, так и на низкоорбитальные ИСЗ.

Несмотря на дороговизну, этот проект имеет явный приоритет в финансировании работ по созданию ЛСПЭ. В настоящее время ведутся испытания лазера и средств управления лучом. Комплексные натурные испытания ЛСПЭ намечено начать с 2003 г.

Контейнер-мишень с измерительной матрицейИзвестен также проект американо-израильской наземной лазерной системы для передачи энергии на относительно небольшие дальности. На фотограмме (рис.8) представлен ее крупногабаритный выходной поворотный телескоп, с помощью которого осуществляется фокусировка и угловое наведение мощного лазерного луча на движущийся объект. К настоящему времени выполнено значительное количество успешных натурных экспериментов; динамика одного из них показана на фотограмме.

Представляется интересным проект по исследованию возможности создания ЛСПЭ для разгона малоразмерных объектов. Результаты этого проекта могут иметь важное значение для решения задач энергетического управления объектами на большом расстоянии, например, для корректировки орбит ИСЗ.

В последние несколько лет США и другие западные страны открыто пропагандируют и рекламируют работы, связанные с созданием ЛСПЭ. В 1997 г. в США вышла в свет книга "Авиационный лазер" (R.W.Duffner. Airborne laser), в которой подробно изложена история создания первой американской летающей лаборатории с ЛСПЭ на основе мощного газодинамического СО2-лазера. На международной конференции "Лазеры-2000" (г. Альбукерке, шт. Нью-Мексико, США) были сделаны доклады по авиационной ЛСПЭ и по бортовому лазеру для нее. В Великобритании ежегодно проходят международные конференции "Системы направленной энергии". Вместе с тем, ключевые технологии, "ноу-хау", отдельные тактико-технические характеристики и некоторая другая информация являются закрытой областью, весьма строго охраняемой от посторонних.

Фотограмма натурального эксперимента с применением американо-израильской ЛСПЭВ заключение следует подчеркнуть, что роль лазерных систем существенно возросла в последние годы. Страны, где разработка современных лазерных технологий и создание образцов перспективных ЛСПЭ принадлежат к приоритетным направлениям науки и техники, уже в недалеком будущем получат ощутимые преимущества в мировом сообществе.

Показать источник
Автор: Александр Игнатьев, главный конструктор - начальник СКБ лазерных технологий ОАО "НПО Алмаз" имени академика А.А. Расплетина", доктор технических наук"
Просмотров: 940

Комментарии к статье (0)

В представленой статье изложена точка зрения автора, ее написавшего, и не имеет никакого прямого отношения к точке зрения ведущего раздела. Данная информация представлена как исторические материалы. Мы не несем ответственность за поступки посетителей сайта после прочтения статьи. Данная статья получена из открытых источников и опубликована в информационных целях. В случае неосознанного нарушения авторских прав информация будет убрана после получения соответсвующей просьбы от авторов или издателей в письменном виде.

e-mail друга: Ваше имя:


< 2017 Сегодня Янв >
ПнВтСрЧтПтСбВс
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031     
Сотрудничество
Реклама на сайте
Мы поддерживаем:

главный сайт ВМФ

Реклама