Onderzoeksprogramma van hoogenergetische lasers in het belang van raketverdediging / wetenschappelijk en experimenteel complex. Het idee om een hoogenergetische laser te gebruiken om ballistische raketten in de laatste fase van kernkoppen te vernietigen, werd in 1964 geformuleerd door NG Basov en ON Krokhin (FIAN MI. PN Lebedeva). In het najaar van 1965 stuurden N. G. Basov, wetenschappelijk directeur van VNIIEF Yu. B. Khariton, adjunct-directeur van de Indiase overheid voor wetenschappelijk werk EN Tsarevsky en hoofdontwerper van Vympel-ontwerpbureau G. V. Kisunko een nota naar het Centraal Comité van de CPSU, dat sprak over de fundamentele mogelijkheid om kernkoppen van ballistische raketten met laserstraling te raken en stelde voor een geschikt experimenteel programma in te zetten. Het voorstel werd goedgekeurd door het Centraal Comité van de CPSU en het werkprogramma voor de oprichting van een laserafvuureenheid voor raketverdedigingstaken, gezamenlijk voorbereid door OKB Vympel, FIAN en VNIIEF, werd goedgekeurd door een regeringsbesluit in 1966.
De voorstellen waren gebaseerd op de LPI-studie van hoogenergetische fotodissociatielasers (PDL's) op basis van organische jodiden en het voorstel van VNIIEF over het "pompen" van PDL's "door het licht van een sterke schokgolf gecreëerd in een inert gas door een explosie." Ook het Rijks Optisch Instituut (GOI) heeft zich bij het werk aangesloten. Het programma kreeg de naam "Terra-3" en voorzag in de creatie van lasers met een energie van meer dan 1 MJ, evenals de oprichting van een wetenschappelijk en experimenteel afvuurlasercomplex (NEC) 5N76 op hun basis op het Balkhash-oefenterrein, waar de ideeën van een lasersysteem voor raketverdediging in natuurlijke omstandigheden moesten worden getest. N. G. Basov werd benoemd tot wetenschappelijk supervisor van het "Terra-3"-programma.
In 1969 scheidde het SKB-team zich van het Vympel Design Bureau, op basis waarvan het Luch Central Design Bureau (later NPO Astrophysics) werd gevormd, dat werd belast met de uitvoering van het Terra-3-programma.
Resten van constructie 41 / 42B met een 5H27 laserlocatorcomplex van een 5H76 "Terra-3" afvuurcomplex, foto 2008
Wetenschappelijk experimenteel complex "Terra-3" volgens Amerikaanse ideeën. In de Verenigde Staten dacht men dat het complex bedoeld was voor anti-satellietdoelen met de overgang naar raketverdediging in de toekomst. De tekening werd voor het eerst gepresenteerd door de Amerikaanse delegatie tijdens de besprekingen in Genève in 1978. Uitzicht vanuit het zuidoosten.
Telescoop TG-1 van de LE-1 laserlocator, Sary-Shagan-testsite (Zarubin PV, Polskikh SV From the history of the creation of high energy lasers and laser systems in the USSR. Presentation. 2011).
Het Terra-3 programma omvatte:
- Fundamenteel onderzoek op het gebied van laserfysica;
- Ontwikkeling van lasertechnologie;
- Ontwikkeling en testen van "grote" experimentele laser "machines";
- Onderzoek naar de interactie van krachtige laserstraling met materialen en bepaling van de kwetsbaarheid van militair materieel;
- Studie van de voortplanting van krachtige laserstraling in de atmosfeer (theorie en experiment);
- Onderzoek naar laseroptica en optische materialen en ontwikkeling van "power"-opticatechnologieën;
- Werkt op het gebied van laserbereik;
- Ontwikkeling van methoden en technologieën voor laserstraalgeleiding;
- Oprichting en bouw van nieuwe wetenschappelijke, ontwerp-, productie- en testinstituten en ondernemingen;
- Training van bachelor- en masterstudenten op het gebied van laserfysica en -technologie.
Het werk in het kader van het Terra-3-programma ontwikkelde zich in twee hoofdrichtingen: laserafstand (inclusief het probleem van doelselectie) en laservernietiging van kernkoppen van ballistische raketten. Het werk aan het programma werd voorafgegaan door de volgende prestaties: in 1961.het eigenlijke idee om fotodissociatielasers te maken ontstond (Rautian en Sobelman, FIAN), en in 1962 begonnen studies naar laserbereik samen met FIAN bij OKB Vympel, en er werd ook voorgesteld om de straling van het schokgolffront te gebruiken voor optische pompen van de laser (Krokhin, FIAN, 1962 G.). In 1963 begon het Vympel Design Bureau met het ontwikkelen van een project voor de LE-1 laserlocator. Na de start van de werkzaamheden aan het Terra-3-programma zijn in de loop van meerdere jaren de volgende fasen doorlopen:
- 1965 - experimenten met fotodissociatielasers met hoge energie (VFDL) begonnen, een vermogen van 20 J werd bereikt (FIAN en VNIIEF);
- 1966 - pulsenergie van 100 J werd verkregen met VFDL;
- 1967 - een schematisch diagram van de LE-1 experimentele laserlocator (OKB "Vympel", FIAN, GOI) werd geselecteerd;
- 1967 - pulsenergie van 20 KJ werd verkregen met VFDL;
- 1968 - pulsenergie van 300 KJ werd verkregen met VFDL;
- 1968 - er werd begonnen met een programma om de effecten van laserstraling op objecten en materiële kwetsbaarheden te bestuderen; het programma werd in 1976 voltooid;
- 1968 - het onderzoek en de creatie van hoogenergetische HF-, CO2-, CO-lasers begon (FIAN, Luch - Astrophysics, VNIIEF, GOI, enz.), het werk werd in 1976 voltooid.
- 1969 - met VFDL ontving een energie in een puls van ongeveer 1 MJ;
- 1969 - de ontwikkeling van de LE-1-zoeker werd voltooid en de documentatie werd vrijgegeven;
- 1969 - de ontwikkeling van een fotodissociatielaser (PDL) met pompen door straling van een elektrische ontlading werd gestart;
- 1972 - om experimenteel werk aan lasers uit te voeren (buiten het "Terra-3"-programma) werd besloten om een interdepartementaal onderzoekscentrum van OKB "Raduga" op te richten met een laserbereik (later - CDB "Astrophysics").
- 1973 - de industriële productie van VFDL werd gestart - FO-21, F-1200, FO-32;
- 1973 - op de Sary-Shagan-testlocatie begon de installatie van een experimenteel lasercomplex met een LE-1-locator, de ontwikkeling en het testen van de LE-1 begon;
- 1974 - SRS-adders van de AZ-serie werden gemaakt (FIAN, "Luch" - "Astrophysics");
- 1975 - er werd een krachtige elektrisch gepompte PDL gemaakt, vermogen - 90 KJ;
- 1976 - een 500 kW elektro-ionisatie CO2-laser werd gemaakt (Luch - Astrophysics, FIAN);
- 1978 - de LE-1-locator werd met succes getest, er werden tests uitgevoerd op vliegtuigen, kernkoppen van ballistische raketten en satellieten;
- 1978 - op basis van het Central Design Bureau "Luch" en de MNIC OKB "Raduga", werd de NPO "Astrophysics" gevormd (buiten het programma "Terra-3"), algemeen directeur - IV Ptitsyn, General Designer - ND Ustinov (zoon van D. F. Ustinov).
Het bezoek van de minister van Defensie van de USSR D. F. Ustinov en academicus A. P. Aleksandrov aan de OKB "Raduga", eind jaren zeventig. (Zarubin PV, Polskikh SV Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
FIAN onderzocht een nieuw fenomeen op het gebied van niet-lineaire laseroptica: golffrontomkering van straling. Dit is een belangrijke ontdekking
in de toekomst toegestaan in een volledig nieuwe en zeer succesvolle benadering voor het oplossen van een aantal problemen in de fysica en technologie van krachtige lasers, voornamelijk de problemen van het vormen van een extreem smalle straal en het ultraprecieze richten op een doel. Voor de eerste keer was het in het Terra-3-programma dat specialisten van VNIIEF en FIAN voorstelden om golffrontomkering te gebruiken om te richten en energie te leveren aan een doelwit.
In 1994 zei NG Basov, in antwoord op een vraag over de resultaten van het Terra-3-laserprogramma: Wel, we hebben vastbesloten vastgesteld dat niemand kan neerschieten
een ballistische raketkop met een laserstraal, en we hebben grote vooruitgang geboekt in lasers ….
Academicus E. Velikhov spreekt op de wetenschappelijke en technische raad. Op de eerste rij, in lichtgrijs, is AM Prokhorov de wetenschappelijke begeleider van het "Omega"-programma. Eind jaren 70. (Zarubin PV, Polskikh SV Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
Subprogramma's en onderzoeksrichtingen "Terra-3":
Complex 5N26 met een laserlocator LE-1 onder het Terra-3-programma:
De potentiële mogelijkheid van laserlocators om een bijzonder hoge nauwkeurigheid van metingen van de doelpositie te bieden, werd sinds 1962 bestudeerd door het Vympel Design Bureau. -De Industrial Commission (MIC, het overheidsorgaan van het militair-industriële complex van de USSR) werd gepresenteerd een project om een experimentele laserlocator voor raketverdediging te maken, die de codenaam LE-1 kreeg. Het besluit om een experimentele installatie te bouwen op de testlocatie in Sary-Shagan met een bereik tot 400 km werd in september 1963 goedgekeurd. Van 1964-1965. het project werd ontwikkeld in het Vympel Design Bureau (het laboratorium van G. E. Tikhomirov). Het ontwerp van de optische systemen van de radar werd uitgevoerd door het State Optical Institute (laboratorium van P. P. Zakharov). De bouw van de faciliteit begon in de late jaren 1960.
Het project was gebaseerd op het werk van FIAN op het gebied van onderzoek en ontwikkeling van robijnlasers. De locator moest in korte tijd naar doelen zoeken in het "foutveld" van de radars, die de laserlocator een doelaanduiding gaven, waarvoor op dat moment zeer hoge gemiddelde vermogens van de laseremitter nodig waren. De uiteindelijke keuze van de structuur van de locator bepaalde de werkelijke staat van het werk op robijnlasers, waarvan de haalbare parameters in de praktijk aanzienlijk lager bleken te zijn dan oorspronkelijk aangenomen: het gemiddelde vermogen van één laser in plaats van de verwachte 1 kW was in die jaren ongeveer 10 W. Experimenten uitgevoerd in het laboratorium van N. G. Basov aan het Lebedev Physical Institute toonden aan dat het verhogen van het vermogen door het lasersignaal achtereenvolgens te versterken in een keten (cascade) van laserversterkers, zoals aanvankelijk werd gedacht, slechts tot een bepaald niveau mogelijk is. Te krachtige straling vernietigde de laserkristallen zelf. Er deden zich ook moeilijkheden voor in verband met thermo-optische vervormingen van straling in kristallen. In dit opzicht was het noodzakelijk om in de radar niet één, maar 196 lasers te installeren die afwisselend werken op een frequentie van 10 Hz met een energie per puls van 1 J. Het totale gemiddelde stralingsvermogen van de meerkanaals laserzender van de zoeker was ongeveer 2kW. Dit leidde tot een aanzienlijke complicatie van zijn schema, dat multipath was, zowel bij het uitzenden als bij het registreren van een signaal. Het was nodig om zeer nauwkeurige optische apparaten met hoge snelheid te maken voor de vorming, schakeling en geleiding van 196 laserstralen, die het zoekveld in de doelruimte bepaalden. In het ontvangende apparaat van de locator werd een reeks van 196 speciaal ontworpen PMT's gebruikt. De taak werd bemoeilijkt door fouten in verband met grote beweegbare optisch-mechanische systemen van de telescoop en optisch-mechanische schakelaars van de plaatsbepaler, evenals met door de atmosfeer veroorzaakte vervormingen. De totale lengte van het optische pad van de zoeker bereikte 70 m en omvatte vele honderden optische elementen - lenzen, spiegels en platen, inclusief bewegende, waarvan de onderlinge uitlijning met de hoogste nauwkeurigheid moest worden gehandhaafd.
Zendende lasers van de LE-1-locator, Sary-Shagan-testsite (Zarubin PV, Polskikh SV Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
Een deel van het optische pad van de LE-1 laserlocator, de Sary-Shagan-testsite (Zarubin PV, Polskikh SV From the history of the creation of high energy lasers and laser systems in the USSR. Presentation. 2011).
In 1969 werd het LE-1-project overgedragen aan het Luch Central Design Bureau van het USSR Ministerie van Defensie-industrie. ND Ustinov werd aangesteld als hoofdontwerper van de LE-1. 1970-1971 de ontwikkeling van de LE-1-locator werd in zijn geheel afgerond. Een brede samenwerking van bedrijven uit de defensie-industrie nam deel aan de oprichting van de zoeker: door de inspanningen van LOMO en de Leningrad-fabriek "Bolshevik", werd een unieke in termen van complexe parameters telescoop TG-1 voor LE-1 gecreëerd, de hoofdontwerper van de telescoop was BK Ionesiani (LOMO). Deze telescoop met een hoofdspiegeldiameter van 1,3 m zorgde voor een hoge optische kwaliteit van de laserstraal bij snelheden en versnellingen die honderden keren hoger waren dan die van klassieke astronomische telescopen. Er werden veel nieuwe radareenheden gecreëerd: ultrasnelle precisiescan- en schakelsystemen voor het besturen van de laserstraal, fotodetectoren, elektronische signaalverwerkings- en synchronisatie-eenheden en andere apparaten. De besturing van de zoeker was automatisch met behulp van computertechnologie; de zoeker was verbonden met de radarstations van de polygoon met behulp van digitale datatransmissielijnen.
Met medewerking van het Geofizika Central Design Bureau (D. M. Khorol) werd een laserzender ontwikkeld, waaronder 196 lasers die toen zeer geavanceerd waren, een systeem voor hun koeling en stroomvoorziening. Voor LE-1 werd de productie van hoogwaardige laserrobijnkristallen, niet-lineaire KDP-kristallen en vele andere elementen georganiseerd. Naast ND Ustinov werd de ontwikkeling van LE-1 geleid door OA Ushakov, G. E. Tikhomirov en S. V. Bilibin.
Hoofden van het militair-industriële complex van de USSR op het oefenterrein van Sary-Shagan, 1974. In het midden met bril - Minister van Defensie-industrie van de USSR SA Zverev, aan de linkerkant - Minister van Defensie AA Grechko en zijn plaatsvervanger Yepishev, tweede van links - NG. Bas. (Polskikh SD, Goncharova G. V. SSC RF FSUE NPO "Astrophysics". Presentatie. 2009).
Hoofden van het USSR-defensie-industriële complex op de LE-1-site, 1974. In het midden op de eerste rij - Minister van Defensie A. A. Grechko, aan zijn rechterkant - N. G. Basov, toen - Minister van Defensie-industrie van de USSR S. A. Zverev… (Zarubin PV, Polskikh SV Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
De bouw van de faciliteit begon in 1973. In 1974 werd het aanpassingswerk voltooid en begon het testen van de faciliteit met de TG-1-telescoop van de LE-1-locator. In 1975, tijdens de tests, werd een betrouwbare locatie van een vliegtuigtype doel op een afstand van 100 km bereikt en begon het werk aan de locatie van kernkoppen van ballistische raketten en satellieten. 1978-1980 Met behulp van LE-1 werden zeer nauwkeurige baanmetingen en geleiding van raketten, kernkoppen en ruimtevoorwerpen uitgevoerd. In 1979 werd de LE-1 laserlocator als middel voor nauwkeurige baanmetingen geaccepteerd voor gezamenlijk onderhoud van militaire eenheid 03080 (GNIIP nr. 10 van het USSR Ministerie van Defensie, Sary-Shagan). Voor de oprichting van de LE-1-locator in 1980 ontvingen de medewerkers van het Luch Central Design Bureau de Lenin- en staatsprijzen van de USSR. Actief werken aan de LE-1 locator, incl. met de modernisering van een deel van de elektronische schakelingen en andere apparatuur, voortgezet tot het midden van de jaren 1980. Er is gewerkt aan het verkrijgen van niet-gecoördineerde informatie over objecten (bijvoorbeeld informatie over de vorm van objecten). Op 10 oktober 1984 mat de 5N26 / LE-1 laserlocator de parameters van het doel - het Challenger herbruikbare ruimtevaartuig (VS) - zie de Status sectie hieronder voor meer details.
TTX-zoeker 5N26 / LE-1:
Het aantal lasers in het pad - 196 stuks.
Optische weglengte - 70 m
Unit vermogen gemiddeld - 2 kW
Bereik van de zoeker - 400 km (volgens het project)
Nauwkeurigheid coördinaatbepaling:
- per bereik - niet meer dan 10 m (volgens het project)
- in hoogte - enkele boogseconden (volgens het project)
In het linkerdeel van het satellietbeeld van 29 april 2004 het gebouw van het 5N26-complex met de LE-1-locator, linksonder op de Argun-radar. 38e plaats van de Sary-Shagan-polygoon
Telescoop TG-1 van de LE-1 laserlocator, Sary-Shagan-testsite (Zarubin PV, Polskikh SV From the history of the creation of high energy lasers and laser systems in the USSR. Presentation. 2011).
Telescoop TG-1 van de LE-1 laserlocator, Sary-Shagan testsite (Polskikh SD, Goncharova GV SSC RF FSUE NPO Astrofizika. Presentatie. 2009).
Onderzoek van fotodissociatie jodiumlasers (VFDL) onder het programma "Terra-3".
De eerste laboratorium fotodissociatielaser (PDL) werd in 1964 gemaakt door J. V. Kasper en GS Pimentel. Omdat analyse toonde aan dat de creatie van een superkrachtige robijnlaser gepompt door een flitslamp onmogelijk bleek te zijn, toen in 1965 N. G. Basov en O. N. het idee kregen om krachtige en energierijke straling van het schokfront te gebruiken in xenon als stralingsbron. Ook werd aangenomen dat de kernkop van een ballistische raket zou worden verslagen door het reactieve effect van snelle verdamping onder invloed van de laser van een deel van de kernkop. Dergelijke PDL's zijn gebaseerd op een fysiek idee dat in 1961 werd geformuleerd door SG Rautian en IISobelman, die theoretisch aantoonden dat het mogelijk is om aangeslagen atomen of moleculen te verkrijgen door fotodissociatie van complexere moleculen wanneer ze worden bestraald met een krachtige (niet-laser) lichtstroom … Het werk aan explosieve FDL (VFDL) als onderdeel van het "Terra-3"-programma werd gelanceerd in samenwerking met FIAN (VS Zuev, theorie van VFDL), VNIIEF (GA Kirillov, experimenten met VFDL), Central Design Bureau "Luch" met de deelname van Indiase overheid, GIPH en andere ondernemingen. In korte tijd werd de weg afgelegd van kleine en middelgrote prototypes naar een aantal unieke high-energy VFDL-samples geproduceerd door industriële ondernemingen. Een kenmerk van deze klasse lasers was hun wegwerpbaarheid - de VFD-laser explodeerde tijdens bedrijf, volledig vernietigd.
Schematisch diagram van de VFDL-operatie (Zarubin PV, Polskikh SV Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
De eerste experimenten met PDL, uitgevoerd in 1965-1967, gaven zeer bemoedigende resultaten, en tegen het einde van 1969 testte VNIIEF (Sarov) onder leiding van S. B. PDL's met een pulsenergie van honderdduizenden joule, wat ongeveer 100 keer hoger dan die van welke laser dan ook die in die jaren bekend was. Het was natuurlijk niet meteen mogelijk om jodium-PDL's met extreem hoge energieën te maken. Verschillende versies van het ontwerp van lasers zijn getest. Een beslissende stap in de implementatie van een werkbaar ontwerp dat geschikt is voor het verkrijgen van hoge stralingsenergieën werd gemaakt in 1966, toen, als resultaat van het bestuderen van de experimentele gegevens, werd aangetoond dat het voorstel van de FIAN- en VNIIEF-wetenschappers (1965) om de kwartswand die de stralingsbron van de pomp en de actieve omgeving scheidt, kan worden geïmplementeerd. Het algemene ontwerp van de laser was aanzienlijk vereenvoudigd en teruggebracht tot een schaal in de vorm van een buis, binnen of op de buitenwand waarvan een langwerpige explosieve lading zich bevond, en aan de uiteinden waren er spiegels van de optische resonator. Deze aanpak maakte het mogelijk om lasers te ontwerpen en te testen met een werkholtediameter van meer dan een meter en een lengte van tientallen meters. Deze lasers werden samengesteld uit standaardsecties van ongeveer 3 m lang.
Iets later (sinds 1967) was een team van gasdynamica en lasers onder leiding van VK Orlov, gevormd bij het Vympel Design Bureau en vervolgens overgebracht naar het Luch Central Design Bureau, met succes betrokken bij het onderzoek en het ontwerp van een explosief gepompte PDL. In de loop van het werk werden tientallen zaken overwogen: van de fysica van de voortplanting van schok- en lichtgolven in een lasermedium tot de technologie en compatibiliteit van materialen en het creëren van speciale gereedschappen en methoden voor het meten van de parameters van hoge- krachtige laserstraling. Er waren ook problemen met explosietechnologie: de werking van de laser vereiste het verkrijgen van een extreem "gladde" en rechte voorkant van de schokgolf. Dit probleem werd opgelost, de ladingen werden ontworpen en methoden voor hun detonatie werden ontwikkeld, die het mogelijk maakten om het vereiste gladde front van de schokgolf te verkrijgen. De creatie van deze VFDL's maakte het mogelijk om experimenten te starten om het effect van laserstraling met hoge intensiteit op de materialen en structuren van doelen te bestuderen. Het werk van het meetcomplex werd geleverd door het State Optical Institute (I. M. Belousova).
Testlocatie voor VFD-lasers VNIIEF (Zarubin PV, Polskikh SV Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
Ontwikkeling van modellen voor VFDL Central Design Bureau "Luch" onder leiding van V. K. Orlov (met deelname van VNIIEF):
- FO-32 - in 1967 werd een pulsenergie van 20 KJ verkregen met een explosief gepompte VFDL, de commerciële productie van VFDL FO-32 begon in 1973;
VFD laser FO-32 (Zarubin PV, Polskikh SV Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
- FO-21 - in 1968 werd voor het eerst met de VFDL met explosief pompen een energie in een puls van 300 KJ verkregen, en ook in 1973 werd de industriële productie van de VFDL FO-21 gestart;
- F-1200 - in 1969 werd voor het eerst met een explosief gepompte VFDL een pulsenergie van 1 megajoule verkregen. In 1971 was het ontwerp voltooid en in 1973 werd begonnen met de industriële productie van de VFDL F-1200;
Waarschijnlijk is het prototype van de F-1200 VFD-laser de eerste megajoule-laser, geassembleerd op VNIIEF, 1969 (Zarubin P. V., Polskikh S. V. Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011) …
Dezelfde WFDL, dezelfde plaats en tijd. Uit metingen blijkt dat dit een ander frame is.
TTX-VFDL:
Onderzoek van lasers met behulp van Raman-verstrooiing (SRS) onder het Terra-3-programma:
De verstrooiing van straling van de eerste VFDL's was onbevredigend - twee orden van grootte hoger dan de diffractielimiet, waardoor de levering van energie over aanzienlijke afstanden werd voorkomen. In 1966 stelden NG Basov en II Sobel'man en collega's voor om het probleem op te lossen door een tweetrapsschema te gebruiken - een tweetraps Raman-verstrooiingscombinatorlaser (Raman-laser), gepompt door verschillende VFDL-lasers met "slechte" verstrooiing. Het hoge rendement van de Raman-laser en de hoge homogeniteit van het actieve medium (vloeibare gassen) maakten het mogelijk om een zeer efficiënt tweetraps lasersysteem te creëren. Het onderzoek naar Raman-lasers werd begeleid door EM Zemskov (Luch Central Design Bureau). Na onderzoek naar de fysica van Raman-lasers bij FIAN en VNIIEF, het "team" van het Luch Central Design Bureau in 1974-1975. met succes uitgevoerd op de Sary-Shagan-testlocatie in Kazachstan een reeks experimenten met een 2-cascadesysteem van de "AZ" -serie (FIAN, "Luch" - later "Astrophysics"). Ze moesten grote optica gebruiken die gemaakt was van speciaal ontworpen gesmolten silica om de stralingsweerstand van de uitgangsspiegel van de Raman-laser te waarborgen. Een multi-mirror rastersysteem werd gebruikt om de straling van de VFDL-lasers in de Raman-laser te koppelen.
Het vermogen van de AZh-4T Raman-laser bereikte 10 kJ per puls en in 1975 werd een vloeibare zuurstof Raman-laser AZh-5T met een pulsvermogen van 90 kJ, een opening van 400 mm en een efficiëntie van 70% getest. Tot 1975 zou de AZh-7T-laser in het Terra-3-complex worden gebruikt.
SRS-laser op vloeibare zuurstof AZh-5T, 1975. De laseruitgangsopening is vooraan te zien. (Zarubin PV, Polskikh SV Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
Rastersysteem met meerdere spiegels dat wordt gebruikt om VDFL-straling in een Raman-laser in te voeren (Zarubin PV, Polskikh SV From the history of the creation of high energy lasers and laser systems in the USSR. Presentation. 2011).
Glasoptiek vernietigd door Raman-laserstraling. Vervangen door zeer zuivere kwartsoptiek (Zarubin PV, Polskikh SV From the history of the creation of high energy lasers and laser systems in the USSR. Presentation. 2011).
Studie van het effect van laserstraling op materialen in het kader van het "Terra-3" programma:
Er is een uitgebreid onderzoeksprogramma uitgevoerd om de effecten van hoogenergetische laserstraling op verschillende objecten te onderzoeken. Staalmonsters, verschillende opticamonsters en verschillende toegepaste objecten werden als "doelen" gebruikt. Over het algemeen leidde B. V. Zamyshlyaev de richting van studies naar de impact op objecten, en A. M. Bonch-Bruevich leidde de richting van onderzoek naar de stralingssterkte van optica. Het werk aan het programma werd uitgevoerd van 1968 tot 1976.
De impact van VEL-straling op het bekledingselement (Zarubin P. V., Polskikh S. V. Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
Staalmonster 15 cm dik Blootstelling aan vastestoflaser. (Zarubin PV, Polskikh SV Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
Invloed van VEL-straling op optica (Zarubin PV, Polskikh SV Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
De impact van een hoogenergetische CO2-laser op een modelvliegtuig, NPO Almaz, 1976 (Zarubin PV, Polskikh SV From the history of the creation of high energy lasers and laser systems in the USSR. Presentation. 2011).
Studie van hoogenergetische elektrische ontladingslasers in het kader van het "Terra-3"-programma:
Herbruikbare elektrische ontlading PDL's vereisten een zeer krachtige en compacte gepulste elektrische stroombron. Als een dergelijke bron werd besloten om explosieve magnetische generatoren te gebruiken, waarvan de ontwikkeling werd uitgevoerd door het VNIIEF-team onder leiding van A. I. Pavlovsky voor andere doeleinden. Opgemerkt moet worden dat A. D. Sacharov ook aan de oorsprong lag van deze werken. Explosieve magnetische generatoren (anders worden ze magneto-cumulatieve generatoren genoemd), net als conventionele PD-lasers, worden tijdens bedrijf vernietigd wanneer hun lading explodeert, maar hun kosten zijn vele malen lager dan de kosten van een laser. Explosief-magnetische generatoren, speciaal ontworpen voor chemische fotodissociatielasers met elektrische ontlading door A. I. Pavlovsky en collega's, droegen bij aan de creatie in 1974 van een experimentele laser met een stralingsenergie per puls van ongeveer 90 kJ. De tests van deze laser werden in 1975 voltooid.
In 1975 stelde een groep ontwerpers van het Luch Central Design Bureau, onder leiding van VK Orlov, voor om explosieve WFD-lasers met een tweetrapsschema (SRS) te verlaten en te vervangen door PD-lasers met elektrische ontlading. Dit vereiste de volgende herziening en aanpassing van het project van het complex. Het moest een FO-13-laser gebruiken met een pulsenergie van 1 mJ.
Grote elektrische ontladingslasers geassembleerd door VNIIEF.
Onderzoek van hoogenergetische elektronenstraalgestuurde lasers in het kader van het "Terra-3"-programma:
Het werk aan een frequentiepulslaser 3D01 van een megawattklasse met ionisatie door een elektronenstraal begon op initiatief en met de deelname van NG Basov bij het Central Design Bureau "Luch" en draaide later in een aparte richting bij de OKB "Raduga " (later - GNIILTs "Raduga") onder leiding van G. G. Dolgova-Savelyeva. In een experimenteel werk in 1976 met een elektronenbundelgestuurde CO2-laser werd een gemiddeld vermogen van ongeveer 500 kW bereikt bij een herhalingssnelheid tot 200 Hz. Er werd een schema met een "gesloten" gasdynamische lus gebruikt. Later werd een verbeterde frequentie-pulslaser KS-10 gemaakt (Central Design Bureau "Astrophysics", NV Cheburkin).
Frequentie-puls elektro-ionisatie laser 3D01. (Zarubin PV, Polskikh SV Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
Wetenschappelijk en experimenteel schietcomplex 5N76 "Terra-3":
In 1966 begon het Vympel Design Bureau onder leiding van OA Ushakov met de ontwikkeling van een conceptontwerp voor het Terra-3 experimentele polygooncomplex. Het werk aan het schetsontwerp duurde tot 1969. De militair ingenieur NN Shakhonsky was de directe supervisor van de ontwikkeling van de constructies. De inzet van het complex was gepland op de raketverdedigingslocatie in Sary-Shagan. Het complex was bedoeld voor het uitvoeren van experimenten met de vernietiging van kernkoppen van ballistische raketten met hoogenergetische lasers. Het project van het complex werd in de periode van 1966 tot 1975 herhaaldelijk gecorrigeerd. Sinds 1969 wordt het ontwerp van het Terra-3-complex uitgevoerd door het Luch Central Design Bureau onder leiding van MG Vasin. Het complex zou worden gemaakt met behulp van een tweetraps Raman-laser waarbij de hoofdlaser zich op een aanzienlijke afstand (ongeveer 1 km) van het geleidingssysteem bevindt. Dit was te wijten aan het feit dat VFD-lasers bij het uitzenden tot 30 ton explosieven moesten gebruiken, wat een impact zou kunnen hebben op de nauwkeurigheid van het geleidingssysteem. Het was ook noodzakelijk om de afwezigheid van mechanische actie van fragmenten van VFD-lasers te garanderen. Straling van de Raman-laser naar het geleidingssysteem zou via een ondergronds optisch kanaal worden uitgezonden. Het moest de AZh-7T-laser gebruiken.
In 1969 begon bij GNIIP nr. 10 van het Ministerie van Defensie van de USSR (militaire eenheid 03080, Sary-Shagan-oefenterrein voor raketverdediging) op locatie nr. 38 (militaire eenheid 06544) met de bouw van faciliteiten voor experimenteel werk aan laseronderwerpen. In 1971 werd de bouw van het complex om technische redenen tijdelijk opgeschort, maar in 1973, waarschijnlijk na aanpassing van het project, hervat.
Technische redenen (volgens de bron - Zarubin PV "Academician Basov …") bestonden uit het feit dat het bij een microngolflengte van laserstraling praktisch onmogelijk was om de straal op een relatief klein gebied te concentreren. Die. als het doel zich op een afstand van meer dan 100 km bevindt, dan is de natuurlijke hoekdivergentie van optische laserstraling in de atmosfeer als gevolg van verstrooiing 0, 0001 graden. Dit werd opgericht in het Institute of Atmospheric Optics aan de Siberische afdeling van de USSR Academy of Sciences in Tomsk, speciaal opgericht om de uitvoering te garanderen van het programma voor het maken van laserwapens, dat werd geleid door Acad. V. E. Zuev. Hieruit volgde dat de laserstralingsvlek op een afstand van 100 km een diameter zou hebben van minimaal 20 meter, en de energiedichtheid over een oppervlakte van 1 vierkante cm bij een totale laserbronenergie van 1 MJ minder zou zijn. dan 0,1 J / cm2. Dit is te weinig - om een raket te raken (om er een gat van 1 cm2 in te maken, drukloos te maken), is meer dan 1 kJ/cm2 nodig. En als het aanvankelijk de bedoeling was om VFD-lasers op het complex te gebruiken, begonnen de ontwikkelaars na het identificeren van het probleem met het focussen van de straal te leunen op het gebruik van tweetraps combiner-lasers op basis van Raman-verstrooiing.
Het ontwerp van het geleidingssysteem werd uitgevoerd door de Indiase overheid (P. P. Zakharov) samen met LOMO (R. M. Kasherininov, B. Ya. Gutnikov). De uiterst nauwkeurige roterende ondersteuning werd gemaakt in de bolsjewistische fabriek. Uiterst nauwkeurige aandrijvingen en spelingvrije tandwielkasten voor zwenklagers werden ontwikkeld door het Central Research Institute of Automation and Hydraulics met de deelname van de Bauman Moscow State Technical University. Het belangrijkste optische pad was volledig gemaakt op spiegels en bevatte geen transparante optische elementen die door straling konden worden vernietigd.
In 1975 stelde een groep ontwerpers van het Luch Central Design Bureau, onder leiding van VK Orlov, voor om explosieve WFD-lasers met een tweetrapsschema (SRS) te verlaten en te vervangen door PD-lasers met elektrische ontlading. Dit vereiste de volgende herziening en aanpassing van het project van het complex. Het moest een FO-13-laser gebruiken met een pulsenergie van 1 mJ. Uiteindelijk zijn de faciliteiten met gevechtslasers nooit voltooid en in gebruik genomen. Werd gebouwd en gebruikt alleen het geleidingssysteem van het complex.
Academicus van de USSR Academy of Sciences BV Bunkin (NPO Almaz) werd benoemd tot algemeen ontwerper van experimenteel werk bij "object 2506" (het "Omega" -complex van luchtafweerwapens - CWS PSO), bij "object 2505" (CWS ABM en PKO "Terra -3") - Corresponderend lid van de USSR Academy of Sciences ND Ustinov (" Central Design Bureau "Luch"). Wetenschappelijk supervisor - Vice-president van de USSR Academy of Sciences Academicus EP Velikhov. Van militaire eenheid 03080 door het analyseren van de werking van de eerste prototypes van lasermiddelen van PSO en raketverdediging werd geleid door het hoofd van de 4e afdeling van de 1e afdeling, ingenieur-luitenant-kolonel GISemenikhin. Vanaf de 4e GUMO sinds 1976, controle over de ontwikkeling en het testen van wapens en militaire uitrusting op nieuwe fysieke principes met behulp van lasers werd uitgevoerd door het hoofd van de afdeling, die in 1980 laureaat werd van de Lenin-prijs voor deze cyclus van werk, kolonel YV Rubanenko. De bouw was aan de gang bij het "object 2505" ("Terra- 3"), allereerst op de controle- en schietpositie (KOP) 5Ж16К en in de zones "G" en "D ". Al in november 1973 werd de eerste experimentele gevechtsoperatie uitgevoerd bij de KOP. werken in de omstandigheden van de stortplaats. In 1974 werd, om het werk samen te vatten dat is uitgevoerd bij het maken van wapens op basis van nieuwe fysieke principes, een tentoonstelling georganiseerd op de proeftuin in de "Zone G" met de nieuwste gereedschappen die zijn ontwikkeld door de hele industrie van de USSR op dit gebied. De tentoonstelling werd bezocht door de minister van Defensie van de USSR-maarschalk van de Sovjet-Unie A. A. Grechko. Gevechtswerk werd uitgevoerd met behulp van een speciale generator. De gevechtsploeg stond onder leiding van luitenant-kolonel I. V. Nikulin. Voor het eerst op de testlocatie werd een doel ter grootte van een munt van vijf kopeken op korte afstand door een laser geraakt.
Het eerste ontwerp van het Terra-3-complex in 1969, het definitieve ontwerp in 1974 en het volume van de geïmplementeerde componenten van het complex. (Zarubin PV, Polskikh SV Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
De successen behaalden versneld werk aan de oprichting van een experimenteel gevechtslasercomplex 5N76 "Terra-3". Het complex bestond uit gebouw 41/42V (zuidelijk gebouw, soms "41e site" genoemd), dat een commando- en rekencentrum huisvestte op basis van drie M-600-computers, een nauwkeurige laserlocator 5N27 - een analoog van de LE-1 / 5N26 laserlocator (zie hierboven), datatransmissiesysteem, universeel tijdsysteem, systeem van speciale technische apparatuur, communicatie, signalering. Testwerkzaamheden aan deze faciliteit werden uitgevoerd door de 5e afdeling van het 3e testcomplex (hoofd van de afdeling, kolonel I. V. Nikulin). Op het 5N76-complex was het knelpunt echter de vertraging bij de ontwikkeling van een krachtige speciale generator voor de implementatie van de technische kenmerken van het complex. Besloten werd om een experimentele generatormodule (een simulator met een CO2-laser?) met de bereikte eigenschappen te installeren om het gevechtsalgoritme te testen. Het was noodzakelijk om voor deze module het gebouw 6A (zuid-noordgebouw, soms "Terra-2" genoemd) te bouwen, niet ver van gebouw 41 / 42B. Het probleem van de speciale generator is nooit opgelost. De structuur voor de gevechtslaser werd ten noorden van "Site 41" gebouwd, een tunnel met communicatie en een datatransmissiesysteem leidde ertoe, maar de installatie van de gevechtslaser werd niet uitgevoerd.
De laserinstallatie met experimenteel bereik bestond uit de eigenlijke lasers (robijn - een reeks van 19 robijnlasers en een CO2-laser), een straalgeleidings- en opsluitingssysteem, een informatiecomplex dat is ontworpen om de werking van het geleidingssysteem te garanderen, evenals een zeer nauwkeurige laserlocator 5H27, ontworpen voor nauwkeurige bepaling van coördinatendoelen. De mogelijkheden van de 5N27 maakten het niet alleen mogelijk om het bereik tot het doelwit te bepalen, maar ook om nauwkeurige kenmerken te verkrijgen langs zijn traject, de vorm van het object, zijn grootte (niet-coördinaatinformatie). Met behulp van 5N27 werden waarnemingen van ruimtevoorwerpen uitgevoerd. Het complex voerde tests uit op het effect van straling op het doelwit, waarbij de laserstraal op het doelwit werd gericht. Met behulp van het complex werden studies uitgevoerd om de straal van een laser met laag vermogen op aerodynamische doelen te richten en om de voortplantingsprocessen van een laserstraal in de atmosfeer te bestuderen.
De tests van het geleidingssysteem begonnen in 1976-1977, maar het werk aan de belangrijkste afvuurlasers verliet de ontwerpfase niet en na een reeks vergaderingen met de minister van Defensie-industrie van de USSR SA Zverev werd besloten om de Terra te sluiten - 3". In 1978 werd met toestemming van het Ministerie van Defensie van de USSR het programma voor de oprichting van het 5N76 "Terra-3" -complex officieel gesloten.
De installatie werd niet in gebruik genomen en werkte niet volledig, het loste geen gevechtsmissies op. De constructie van het complex was niet volledig voltooid - het geleidingssysteem werd volledig geïnstalleerd, de hulplasers van de geleidingssysteemlocator en de krachtstraalsimulator werden geïnstalleerd. In 1989 begon het werk aan laseronderwerpen te verminderen. In 1989 werd op initiatief van Velikhov de installatie Terra-3 getoond aan een groep Amerikaanse wetenschappers.
Schema van constructie 41 / 42V van het 5N76 "Terra-3" -complex.
Het grootste deel van het gebouw 41 / 42B van het 5H76 "Terra-3"-complex is de telescoop van het geleidingssysteem en de beschermende koepel, de foto werd genomen tijdens een bezoek aan de faciliteit door de Amerikaanse delegatie, 1989.
Het geleidingssysteem van het "Terra-3" -complex met een laserlocator (Zarubin PV, Polskikh SV Uit de geschiedenis van de creatie van hoogenergetische lasers en lasersystemen in de USSR. Presentatie. 2011).
Toestand: de USSR
- 1964 - N. G. Basov en O. N. Krokhin formuleerden het idee om de GS BR met een laser te raken.
- herfst 1965 - een brief aan het Centraal Comité van de CPSU over de noodzaak van een experimenteel onderzoek naar laserraketverdediging.
- 1966 - het begin van het werk onder het Terra-3-programma.
- 10 oktober 1984 - de 5N26 / LE-1 laserlocator mat de parameters van het doel - het herbruikbare ruimtevaartuig Challenger (VS). In de herfst van 1983 suggereerde maarschalk van de Sovjet-Unie DF Ustinov dat de commandant van de ABM- en PKO-troepen Yu. Votintsev een lasercomplex zou gebruiken om de "shuttle" te begeleiden. Op dat moment voerde een team van 300 specialisten verbeteringen door aan het complex. Dit werd gemeld door Yu. Votintsev aan de minister van Defensie. Op 10 oktober 1984, tijdens de 13e vlucht van de Challenger-shuttle (VS), toen zijn orbitale banen plaatsvonden in het gebied van de Sary-Shagan-testlocatie, vond het experiment plaats toen de laserinstallatie in werking was in de detectie modus met het minimale stralingsvermogen. De baanhoogte van het ruimtevaartuig was op dat moment 365 km, het hellende detectie- en volgbereik was 400-800 km. Nauwkeurige doelaanduiding van de laserinstallatie werd uitgegeven door het Argun-radarmeetcomplex.
Zoals de bemanning van de Challenger later meldde, tijdens de vlucht boven het Balkhash-gebied, verbrak het schip plotseling de communicatie, waren er apparatuurstoringen en voelden de astronauten zich zelf onwel. De Amerikanen begonnen het uit te zoeken. Al snel realiseerden ze zich dat de bemanning was onderworpen aan een soort kunstmatige invloed van de USSR, en ze kondigden een officieel protest aan. Uit humane overwegingen werd in de toekomst de laserinstallatie en zelfs een deel van de radiotechnische complexen van de testlocatie, die een hoog energiepotentieel hebben, niet gebruikt om de shuttles te begeleiden. In augustus 1989 werd aan de Amerikaanse delegatie een deel van een lasersysteem getoond dat ontworpen was om een laser op een object te richten.
