Krievija būvē lāzerus satelītu neitralizēšanai. Eksperts skaidro, kā tie darbojas

Lāzeru tehnoloģijas nu ir tādā attīstības līmenī, ka šāda veida pretsatelītu aizsardzības sistēma ir ticams scenārijs, taču pagaidām gan ir visai maz pierādījumu, ka kāda valsts būtu sekmīgi izmēģinājusi tādus lāzerus.

Ja Krievija spētu uzbūvēt šādu sistēmu, tā spētu optisko sensoru satelītiem padarīt neredzamu lielu daļu savas teritorijas. Turklāt līdzīga veida iekārtas nākotnē varētu satelītus ne tikai apžilbināt, bet pat izsist no ierindas pavisam.

Lāzers ir elektroniski optiska ierīce, ar kuru var ģenerēt šauru, koherentu starojumu. Pirmos lāzerus izgudroja 60. gados, un kopš tā laika ir radīti vairāki lāzeru tipi, kas katrs izmanto citus fizikālos mehānismus, lai ģenerētu fotonus jeb gaismas kvantus.

Gāzes lāzeri "pumpē" lielu dudzumu enerģijas noteiktās molekulās, piemēram, oglekļa dioksīdā (CO₂ lāzeri). Ķīmiskos lāzerus savukārt darbina specifiskas reakcijas, kuru rezultātā izdalās enerģija. Cietvielu lāzeri izmanto speciāli pielāgotus kristāliskus materiālus, lai pārvērstu elektroenerģiju fotonos. Visos lāzeros fotonu plūsma tiek pastiprināta, virzot to cauri speciālam materiālam, dēvētam par aktīvo vidi, un pēc tam fotoni tiek nofokusēti koherentā staru kūlī.

Atkarībā no fotonu intensitātes un viļņu garuma, lāzera ģenerētais koherentā starojuma kūlis var dažādi ietekmēt mērķus. Piemēram, ja fotoni ir elektromagnētiskā spektra redzamajā daļā, lāzers līdz mērķim nogādā gaismu.

Ja šī fotonu plūsma ir pietiekami intensīva un lielas enerģijas, lāzers var uzkarsēt, iztvaicēt, izkausēt un pat izdedzināt caurumus dažādos materiālos. Tas, kāds efekts lāzerstaram būs uz mērķi, ir atkarīgs arī no attāluma līdz mērķim un tā, cik labi iespējams nofokusēt starojumu uz mērķi.

Šos lāzeru efektus izmantojam daudz un dažādās dzīves jomās – mums ir gan lāzeri lietu norādīšanai uz tāfeles vai citur, gan lāzerprinteri un DVD atskaņotāji, gan lāzerierīces acu ķirurģijai un citām medicīniskām procedūrām, gan lāzeri griešanai un metināšanai. Pētnieki šobrīd attīsta arī lāzertehnoloģijas kā alternatīvu radioviļņu saziņai, lai nodrošinātu labākus sakarus ar kosmosā esošiem lidaparātiem.

Lāzerus plaši izmanto arī militārajā jomā. Viens no vislabāk zināmajiem ir ABL jeb "Airborne Laser" projekts, ko ASV bija iecerējusi kā sistēmu ballistisko raķešu notriekšanai. ABL bija milzīgs lieljaudas lāzers, kas izvietots uz "Boeing 747" platformas (attēlā zemāk). Šī programma gan nebija veiksmīga – ABL ķīmiskais lāzers sagādāja virkni izaicinājumu. Tā apkope bija sarežģīta, turklāt darbības laikā bija problēmas ar iekārtas uzkaršanu.

Veiksmīgāks lāzeru pielietojums militārajā jomā ir LAIRCM jeb "Large Aircraft Infrared Counter Measures" sistēma. To izmanto, lai aizsargātu lidaparātus no raķetēm, kas savu mērķi meklē, izmantojot siltumstarojumu.

LAIRCAM izmanto cietvielu lāzeru, lai apžilbinātu tuvojošās raķetes sensorus un tādējādi novirzītu to no mērķa. Cietvielu lāzeri kļūst arvien labāki, kas veicina to arvien plašāku izmantošanu militārām vajadzībām. ASV bruņotie spēku nu lāzerus izvieto gan uz flotes kuģiem, gan sauszemes militārā transporta, lai pasargātu to no droniem, artilērijas lādiņiem un citiem apdraudējumiem. Gaisa spēki cītīgi pēta lāzertehnoloģijas pielietošanai gan uzbrukuma, gan aizsardzības sistēmās.

Krievijas lāzersistēmu, par ko šoreiz ir runa, sauc "Kaļina". Tā paredzēta, lai īslaicīgi apžilbinātu un padarītu neefektīvus citu valstu satelītu optiskos sensorus, kad tie lido pāri noteiktām teritorijām un ievāc informāciju. Līdzīgi kā ar ASV sistēmu LAIRCAM, arī "Kaļina" princips ir vienkārši piesātināt optiskos sensorus ar tik intensīvu gaismu, ka tie pārstāj darboties. Lai to panāktu, staru kūlim jābūt ļoti precīzam un jātrāpa tieši satelītu sensoros. Tas nav viegls uzdevums, ņemot vērā lielos attālumus un faktu, ka lāzerstaram jāvirzās cauri zemes atmosfērai.

Precīzi mērķēti lāzerstari lielos attālumos gan nav nekas jauns. Piemēram, NASA astronauti "Apollo 15" misijā 1971. gadā uz Mēness novietoja metru lielus reflektorus, pa kuriem nu "šauj" ar lāzeriem no Zemes un tādējādi nosaka Mēness pozīciju un attālumu. Lāzera optiskā sistēma un jauda nosaka, cik tālu iekārta var nogādāt starojumu vēlamajā intensitātē.

Tiek ziņots, ka "Kaļina" ir impulsu režīma lāzers, kas darbojas elektromagnētiskā starojuma infrasarkanajā diapazonā, un sistēmas staru kūļa enerģija esot tūkstots džouli uz kvadrātcentimetru. Salīdzinājumam, lāzeri, kurus izmanto acu ķirurģijā, ir 10 tūkstošus reižu vājāki. "Kaļina" lielu daudzumu ģenerēto fotonu spējot nogādāt līdz mērķim orbītā tāpēc, ka rada ļoti kolimētu staru kūli. Proti, fotoni ceļo paralēli cits citam, un kūlis tādējādi neizplešas. "Kaļina" starojuma fokusēšanā izmanto teleskopu, kura diametrs ir vairāki metri.

Izlūkošanas satelīti, kas informācijas ievākšanai izmanto optiskos sensorus, pārsvarā riņķo Zemes zemajā orbītā – dažu simtu kilometru augstumā. Šie satelīti kādam noteiktam punktam uz Zemes pārlido pāri dažu minūšu laikā. Tas nozīmē, ka "Kaļina" sistēmai būtu visu šo laiku nemitīgi jādarbojas un jāspēj staru kūli noturēt nomērķētu uz satelīta sensoru. Šī funkcija jāpilda teleskopa sistēmai, ko "Kaļna" izmanto staru kūļa fokusēšanai.

Cik varam spriest no vēstītā par "Kaļina" izmantoto teleskopu, šī sistēma spētu noturēt staru kūli uz satelītu simtiem kilometru garā satelīta lidojuma trajektorijas posmā. Tādējādi teorētiski no satelīta "acs" varētu pasargāt plašu apgabalu (apmēram 100 tūkstošus kvadrātkilometru). Teritoriju, kas ir apmēram Kentuki štata izmērā.

Krievija apgalvo, ka 2019. gadā armijas rīcībā esot nonākusi arī mazākas jaudas lāzersistēma "Peresvet" (attēlā zemāk), taču nav nekādu drošu ziņu, ka tā būtu kādreiz veiksmīgi pielietota.

Lielākas bažas vieš scenārijs ar lāzerieročiem kosmosā. Šādas sistēmas būtu ļoti efektīvas, jo gan attālums līdz mērķiem būtu mazāks, gan arī atmosfēra vairs netraucētu un nevājinātu staru kūli. Kosmosā tāda lāzerstara ģenerēšanai, kas varētu sabojāt satelītus, būtu vajadzīgs daudz mazāk enerģijas nekā uz zemes izvietotām sistēmām.

Šādi orbitālie lāzerieroči staru kūli varētu virzīt ne tikai pret satelītu optiskajiem sensoriem, bet arī satelītu propelenta tvertnēm vai energoblokiem, satelītus pilnībā izsitot no ierindas. Tehnoloģijām attīstoties, lāzerieroču izmantošana kosmosā kļūst arvien ticamāka perspektīva. Jautājums ir – kādas šādam scenārijam būs sekas.
--
Šis raksts ir pārpublicēts no "The Conversation" saskaņā ar "Creative Commons" licenci un autora atļauju. Visu rakstu oriģinālvalodā var lasīt vietnē "The Conversation".