Plasma trong quân sự: cơ hội và vấn đề
Ngọn lửa trong quá trình đốt cháy nhiên liệu đẩy là một trường hợp đặc biệt của plasma. Ảnh của Bộ Quốc phòng Nga
Nhiều loại vũ khí dựa trên khí ion hóa - plasma - từ lâu đã cố thủ vững chắc trong khoa học viễn tưởng. Trên thực tế, plasma vẫn chỉ được sử dụng ở một số dạng nhất định và chúng ta không nói về một siêu vũ khí tuyệt vời mà là về những tác dụng và phương tiện quen thuộc. Tuy nhiên, các nước hàng đầu vẫn tiếp tục nghiên cứu và nghiên cứu cần thiết về cái gọi là vũ khí. nguyên lý vật lý mới. Nhờ điều này, tình hình có thể thay đổi trong tương lai.
hệ số thiệt hại
Chúng ta hãy nhớ lại rằng plasma là trạng thái thứ tư của vật chất và là một chất khí bị ion hóa một phần hoặc hoàn toàn với số lượng hạt tích điện dương và âm gần như bằng nhau. Plasma được đặc trưng bởi nhiệt độ cao (theo tiêu chuẩn của điều kiện bình thường), sự phát sáng, bức xạ điện từ và các dấu hiệu khác. Trong tự nhiên, plasma được tìm thấy trong các ngôi sao và không gian giữa các vì sao, dưới dạng tia sét, v.v. Plasma được tạo ra nhân tạo có mặt trong các thiết bị thuộc nhiều loại khác nhau, từ đèn gia dụng đến lò phản ứng nhiệt hạch.
Điều gây tò mò là plasma đã có mặt trong quân sự từ thời cổ đại, mặc dù có một số hạn chế nhất định. Do đó, nhiều hệ thống và phương tiện gây cháy, từ những mũi tên đốt cháy thời cổ đại đến súng phun lửa hiện đại, đều tạo ra ngọn lửa - thực chất là plasma nhiệt độ thấp. Khi một chất nổ được kích nổ, một tia sáng xuất hiện cũng được tạo ra bởi khí bị ion hóa.
Xe tăng Ukraine tiếp xúc với plasma nhiệt độ thấp, hay nói cách khác là bị bỏng. Ảnh Lostarmour.info
Trong những trường hợp này chúng ta đang nói về plasma nhiệt độ thấp. Đồng thời, nó có năng lượng khá cao và có xu hướng truyền sang chất xung quanh, dẫn đến cháy hoặc phát nổ chất sau. Kết quả của các quá trình như vậy là mục tiêu bị tiêu diệt, gây ra thiệt hại này hoặc thiệt hại khác.
Biểu hiện nổi bật nhất của plasma trong quân sự theo mọi nghĩa là tia sáng của một vụ nổ hạt nhân/nhiệt hạch. Trong quá trình phân hạch hoặc hợp nhất hạt nhân, năng lượng khổng lồ được giải phóng, ảnh hưởng đến các bộ phận của đầu đạn, không khí xung quanh và bề mặt bên dưới. Dưới tác dụng của năng lượng này, chất này chuyển sang trạng thái khí và bị ion hóa. Đám mây plasma tạo thành tạo ra bức xạ ánh sáng - một trong những yếu tố gây tổn hại chính của vụ nổ hạt nhân. Năng lượng bức xạ trong phạm vi khả kiến và xa hơn đủ để đốt cháy các vật thể ở khoảng cách đáng kể so với điểm nổ và gây ra thiệt hại khác ở khoảng cách xa hơn.
Vỏ huyết tương
Cần lưu ý rằng trong quân sự, plasma không chỉ hiện diện như một loại vũ khí. Vài thập kỷ trước, nó đã trở thành một thách thức bổ sung đối với các nhà thiết kế tên lửa và tên lửa. hàng không công nghệ. Tuy nhiên, sau đó họ đã học được cách giải quyết vấn đề này và cũng đã có những nỗ lực nhằm phục vụ họ một hiện tượng vật lý phức tạp.
Kích nổ vũ khí hạt nhân RDS-6s; sự phát sáng là do sự hiện diện của plasma trong đám mây. Ảnh Bộ Quốc phòng Liên Xô
Người ta biết rõ rằng khi một chiếc máy bay di chuyển ở tốc độ cao, bề mặt của nó và không khí xung quanh nóng lên do ma sát với nhau. Trong chuyến bay siêu thanh, nhiệt độ không khí có thể lên tới hàng nghìn độ, do đó nó chuyển sang trạng thái plasma. Kết quả là, chiếc máy bay rơi vào cái gọi là. kén plasma, được duy trì cho đến khi tốc độ bay giảm xuống dưới một giới hạn nhất định.
Lớp plasma xung quanh thân máy bay đặt ra những yêu cầu đặc biệt đối với thiết kế máy bay - nó phải chịu được tải trọng cơ và nhiệt dự kiến. Để tạo ra và sản xuất một sản phẩm như vậy cần có nền tảng khoa học công nghệ nghiêm túc, bao gồm các lĩnh vực khoa học vật liệu, thiết kế, khí động học, v.v.
Các yêu cầu đặc biệt nảy sinh đối với thiết bị trên máy bay. Lớp vỏ plasma che chắn tín hiệu vô tuyến khiến nó mất khả năng liên lạc với hệ thống bên ngoài và cũng không thể sử dụng một số loại dẫn đường, dẫn đường. Về vấn đề này, cần có thiết bị tự hành với hiệu suất cao. Tuy nhiên, có những báo cáo rời rạc về giải pháp cho vấn đề cách ly. Máy bay siêu thanh hiện đại được cho là có thể liên lạc và thực hiện việc dẫn đường.
Kén plasma giúp đơn giản hóa việc phát hiện và theo dõi máy bay. Một đám mây khí bị ion hóa xung quanh một vật thể siêu thanh có thể được phát hiện bằng radar hoặc giám sát hồng ngoại. Ngoài ra, vệt plasma và không khí nóng vẫn còn phía sau máy bay, cũng có thể được phát hiện bằng thiết bị thích hợp. Tuy nhiên, việc dễ dàng phát hiện tên lửa hoặc đầu đạn đang bay tới không đảm bảo cho việc đánh chặn kịp thời - tốc độ bay cao sẽ làm giảm đáng kể thời gian phản ứng cho phép của phòng không và phòng thủ tên lửa.
Sơ đồ biểu diễn đơn vị chiến đấu bay lượn Avangard trong một cái kén plasma. Đồ họa của Bộ Quốc phòng Liên bang Nga
Theo chúng tôi được biết, các nước hàng đầu đã nghiên cứu khả năng sử dụng kén plasma để tạo lợi thế cho mình. Đặc biệt, có tin đồn về việc phát triển máy tạo plasma đặc biệt có thể làm giảm tầm nhìn của máy bay hoặc các máy bay khác. Vẫn chưa rõ những dự án như vậy có thực sự tồn tại hay không, chúng đã tiến triển đến mức nào và chúng hoạt động dựa trên những nguyên tắc nào.
Công nghệ không gian
Kể từ cuối những năm XNUMX, các nước hàng đầu đã nỗ lực tạo ra động cơ tên lửa sử dụng khí ion hóa. Vào đầu những năm sáu mươi, kết quả đầu tiên của các chương trình này đã được thử nghiệm trên các băng ghế thử nghiệm, và đến giữa thập kỷ này, các cuộc thử nghiệm bắt đầu ở ngoài không gian. Trong tương lai, cái gọi là Động cơ plasma đã trở nên khá phổ biến và vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.
Khái niệm về hệ thống đẩy như vậy khá đơn giản. Sử dụng một bộ nam châm và thiết bị điện, chất lỏng làm việc dạng khí được làm nóng và ion hóa. Vào những năm sáu mươi, người ta đã có thể đạt được nhiệt độ plasma khoảng 30°K và tốc độ dòng chảy của nó là 000-15 km/s. Động cơ plasma kém hơn các thiết bị lắp đặt khác về lực đẩy tối đa, nhưng lại vượt trội hơn về thời gian vận hành.
Động cơ plasma và hệ thống đẩy điện nói chung được sử dụng rộng rãi trên nhiều loại tàu vũ trụ, bao gồm cả tàu vũ trụ. về thiết bị quân sự. Những sản phẩm như vậy có hiệu quả nhất như động cơ chuyển hướng, đòi hỏi độ chính xác cao và lực đẩy hạn chế.
Hoạt động của động cơ tên lửa plasma. Ảnh của NASA
Huyết tương không gây chết người
Trước đây, một lựa chọn thú vị để sử dụng huyết tương đã được đề xuất ở Hoa Kỳ. Người ta đề xuất thu được nó bằng cách sử dụng tia laser có đủ năng lượng và sử dụng nó để gây sát thương hạn chế và có kiểm soát lên mục tiêu. Sau đó, ý tưởng này đã được thực hiện trong một số dự án thử nghiệm. Tuy nhiên, không có dự án nào trong số này tiến triển vượt quá các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm hoặc trên địa điểm thử nghiệm.
Trong giai đoạn đầu của sự phát triển laser vũ khí Nhiều phương pháp khác nhau để tác động đến mục tiêu đã được khám phá. Đặc biệt, khả năng làm hỏng vật thể có xung mạnh ngắn đã được nghiên cứu. Những nghiên cứu như vậy đã chỉ ra rằng với sự kết hợp nhất định giữa công suất chùm tia, thời lượng xung và vật liệu mục tiêu, lớp bên ngoài của mục tiêu sẽ bốc hơi theo đúng nghĩa đen, bao gồm cả. với sự hình thành huyết tương và các tác dụng bổ sung tương ứng.
Họ quyết định nghiên cứu nguyên tắc này trong bối cảnh các hệ thống không gây chết người. Trong những năm XNUMX và XNUMX năm, một số tổ chức đã liên tiếp phát triển các sản phẩm Laser xung tiêu diệt (PIKL), Laser hóa học xung (PCL), Đạn năng lượng xung (PEP), v.v. với các tính năng kỹ thuật khác nhau và nguyên tắc hoạt động chung. Trong số hàng chục sản phẩm khác đã xuất hiện, sản phẩm mới nhất trong số đó là tổ hợp SCUPLS (Hệ thống Laser xung cực ngắn có thể mở rộng).
Thử nghiệm phức hợp laser không gây chết người PEP. Ảnh của Bộ Quốc phòng Mỹ
Nguyên lý hoạt động của hệ thống PIKL, PCL, v.v. đã đủ đơn giản. Các chùm tia laser phải được tập trung ngay phía trước mục tiêu. Một xung công suất cao, ngắn sẽ làm ion hóa không khí tại tiêu điểm và biến nó thành plasma. Đám mây khí sinh ra có thể ảnh hưởng đến một người hoặc vật thể khác. Chấn thương và tổn thương trực tiếp hầu như bị loại trừ, nhưng bức xạ điện từ từ plasma lẽ ra đã gây ra cơn đau dữ dội.
Tất cả các dự án đều sử dụng nguyên tắc hoạt động giống nhau, nguyên tắc này có thay đổi đôi chút dựa trên kết quả thử nghiệm. Ngoài ra, các sản phẩm còn khác nhau về loại và thông số của tia laser được sử dụng. Đặc biệt, trong các dự án sau này, họ đã tìm ra bước sóng và công suất tối ưu mang lại hiệu quả như mong muốn và giảm thiểu rủi ro cho sức khỏe của đối tượng mục tiêu. Tuy nhiên, những hệ thống như vậy đã bị chỉ trích từ quan điểm nhân văn, và đến nay công việc đã bị dừng lại trên thực tế.
Nguyên tắc cũ mới
Vì vậy, plasma từ lâu đã được sử dụng rộng rãi trong quân sự nhưng chỉ ở dạng biểu hiện riêng lẻ. Trước hết, nó được sử dụng dưới dạng lửa gây ra bởi loại đạn gây cháy đơn giản nhất hoặc bức xạ ánh sáng của vụ nổ hạt nhân. Ngoài ra, động cơ tên lửa plasma dành cho công nghệ vũ trụ đã tồn tại và được sử dụng trong nhiều thập kỷ. Sau đó, vũ khí bắt đầu phải đối mặt với vấn đề kén plasma, vốn đặt ra những yêu cầu thiết kế đặc biệt.
Nhìn chung, chủ đề về khí plasma bị ion hóa đã được nghiên cứu kỹ lưỡng và có nhiều ý tưởng cũng như sự phát triển khác nhau để sử dụng nó trong lĩnh vực quân sự. Trên cơ sở đó, nhiều thiết kế khác nhau của các hệ thống thuộc loại này hay loại khác có tiềm năng lý thuyết tốt đang được phát triển. Tuy nhiên, vũ khí đầy hứa hẹn dựa trên cái gọi là. các nguyên lý vật lý mới, vì lý do này hay lý do khác, vẫn chưa vượt ra ngoài ranh giới của các phòng thí nghiệm và địa điểm thử nghiệm. Thời gian sẽ cho biết tình trạng này sẽ thay đổi trong bao lâu và như thế nào.
tin tức