¿Cuáles son los cazas, bombarderos, tanques, destructores y cruceros más avanzados del mundo actualmente?

País de desarrollo: Estados Unidos

Nombre y modelo: Arma láser espacial (IFX)

Unidad de desarrollo: TRW, Boeing y Lockheed Martin

Costo: El costo total de desarrollo y lanzamiento se estima en 97 mil millones de dólares

Estado actual: En desarrollo

Descripción general:

Estado actual de las armas láser espaciales. Se trata de un satélite "asesino" con armas láser como carga útil, que puede denominarse satélite de combate láser o plataforma láser espacial. Si se utilizan para atacar objetivos terrestres, las armas láser espaciales tienen la ventaja de cubrir un gran alcance terrestre. Al igual que otros satélites, cuanto más alto orbita un satélite de combate láser, mayor es su cobertura. Los satélites láser de órbita geoestacionaria pueden cubrir el 42% de la superficie terrestre; si se utilizan satélites láser de órbita terrestre baja para lograr una cobertura global, el número de satélites aumentará en consecuencia. Sin embargo, los satélites de órbita terrestre baja están cerca del objetivo, que es. propicio para mejorar la letalidad de las armas láser.

El plan IFX es el plan de desarrollo de armas láser espaciales de Estados Unidos. Es un hermoso modelo para el uso de armas láser en operaciones espaciales en el siglo XXI, elaborado conjuntamente por la Agencia de Investigación Científica del Departamento de Defensa de Estados Unidos y la Fuerza Aérea de Estados Unidos. El programa se lanzó en la década de 1970, cuando la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE. UU. comenzó a implementar un plan de tecnología "trinidad" destinado a verificar la viabilidad de las armas láser espaciales, a saber:

①"Alpha " (Alfa) tiene como objetivo verificar la viabilidad técnica del vuelo orbital de un láser químico columnar de fluoruro de hidrógeno de clase megavatio.

② El programa "Experimento de demostración óptica a gran escala" (LODE) tiene como objetivo verificar experimentalmente el uso de tecnología de detección de ondas de salida junto con sistemas de óptica adaptativa para controlar y apuntar rayos láser. El programa LODE incluye un "Proyecto de espejo avanzado grande" (LAMP) para demostrar la viabilidad de fabricar un reflector primario liviano, multifacético y de 4 metros de diámetro adecuado para su uso en el espacio.

③El proyecto "Talon Gold" tiene como objetivo verificar la tecnología de captura, seguimiento y focalización.

En 1983, Estados Unidos comenzó a implementar el plan "Iniciativa de Defensa Estratégica" (SDI), y en él también se incluyó la investigación sobre tecnología de armas láser basadas en el espacio, que fue implementada por la Iniciativa de Defensa Estratégica. (SDIO) (mayo de 1993 rebautizada como Agencia de Defensa de Misiles Balísticos). El plan SDI está diseñado para abordar los misiles balísticos intercontinentales soviéticos, requiriendo que el misil enemigo muera en la fase de impulso antes de la separación de múltiples ojivas. La IDE de entonces preveía que la Unión Soviética lanzaría 2.000 misiles balísticos intercontinentales al mismo tiempo, y que el sistema de armas espacial debería tener la capacidad de derribar 40 misiles por segundo. Para ello es necesario desplegar en órbita decenas de satélites de combate láser. El arma láser de cada satélite debe estar compuesta por un láser con una potencia de transmisión de 30 megavatios y un reflector principal con un diámetro de 10 metros.

Tras el colapso de la Unión Soviética, la estrategia de combate de Estados Unidos cambió. La misión principal del sistema de armas láser espacial ha pasado de defenderse contra misiles balísticos intercontinentales a defenderse contra misiles balísticos de teatro. El objetivo del ataque ya no es una gran cantidad de misiles de largo alcance que despegan de la Unión Soviética, sino de corto alcance; misiles balísticos de alcance que pueden ser lanzados desde cualquier parte del mundo. Los cambios en la estrategia de combate han relajado los requisitos para los láseres espaciales.

La Agencia de Defensa de Misiles Balísticos de Estados Unidos realizó una comparación de múltiples opciones para un sistema de arma láser espacial, y la solución óptima propuesta es: un círculo con una altitud de 1.300 kilómetros, una inclinación de 40°, y diferentes ascensiones rectas de nodos ascendentes. En órbita, se despliegan 24 satélites de combate láser para formar una constelación global. Cada satélite de combate láser puede destruir misiles centrados en él y en un radio de 4.000 kilómetros. Dependiendo de la distancia al objetivo, puede destruir misiles en vuelo en 2 a 5 segundos. Si el ángulo entre el nuevo objetivo y la dirección de disparo original no es demasiado grande, el satélite de combate láser puede ajustarse a la nueva dirección y apuntar a otro misil en 0,5 segundos.

Los satélites de combate láser están compuestos por armas láser (láseres, sistemas ópticos, sistemas de localización y puntería de captura) y sistemas de servicio de plataforma. El láser utiliza un láser de fluoruro de hidrógeno con una longitud de onda operativa de 2,7 micrones y una potencia de emisión estimada de 8 megavatios. El reflector principal del sistema óptico tiene 8 metros de diámetro. La superficie del espejo tiene un revestimiento superreflectante que no requiere enfriamiento activo para garantizar que el láser pueda funcionar normalmente bajo una gran carga térmica. El sistema de señalización y seguimiento de captura consta de un dispositivo de monitoreo y una plataforma estable, que puede garantizar que el haz esté alineado con el objetivo cuando la bomba mecánica láser produce fuertes vibraciones. El sistema de servicio de la plataforma incluye subsistemas de suministro de energía, reactivo (combustible), procesamiento de datos y medición y control.

A finales de los 80 y principios de los 90, se demostraron y verificaron las tecnologías clave de cada subsistema del satélite de combate láser.

El láser "Alfa" fue desarrollado por TRW en 1980. La primera prueba de emisión de luz se realizó en 1989. En agosto de 1994, había emitido luz más de 10 veces y alcanzó una potencia de alta calidad de megavatios. nivel de potencia. Al mejorar el diseño estructural del láser y agregar anillos de cavidad modulares, se puede reducir la masa del láser y aumentar la potencia de salida a niveles de combate reales. Investigaciones recientes muestran que se pueden lograr mayores reducciones de masa mejorando el diseño de la boquilla del láser. En términos de sistemas ópticos, fabricamos un reflector combinado multifacético de 4 metros de diámetro en 1989 y conquistamos la tecnología clave de fabricación de un reflector de 11 metros en 1993, sentando las bases para la realización de ingeniería de sistemas ópticos a gran escala. .

Debido a que el sistema de seguimiento y puntería de captura adopta nuevas tecnologías desarrolladas por el Proyecto de Gran Espejo Avanzado y el Proyecto de Experimento de Demostración Óptica de Gran Tamaño, se ha creado un espejo combinado multifacético controlado activamente de 4 metros de diámetro que Se puede escalar directamente para hacer zoom en un reflector de 8 metros de diámetro para uso práctico. En 1997, TRW completó pruebas integrales en tierra del láser "Alfa" y reflectores avanzados a gran escala, y llevó a cabo con éxito tres pruebas integradas integrales en tierra de láseres de alta potencia de megavatios, sistemas de control de haz y subsistemas de orientación, demostrando y verificar la viabilidad y supervivencia de los sistemas láser espaciales. Proporcionó datos de diseño para el desarrollo de un demostrador láser espacial. Estas pruebas integrales en tierra han proporcionado datos de diseño valiosos para el desarrollo de prototipos de demostración de armas láser espaciales. El problema de integración del sistema se ha resuelto básicamente y el sistema de armas ha entrado ahora en la etapa de demostración del programa. En febrero de 1999, la Agencia de Defensa de Misiles Balísticos firmó un contrato de 127 millones de dólares con tres empresas, incluidas TRW, Boeing y Lockheed Martin, para comenzar la implementación del plan de prueba de demostración en órbita del demostrador láser espacial.

Se espera que toda la arma láser espacial (IFX) esté terminada en 2013. Los trabajos iniciales y intermedios del plan ya han sido completados. La Fuerza Aérea de EE. UU. se está concentrando en superar las dificultades. En la actualidad, la tecnología clave ha avanzado y se está preparando para desarrollar un demostrador espacial. Después de 2005, se completó el demostrador, se desarrolló aún más un reflector de 8 metros de diámetro y se realizó gradualmente el despliegue a bordo de 20 satélites.

2. Indicadores de rendimiento:

Las futuras armas láser espaciales diseñadas por la Oficina de Ciencia y Tecnología de EE. UU. son las siguientes: el medio láser del arma láser espacial puede emitir luz continuamente durante 200-500 segundos; la longitud de onda del láser es de 2,7 micrones; la potencia del láser es de 5 a 10 megavatios; la altitud orbital es de 800 a 1000 kilómetros; el ángulo de inclinación es de 40 grados; el área de cobertura de un satélite es de 1/10; la superficie terrestre; el alcance es de 4.000 a 12.000 kilómetros; el diámetro luminoso es de 0,3 a 1 metro; el alcance máximo es de 3.000 metros; el tiempo de disparo es de 10 segundos; la masa es de 35.000 kilogramos; Todo el sistema consta de 20 satélites y 10 espejos en órbita.

3. Desarrollo y evolución:

Después del desarrollo de los últimos 20 a 30 años, la tecnología de cada subsistema del satélite láser se ha dominado básicamente. Para construir un sistema de armas láser para el combate real, actualmente se están implementando dos tareas:

La primera es desarrollar y probar un "demostración de armas láser espacial". Se trata del montaje final de todos los subsistemas para formar un satélite de combate láser completo y realizar pruebas de demostración en órbita para verificar la coordinación del trabajo de todo el sistema y su adaptabilidad al entorno espacial. El tamaño del demostrador es la mitad del satélite real y la potencia de emisión del láser está diseñada para ser 1/3 de la potencia real. La masa del demostrador se estima en 16.600 kilogramos, aproximadamente la mitad de la masa del satélite láser real (35.000 kilogramos).

El segundo es solucionar el lanzamiento de satélites láser a gran escala. El cohete estadounidense Hércules-4 y su cohete de próxima generación tienen una capacidad de carga de 22.000 kilogramos (órbita terrestre baja). Si no se puede reducir el tamaño del satélite láser real, será necesario lanzarlo dos veces y ensamblarlo en el espacio, o será necesario desarrollar un nuevo vehículo de lanzamiento. El Departamento de Defensa de Estados Unidos no planea desarrollar nuevos cohetes, por lo que está fortaleciendo la investigación sobre la miniaturización de satélites láser y el ensamblaje de satélites espaciales.

El costo de desarrollo de los satélites de combate láser se puede estimar basándose en las estadísticas históricas de los costos de desarrollo de satélites militares de EE. UU.: el precio unitario conocido es de 50.000 dólares/kg a 150.000 dólares/kg. La masa total de la constelación de armas láser espaciales compuesta por 24 satélites se estima en 840 toneladas (24×35.000 kilogramos). Si el precio unitario promedio es de 100.000 dólares estadounidenses por kg, el costo de desarrollo es de 84 mil millones de dólares estadounidenses.

?

Para desarrollar un satélite práctico, se debe agregar una tarifa de extensión tecnológica del 10% sobre la base de completar la prueba espacial del demostrador; el costo de lanzamiento se basa en un vehículo de lanzamiento desechable mejorado de US$ 5.650/; kg. Como resultado, los costos totales de desarrollo y lanzamiento ascendieron a 97 mil millones de dólares.

El próximo desarrollo tecnológico de sistemas de armas láser espaciales se centrará en los siguientes aspectos:

(1) Desarrollar láseres con longitudes de onda más cortas para reducir el tamaño del sistema óptico. Se están desarrollando láseres mejorados de fluoruro de hidrógeno con una longitud de onda de 1,3 micrones, láseres químicos de oxígeno y yodo con una longitud de onda de 1,35 micrones, nuevos láseres de diodo y láseres multihaz con una longitud de onda de 0,8 micrones.

(2) Aumenta el diámetro del reflector principal para aumentar la energía del haz que incide en el objetivo. Cuanto mayor sea el tamaño del reflector, más concentrado será el haz de luz y mayor será la intensidad de la luz. Si la intensidad de la luz se mantiene constante, se pueden reducir los requisitos de potencia de salida del láser, lo que reduce la calidad del satélite y reduce los costos de desarrollo.

(3) Mejora aún más la precisión del seguimiento y la orientación para compensar el desenfoque causado por la vibración del haz. El efecto equivale a aumentar la potencia de salida del láser o aumentar el tamaño del espejo óptico.

Estados Unidos está acelerando el desarrollo de armas láser espaciales hasta satélites de combate láser, y los ha utilizado como sistemas de respaldo y seguimiento de armas espaciales de energía cinética y como parte integral del sistema nacional de misiles. sistema de defensa.

Actualmente, el Departamento de Defensa de EE. UU. cree que las armas láser espaciales son las armas más efectivas utilizadas para destruir misiles intercontinentales y misiles tácticos de combate en la fase de impulso, y pueden destruir misiles aéreos a una distancia de cientos a miles de kilómetros y cualquier otro objetivo en el espacio. La Agencia de Ciencia y Tecnología de Estados Unidos se ocupa principalmente de dos aspectos del trabajo sobre este tema en el programa de defensa antimisiles: el desarrollo de láseres químicos de alta energía y el desarrollo de sistemas de identificación de objetivos, sistemas de seguimiento de objetivos, sistemas de guía de objetivos y control de fuego. sistemas.

La Agencia de Defensa de Misiles de EE. UU. ha formulado un plan para desarrollar armas láser espaciales, que se divide en las siguientes etapas:

La primera etapa es implementar el plan ALE. es combinar el láser "Alpha" con el instrumento de luminiscencia LODE actualmente integrado, TR Rice Company en los Estados Unidos ha desarrollado el láser químico de alta energía de fluoruro de hidrógeno "Alpha", que fue desarrollado en 1991. Además, también se desarrolló un instrumento luminoso LODE. El LODE está equipado con un espejo circular LA mP con un diámetro de 4 metros. A finales de 1994 se habían realizado aproximadamente 10 experimentos de luminiscencia "Alfa" según el plan ALI. En 1996 se realizó otra prueba luminosa y el resultado mostró que la duración luminosa era de 5 segundos. El 22º experimento espacial se llevó a cabo en marzo de 2000 y la duración luminosa alcanzó los 6 segundos.

En la segunda fase, el sistema de reconocimiento, seguimiento, guía y sistema de control de tiro se combinaron para realizar pruebas; a principios de 2001, se llevaron a cabo experimentos utilizando el nuevo sistema de reconocimiento, seguimiento, guía y ajuste láser de objetivos; .

La tercera fase consiste en construir un modelo de demostración del arma láser espacial y realizar pruebas en tierra y en vuelo. En febrero de 1999, la Agencia de Defensa de Misiles firmó un contrato de 127 millones de dólares con el grupo empresarial (Boeing, Lockheed Martin, TRW) para construir un demostrador de armas láser espaciales y llevar a cabo la fase final del programa IFX de Prueba Espacial Integrada para probar esta capacidad de Armas láser para destruir misiles. TRW es responsable de la parte experimental del sistema láser en el plan IFX. También es responsable del desarrollo y producción del sistema de control láser, el sistema de control del espejo principal y el desarrollo del refrigerante ultrasónico HYLTE. El sistema de identificación, seguimiento y orientación de objetivos del plan IFX prevé utilizar en la medida de lo posible sistemas similares desarrollados por la empresa conjunta para armas láser aerotransportadas. Originalmente se planeó que el experimento IFX durara hasta finales de 2012. El propósito del experimento es probar la capacidad de las armas láser espaciales para identificar objetivos, rastrear objetivos, guiar objetivos por láser y capacidades de control láser. Globo de gran altitud desarrollado en el proyecto HABE como portador del experimento. Se espera que el globo esté fabricado en 2004-2005. Con la condición de que el experimento tenga éxito, la Agencia de Defensa de Misiles de Estados Unidos y la Fuerza Aérea de Estados Unidos planean firmar un contrato adicional para llevar a cabo la fase final del experimento espacial integrado IFX. Los expertos de la Fuerza Aérea dijeron que el plan se completará en 2013. En la etapa de preparación del experimento, también se planea desarrollar una nueva boquilla de enfriamiento automático. La función de la boquilla es inyectar medio láser en el oscilador. Se requiere que el uso de la nueva boquilla pueda aumentar la potencia de salida. 30%. También hay planes para desarrollar un proceso de producción de espejos similares al silicio. Y Lockheed Martin es responsable del diseño del satélite.

Todavía quedan muchos problemas sin resolver en las armas láser espaciales, entre ellos: cómo poner en órbita grandes dispositivos láser. La razón principal es que el diámetro del espejo principal del dispositivo emisor de luz es demasiado grande. La solución principal es desarrollar un láser que pueda colocar el espejo primario plegable en el compartimento de carga del vehículo de lanzamiento y abrirse automáticamente después de que el arma láser espacial entre en la órbita predeterminada. Otro problema es cómo reponer medios químicos para las armas láser espaciales en órbita. En el futuro, las armas láser utilizarán láseres químicos. Sin medios, no se pueden producir reacciones químicas y no se pueden generar láseres. La principal tarea de la Oficina de Ciencia y Tecnología de Estados Unidos y de la Fuerza Aérea de Estados Unidos en la siguiente fase de las armas láser espaciales es centrarse en superar los problemas mencionados anteriormente.