Известно множество конструкций лазеров: твердотельные (самый первый лазер на кристалле рубина), полупроводниковые (лазерная указка и считывающая головка в CD– и DVD-проигрывателях), газовые (школьный гелий-неоновый и технологический на углекислом газе, который режет металл). Есть также лазеры на свободных электронах, в которых излучение генерируют разогнанные в ускорителе электроны, пролетающие через переменное магнитное поле.
Возникает вопрос: если электромагнитные лучи могут служить оружием, то почему до сих пор не служат? Почему же все еще не построен «гиперболоид инженера Гарина», распиливающий линкоры так же легко, как нож масло? Или, может быть, что-то уже есть, но мы об этом не знаем?
Скорее всего, лазерных пушек космического базирования пока еще не существует. Хотя наземные установки, сбивающие ракеты и снаряды с расстояния в несколько километров, уже созданы и испытаны. Но перейти от 10 км к 1 000 км будет очень непросто, и вот почему.
В принципе электромагнитные волны можно фокусировать, о чем писал еще Алексей Толстой, и, в общем-то, все существующие проекты недалеки от бессмертного «гиперболоида». Но как бы точно ни были сделаны фокусирующие зеркала, луч все равно, увы, расходится. И степень этого расхождения прямо пропорциональна длине волны излучения, поделенной на диаметр пучка. Получается, что, чем волна короче, а пучок шире, тем расхождение меньше. А для того чтобы луч был эффективным, он должен быть тонким, иначе вся мощность рассеивается по слишком большой площади.
Лазерные фокусы. Свет типичного миниатюрного твердотельного лазера имеет расходимость около 30 угловых минут. Много это или мало? Именно под таким углом мы видим на небе Луну – то есть если мы осветим ее ла зером, то «зайчик» накроет ее всю. Но какова бы ни была его мощность, ни земляне, ни их потенциальные противники, находящиеся на Луне, скорее всего, ничего не почувствуют. А вот большие по размерам газовые лазеры (например, лазер на углекислом газе) перспективнее – их типичный угол расхождения 30 угловых секунд, а это значит, что инфракрасное пятно на поверхности Луны будет в 60 раз меньше поперечника спутника Земли. Какова же должна быть мощность источника света, чтобы нанести на такой площади заметные повреждения технике? Скажем сразу: мощности всех электростанций Земли для этого будет недостаточно. Современные газодинамические лазеры, режущие металл, фокусируют всю свою многокиловаттную мощь на площади всего 1см2 , и времени на разрезание трубчатых конструкций у них уходит, как правило, существенно больше 1 секунды. Поэтому, чтобы метровым пучком и за доли секунды расплавлять металл, нужны сотни и тысячи мегаватт лучистой энергии. Расхождение луча становится проблемой не только тогда, когда мы собираемся стрелять по Луне. Одна угловая минута на дистанции 100 метров – это пятно диаметром 3 см (что хорошо знают стрелки), значит, полминуты – полтора сантиметра. На километр – это уже 15 см, на 10 км – полтора метра…
Квантовая квинтэссенцияОсновной военный эффект от лазерного луча – чисто тепловой, кванты света должны просто поглотиться поражаемым объектом и нагреть его до такого состояния, чтобы он пришел в негодность. Для того что-бы оказать воздействие на цель (металлический корпус корабля или спутника), к ней должно дойти некоторое количество джоулей. Сколько именно – сказать трудно, и даже если это известно, то громко об этом, скорее всего, говорить не будут. И все же, по-видимому, это не менее нескольких десятков или даже сотен мегаджоулей – для таких уязвимых объектов, как ракета с полным топливным баком, и не меньше тысяч мегаджоулей – для ядерных боеголовок, которые успешно преодолевают плотные слои атмосферы, не теряя работоспособности. Для лазера непрерывного действия, даже без учета расходимости луча, речь уже идет о мощностях в тысячи мегаватт. Но тогда получается, что мощность источника энергии должна составлять миллионы киловатт! И это действительно так.
К тому же постоянно светить лазером по пустому безвоздушному пространству бессмысленно – сначала нужно навести его на цель и только после этого «врубать» на полную мощность. Реактор же плохо работает в таком «рваном» режиме. В бою, если вражеские боеголовки летят сотнями, а на выделение ложных целей нет времени, палить лазеру придется достаточно часто, и именно по этой причине большинство разрабатываемых боевых лазеров – химические. Горение газообразного топлива (помните пирамидки инженера Гарина?) приводит внутреннюю среду лазера в возбужденное состояние, и она начинает генерировать мощное электромагнитное излучение. Поэтому действовать придется следующим образом – произвели выстрел, продули систему, подали новую порцию реагентов и только после этого – новый залп…