Круче, чем сосули: зачем России лазерный ледокол?
Если американские военные соберутся испытывать очередной лазер, установленный на корабле, об этом весь мир будет знать задолго до события. Марку эсминца, фамилию ответственных, марку лазера и даже меню, подаваемое матросам в этот день. Вне зависимости от результата испытаний назавтра Youtube будет полниться роликами, рассказывающими о подготовке запуска, красочными видео уничтожаемого объекта и почти рекламными роликами Вооружённых сил США.
России до такого уровня PR пока далековато. О том, что в ноябре стартуют испытания лазера для ледоколов, вся страна узнала из газеты "У Белого моря". Наверное, большинство людей в тот же момент ещё и узнали о существовании такого СМИ. До конца года будут проведены испытания лазерной установки мощностью 30 киловатт, созданной по федеральной целевой программе "Гражданское судостроение". А ведь такой лазер — это серьёзное событие как в мировой лазерной технике, так и в современном судостроении.
Немного о лазерах
Если не вдаваться в технические подробности, то лазер — это устройство по превращению энергии от специальных ламп при помощи системы линз и кристаллов в очень тонкий сфокусированный поток излучения. В 1954 году учёным из СССР удалось изобрести первый микроволновый генератор. Через четыре года американец Теодор Майман продемонстрировал работу первого оптического квантового генератора — лазера. И всего через пять лет после его изобретения в Советском Союзе под руководством нобелевского лауреата Николая Басова была запущена программа разработки лазерного оружия высокой мощности.
Подробнее о советском лазерном оружии можно прочитать в большом материале Лайфа "Русские лучи смерти". В рамках этой статьи стоит лишь отметить, что НПО "Астрофизика", в настоящее время входящая в холдинг Швабе, занимается лазерами двойного назначения уже очень долгое время. Это одна из самых авторитетных организаций в нашей стране, занимающихся лазерными технологиями.
Именно НПО "Астрофизика" разработала в 1990 году самоходный лазерный комплекс для противодействия оптико-электронным приборам противника 1К17 "Сжатие". Конструкция представляла собой систему из лазера, работающего на нескольких оптических каналах, и энергетической установки на шасси самоходной гаубицы 2С19 "Мста-С".
Потенциальные цели лазерного комплекса "Сжатие" — танки, самоходные артиллерийские установки и даже низко летящие вертолёты. Обнаружив цель средствами радиолокации, комплекс производил её лазерное зондирование, пытаясь обнаружить оптическое оборудование по бликующим линзам. Точно локализовав "электронный глаз", аппарат поражал его мощным лазерным импульсом, ослепляя или выжигая чувствительный элемент (фотоэлемент, светочувствительную матрицу или даже сетчатку глаза прицелившегося бойца). Дальность действия лазера является секретной информацией. Однако известно, что предыдущая версия комплекса — "Стилет" — могла поражать цели на расстоянии до десяти километров, то есть практически на любой дистанции, с которой был виден объект.
Немного о ледоколах
Современные ледоколы могут пробивать лёд двумя способами. Первый применяется, когда лёд не очень толстый. Используя бронированный нос судна, ледокол просто ломает и раздвигает льдины. За счёт более широкого, чем у обычных судов, корпуса, ледокол пробивает во льдах широкую дорогу, по которой за ним идут следом суда каравана. Современные ледоколы имеют в запасе около 50 тысяч лошадиных сил (для примера взят атомный ледокол "Таймыр"), что позволяет им просто крушить льды форштевнем, двигаясь вперёд.
На пути ледокола нередко возникает паковый лёд. Такому льду уже не менее двух лет, у него толщина более трёх метров, и просто раздвинуть в стороны его не получится. Тогда ледокол на небольшом ходу начинает наваливаться на лёд, словно пытаясь выбраться на поверхность. В какой-то момент лёд не выдерживает тяжести ледокола и проламывается. Затем ещё один такой же манёвр с наползанием на лёд, и снова часть льда оказывается расколотой. Вот так медленно и по чуть-чуть идёт продвижение вперёд.
Сто лет назад корабли ледового класса делили на ледоколы и ледорезы. Наваливаться всем весом и колоть лёд могли только ледоколы. Ледорезы способны были лишь раздвигать лёд форштевнем. Всё. Больше никаких способов эффективно пробивать дорогу во льду человечество так и не изобрело. Пробовали для этого использовать и пушки, и специальные фрезы, режущие лёд, однако ни одно из этих изобретений не дало достаточной эффективности.
Идеальной силовой установкой для ледокола стал атомный реактор. Всё дело в том, что во время пробития льда наилучшим двигателем для ледокола становится электродвигатель, способный долго работать на низких оборотах. Поэтому атомный реактор при помощи генератора вырабатывает энергию для трёх гребных электродвигателей для привода гребных винтов. Кроме того, атомная силовая установка ледокола не нуждается в регулярной дозаправке, что в условиях ледяного плена весьма проблематичная задача.
Лазер против льда
И вот уже скоро состоятся испытания принципиально нового способа пробиваться сквозь лёд. Для этого на время проверок лазер, предназначенный для разрезания льда, установят на дизельный ледокол "Диксон". Предполагается, что судовая лазерная установка станет ещё одним инструментом для раскалывания льда во время ледокольной проводки судов. В лаборатории лазер мощностью 30 киловатт уже был проверен и показал себя успешно. По заверениям создателей, установка быстро и уверенно разрезает лёд толщиной один метр с расстояния шесть метров.
Почему взято именно такое расстояние? Дело в том, что во время плавления льда будет образовываться облако водяного пара. Такой пар при минусовой температуре начинает намерзать на самой установке и ледоколе, мешая дальнейшим работам. С другой стороны, пар уменьшает эффективность работы лазера, поэтому, возможно, создатели установки будут его убирать каким-нибудь способом (например, установив рядом с установкой мощный вентилятор).
Также пока непонятно, как будет вести себя кипящая вода, образующаяся во время разрезания льда. Дело в том, что в некоторых случаях "благодаря" парадоксу Мпембы (названному в честь африканского школьника) кипящая вода замерзает быстрее, чем холодная, хотя при этом она должна пройти температуру холодной воды в процессе замерзания.
Ну и, кроме того, может оказаться, что 30-киловаттного лазера просто не хватит для эффективного прорезания льда. Создатели говорят о том, что в установке будет система, способная обнаруживать в ледяной корке трещины или точки напряжённости и фокусировать на них лазер. То есть не придётся полностью прорезать весь лёд, лишь делать надрезы, после чего ледокол сможет расколоть стоящие перед ним льды гораздо быстрее.
Кроме того, в настоящее время уже завершается работа над силовой установкой гораздо большей мощности. В случае успешных испытаний предполагается проверить 200-киловаттный лазер уже на атомном ледоколе.
Предполагается, что такая система в паре с ледоколом сможет обеспечивать скорость ледовой проводки до трёх узлов (это 5,5 километра в час). Учитывая, что ледокол и караван, идущий за ним, идут без перерывов и выходных, 24 часа в сутки, то такой способ может обеспечить более 100 километров проводки в сутки. Стоит учитывать, что установка нужна только при прохождении паковых льдов толщиной более трёх метров. Со льдом меньшей толщины современные атомные ледоколы справляются спокойно сами.
Дизельный ледокол "Диксон" был построен в 1983 году. Он имеет 92 метра длины и 21,4 метра ширины. Судно оснащено четырьмя дизельными двигателями мощностью 13 тысяч лошадиных сил и способно развивать скорость до 17,5 узла. Автономность плавания ледокола составляет 30 суток. Судно может продвигаться по льду толщиной до одного метра со скоростью один узел.
1+1=2
Ну и, конечно, понятно, что подобная установка наверняка имеет двойное назначение и может использоваться как для резки льда, так и для чего-нибудь другого. Стоит вспомнить, что изначально НПО "Астрофизика" — это научный центр двойного назначения. Лазер есть лазер, и создание 30-киловаттного лазера, способного к долговременной работе, — это уже половина дела при создании лазерной установки.
Сейчас наиболее перспективными считаются лазерные установки, способные обеспечивать защиту от беспилотников противника. Именно их разработкой заняты сразу несколько американских исследовательских центров. Для этого достаточно лишь лазерной установки, системы наведения и радарного комплекса для обнаружения беспилотников противника. Тут как раз стоит отметить и действующую в настоящее время программу по усилению российского военного присутствия в Арктике.
Для обеспечения защиты российских интересов на крайнем севере Министерство обороны создаёт в настоящий момент военную группировку кораблей ледокольного и ледового классов. Будут они оборонять и арктическое побережье страны. Большинство кораблей сделают на основе ЛК-110Я — ледокола-лидера, проектируемого в данный момент. Предполагается создание военных ледоколов и ударных кораблей ледового класса, способных нести как артиллерийское, так и ракетное вооружение.
Скорее всего, уже в ближайшее время мы услышим о том, что недавно заложенные боевые ледоколы получат и лазерную установку для ледовой проходки, выполненную по принципу "на что мирно пашущий советский трактор ответил ураганным огнём из всех орудий". С другой стороны, приятно, что российские учёные не действуют по принципу "всё для фронта, всё для победы", а думают и о гражданском применении самых современных технологий. По расчётам специалистов России, в настоящее время необходимо ещё как минимум шесть ледоколов, а каждый атомный ледокол строится от шести до восьми лет.
Применение же лазерной установки позволит уменьшить ледовый класс создаваемых судов, сделать их менее мощными и дорогими, зато обладающими лазером для резки льда. Отдельно стоит заметить и некую иронию. Именно на судне с таким же названием "Диксон" был реализован первый советский проект корабельного лазерного оружия, проект "Тема "Айдар". Будем надеяться, что 37 лет спустя у российских инженеров получится гораздо более эффективная лазерная установка.
