Das Militär hat die Physik immer als einen Weg gesehen, um den Sieg über den Feind zu erringen. Die auf mathematischen und physikalischen Gesetzen basierende Ballistik ist seit den Napoleonischen Kriegen zu einem "Kriegsgott" geworden. Im vergangenen Jahrhundert hat die Atomphysik das Militär mit nuklearen und thermonuklearen Waffen versorgt. Das Potenzial der Physiker ist jedoch noch nicht ausgeschöpft. Experten zufolge stehen als nächstes neue Arten von Waffen und Kriegsmitteln an. Wie weit Wissenschaftler fortgeschritten sind, um die Wünsche des Militärs zu erfüllen und auf welchen Prinzipien ihre Entwicklung basiert, werden wir heute sehen.
Vom Laser zum Grazer
Science-Fiction-Filme, in denen die Helden Laserwaffen einsetzen, sind schon so lange aufgetaucht, dass selbst das Wort "Blaster", was Laserpistole bedeutet, bereits etwas völlig Altmodisches zu sein scheint. Auf dieser Seite der Filmleinwand werden jedoch niemals Laserwaffen eingesetzt. Hast du es vergessen? Nein. Hier sind zunächst zwei praktische Implementierungen der Lasertechnologie.
A-60 ist ein Fluglabor, das mit einer Megawatt-Laserinstallation ausgestattet ist, die auf der Grundlage des Militärtransportflugzeugs Il-76MD erstellt wurde. Der Zweck dieses russischen Luftfahrtlaserkomplexes ist es, den optisch-elektronischen Mitteln des Feindes entgegenzuwirken. Einfach ausgedrückt, wird die Optik von Aufklärungssatelliten mit einem Laserstrahl im Infrarotbereich zerstört. In diesem Fall ist das Schlagen von Zielen im Weltraum viel effektiver als das Erreichen von Bodenzielen. Die oberen Schichten der Atmosphäre sind weniger dicht und daher weniger Streuung des Laserstrahls. Wir haben bereits Erfahrung im Schießen auf Weltraumziele. 2009 "feuerte" die A-60 auf den japanischen geophysikalischen Satelliten Ajisal, der in einer Höhe von 1500 km flog. Dies hat zwar den Satelliten nicht beschädigt, der vollständig mit reflektierenden Elementen bedeckt ist. Er wurde ins All gebracht, um Laserstrahlen zu reflektieren.wahr nicht als Trainingsziel, sondern um seinen Standort für wissenschaftliche Zwecke zu bestimmen. Es muss gesagt werden, dass die A-60 mit einem Laser ausgestattet ist, der sich ursprünglich auf der Skif-Orbitalplattform befinden sollte. Wahrscheinlich befindet sich der Laser auch in Zukunft noch im Orbit. Im September dieses Jahres wurde bekannt, dass in unserem Land an der Entwicklung eines Flugzeugs mit einem Kampflaser einer neuen Generation gearbeitet wurde. Der Laser selbst ist bereit. Es bleibt nur noch die Anpassung an das Flugzeug.dass in unserem Land daran gearbeitet wird, ein Flugzeug mit einem Kampflaser einer neuen Generation zu bauen. Der Laser selbst ist bereit. Es bleibt nur noch die Anpassung an das Flugzeug.dass in unserem Land daran gearbeitet wird, ein Flugzeug mit einem Kampflaser einer neuen Generation zu bauen. Der Laser selbst ist bereit. Es bleibt nur noch die Anpassung an das Flugzeug.
A-60
russianplanes.net
In den USA wurde an der Entwicklung eines Flugzeuglasers gearbeitet. Sie sind jetzt gestoppt. Boeing YAL-1, ausgestattet mit einem leistungsstarken Onboard-Laser, wurde entwickelt, um ballistische Raketen und Marschflugkörper abzufangen. Trotz erfolgreicher Tests (2010 wurden zwei Trainingsraketen durch einen Laser zerstört) wurde das Projekt 2011 abgeschlossen. Selbst unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Leistung des Sauerstoff-Jod-Lasers auf ein Megawatt gebracht wurde, wird er unter realen Kampfbedingungen immer noch von geringem Nutzen sein. Die Leistung des Laserstrahls reicht nur aus, um die Raketenhaut auf eine kritische Temperatur aufzuwärmen, und dann tritt ihre unabhängige Zerstörung auf. Wenn sich die Rakete jedoch im Flug dreht oder mit einer Hitzeschutzbeschichtung bedeckt ist, ist der Laser bereits unbrauchbar. Und selbst wenn das Ziel getroffen wird, sind spektakuläre Explosionen a la "Star Wars" nicht zu erwarten.
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Boeing YAL-1
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In der amerikanischen Armee können Laserwaffen jedoch bereits 2025 auftreten. Der mobile 10-Kilowatt-Hochenergie-Laser-Test-Truck (HELMTT), der auf gepanzerten Armeelastwagen montiert werden kann, wurde in diesem Frühjahr in den USA auf der Militärbasis Fort Sill in Oklahoma getestet. Experten zufolge ist sein Laser stark genug, um Drohnen abzuschießen und Minen zu zerstören. Bis 2020 soll die Leistung auf 100 Kilowatt erhöht werden. Weniger leistungsstarke 2-Kilowatt-Laser werden entwickelt und sollen auf leicht gepanzerten Personentransportern Stryker installiert werden. Es gibt ernsthafte Pläne, Laser in der US-Marine einzusetzen. Ende 2015 unterzeichnete die US Navy einen Vertrag mit Northrop Grumman über die Entwicklung eines 150-Kilowatt-Lasers. Die Laserkanone, deren experimentelles Modell derzeit getestet wird,hat eine Leistung von nur 30 Kilowatt.
HELMTT
whoswhos.org
Es muss gesagt werden, dass die physikalische Grundlage für den Betrieb eines Lasers das Vorhandensein des Phänomens der stimulierten Emission ist. Infolge dieses Phänomens wird das Licht verstärkt, und daher ergeben sich neue Möglichkeiten für seine Verwendung, von Laserpointern bis hin zum industriellen Schweißen. Licht ist, wie wir aus der Physik wissen, elektromagnetische Strahlung, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird. Das Spektrum der elektromagnetischen Strahlung ist jedoch nicht auf Licht beschränkt, worauf sich die Optik auch auf ultraviolette und infrarote Strahlung bezieht. Wenn Sie über den optischen Bereich bzw. in einen kürzeren Wellenlängenbereich hinausgehen, können Sie theoretisch leistungsstärkere Laser mit zerstörerischer Leistung erzeugen. Es sollte hier gesagt werden, dass der erste "Laser" im üblichen Sinne des Wortes ein Maser war - ein Gerät, bei dem Mikrowellen mit stimulierter Strahlung verstärkt wurden.im Spektrum hinter Infrarotstrahlung liegen. Es wurde 1954 gegründet. Sechs Jahre später erschien der erste optische Laser. Weitere Arbeiten werden in Richtung Röntgen- und Gammastrahlung durchgeführt.
Während des Kalten Krieges wurden in den Vereinigten Staaten Versuche unternommen, einen Kampfröntgenlaser (Razer) herzustellen. Das Röntgenschwertprojekt wurde Excalibur genannt.
Aber nur ein solcher Laser benötigt eine wirklich fantastische Energie. Und es konnte nur durch eine nukleare Explosion erhalten werden. Tests eines kerngepumpten Röntgenlasers fanden im März 1983 an einem Teststandort in Nevada statt. Nach einigen Berichten wurden ähnliche Studien in der Sowjetunion durchgeführt. Die Ergebnisse waren jedoch nicht zufriedenstellend. In unserer Zeit versucht der Röntgenlaser, auf der Basis einer anderen Technologie zu erzeugen. Dies ist der sogenannte röntgenfreie Elektronenlaser. Es ist jedoch geplant, es nur für zivile Zwecke zu verwenden. Vorerst jedenfalls. Gammalaser oder "Grasierer" (aus der Gammastrahlenverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission) sind bereits potenzielle übermächtige Gammastrahlenwaffen. Die Forscher, die die Möglichkeit zur Herstellung von Gammalasern entwickelten, glaubendass es mit ihrer Hilfe möglich ist, die Erde vor möglichen Bedrohungen aus dem Weltraum zu schützen - zum Beispiel vor Asteroiden, die sich auf unseren Planeten zubewegen. Die Energie eines solchen Lasers beträgt das 100- bis 10.000-fache der Energie optischer Laser.
Infraschallwaffe
Den Feind mit Schallwellen zu schlagen, Tausende von Soldaten ohne eine einzige Kugel außer Gefecht zu setzen oder sie einfach in Panik vom Schlachtfeld fliehen zu lassen, ist der Traum des Militärs der ganzen Welt. Der Einsatz von Akustikwaffen spart Munition und zeigt protzige Menschlichkeit.
So wie wir den größten Teil des Spektrums elektromagnetischer Strahlung nicht sehen, hören wir auch keinen wesentlichen Teil der Schallschwingungen. In der Regel kann das menschliche Ohr Schallschwingungen im Frequenzbereich von 16–20 Hz bis 15–20 kHz wahrnehmen. Schall unterhalb dieses Bereichs wird als Infraschall und oberhalb als Ultraschall bezeichnet. Die Tatsache, dass unser Ohr Infraschall nicht hören kann, bedeutet überhaupt nicht, dass verschiedene Organe unseres Körpers ihn nicht „hören“. Die Schwingungsfrequenzen vieler Prozesse in unserem Körper liegen im gleichen Frequenzbereich wie Infraschall. Wenn sie beispielsweise bei einem absichtlichen äußeren Einfluss zusammenfallen, kommt es zu einem starken Anstieg der Amplitude erzwungener Schwingungen. Dies kann zu Fehlfunktionen der inneren Organe oder sogar zu deren Bruch führen. Im Falle des Herzens kann das Ergebnis der Tod sein. All dies bietet eine theoretische Grundlage für die Schaffung von Infraschallwaffen.
In der Regel geht es jedoch hauptsächlich um illegale Waffen. Die Exposition gegenüber einer Person mit einem ausreichend starken Infraschall kann in einem Fall Angst, Furcht und Panik verursachen, in dem anderen Übelkeit, Ohrensausen, Schmerzen. In jedem Fall zwingt dies die Person, den Ort zu verlassen, an dem die Waffe verwendet wurde. Es scheint, dass es sich lohnt, hier Beispiele für Infraschallwaffen zu nennen, die in Dienst gestellt werden, oder über Tests zu sprechen. Aber Informationen darüber sind wahrscheinlich ein Geheimnis, das mit sieben Siegeln versiegelt ist. Sie reden darüber, zeigen aber nichts. Vielleicht ist das einzige wirkliche Beispiel für den Einsatz einer solchen Waffe die "akustische Bombe", die die NATO während der Operation in Jugoslawien eingesetzt hat. Die dadurch verursachten sehr geringen Frequenzschwankungen führten zu Panik, allerdings nur für kurze Zeit.
Häufige Medienberichte über den Einsatz von Infraschallwaffen beziehen sich tatsächlich auf andere Arten von akustischen Waffen. Dies wird beispielsweise erfolgreich eingesetzt, um Demonstrationen oder gegen somalische Piraten abzubrechen. Ein starker Klang mit einer Frequenz von 2-3 kHz ist ein sehr starker Reizstoff und kann den Feind desorganisieren und aus dem mentalen Gleichgewicht bringen. Im Gegensatz zu Infraschall liegt es jedoch im Bereich hörbarer Wellen.
Vergessen Sie nicht, dass die sogenannte "natürliche Welle der Angst" im Bereich von 7-13 Hz liegt. Infraschall hat in verschiedenen Medien einen viel niedrigeren Absorptionsindex als andere Schallschwingungen, wodurch sich Infraschallwellen über große Entfernungen ausbreiten. Es ist Infraschall, der der erste Vorbote von Naturkatastrophen ist: Erdbeben, Taifune, Vulkanausbrüche. Während eines Erdbebens wird Infraschall durch die Erdkruste erzeugt, wodurch viele Tiere ihn im Voraus fühlen und die Orte der erwarteten Katastrophe verlassen oder sichtbare Angst zeigen können, wenn es keine Möglichkeit gibt, ihn zu verlassen. Eine Person misst einem unerwarteten Angstgefühl in der Regel keine Bedeutung bei. Dieses natürliche Merkmal ist jedoch das Herzstück von angstauslösenden Waffen. Infraschall ist übrigens einer der wahrscheinlichen Hinweise auf das Geheimnis des Bermuda-Dreiecks.
Railgun
Die theoretische Grenze für die Anfangsgeschwindigkeit eines Artillerieprojektils liegt bei etwa 2 km / s. Aber in der Praxis ist es auch nicht erreichbar. Im neuen Zeitalter hoher Geschwindigkeiten fordert das Militär mehr von Wissenschaftlern. Und vielleicht erscheinen sehr bald anstelle herkömmlicher Artilleriegeschütze elektromagnetische Kanonen. Eine Railgun oder Railgun, wie sie in den USA genannt wird, ist aus physikalischer Sicht ein elektromagnetischer Massenbeschleuniger. Ein anderer Typ eines solchen Beschleunigers ist die "Gauß-Kanone", aber diese Vorrichtung wird im Falle einer praktischen Implementierung als nicht ganz effektiv angesehen.
Die Vorteile von Railguns gegenüber konventioneller Artillerie liegen auf der Hand. Das vom amerikanischen Militär für die Entwickler gesetzte Ziel ist die Schaffung einer elektromagnetischen Kanone, mit der ein Projektil auf eine Geschwindigkeit von 5,8 km / s beschleunigt werden kann. Eine solche Waffe sollte in sechs Minuten ein Ziel mit einem Durchmesser von 5 Metern treffen können, das sich in einer Entfernung von 370 Kilometern befindet. Dies ist 20-mal höher als die Schussrate von Artillerie-Waffen, die derzeit bei der US-Marine im Einsatz sind. Darüber hinaus muss man verstehen, dass solche Projektile keinen Sprengstoff enthalten. Ihre beispiellose Panzerungskraft liegt nur in der kinetischen Energie eines Projektils, das mit ultrahoher Geschwindigkeit abgefeuert wird. Die Schiffe, auf denen solche Waffen platziert werden sollen, sind aufgrund der geringeren Menge an Sprengstoff sicherer.
Railgun-Tests in den USA
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Es sollte gesagt werden, dass die Railgun kein Spielzeug in den Händen des Militärs werden muss. Wenn die Geschwindigkeit 7,9 km / s erreicht (die erste Weltraumgeschwindigkeit), können damit Satelliten in die erdnahe Umlaufbahn gebracht werden.
In Russland werden auch Railguns entwickelt. Die ersten öffentlichen Tests fanden in diesem Sommer in der Shatura-Abteilung des Gemeinsamen Instituts für hohe Temperaturen der Russischen Akademie der Wissenschaften statt. Demonstrationstests erreichten eine Projektilgeschwindigkeit von 3,2 km / s. Laut dem Präsidenten der Russischen Akademie der Wissenschaften, Vladimir Fortov, der bei den Tests anwesend war, betrug das Maximum, das aus dem Gerät extrahiert wurde, 11 km / s. In unserem Fall sprechen Wissenschaftler zwar nicht über den militärischen Einsatz der Railgun. Laut Fortov stehen die Wissenschaftler der Akademie der Wissenschaften vor drei Aufgaben: ein System mit hohem Druck zu erhalten und mit ihrer Hilfe das Universum zu untersuchen, den Planeten vor schnellen Weltraumkörpern zu schützen und Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen.
Das Wirkprinzip der Lorentzkräfte in der Railgun
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Wie der Name schon sagt, verwendet eine Railgun (elektromagnetische Kanone) elektromagnetische Kraft, um ein Projektil zu beschleunigen. Die Railgun ist ein Paar paralleler Elektroden (Schienen), die an eine leistungsstarke Gleichstromquelle angeschlossen sind. Das Projektil, das Teil eines Stromkreises (Leiters) ist, wird aufgrund der Lorentz-Kraft beschleunigt, drückt es heraus und beschleunigt es auf ultrahohe Geschwindigkeiten.
Vladimir Fortov testet eine inländische Railgun
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Neutrino-Link
Jede Übertragung von Informationen aus der Ferne basiert auf dem einen oder anderen physikalischen Phänomen. Bei der Funkkommunikation werden Funkwellen mit einer Wellenlänge von 0,1 Millimeter als Signalträger verwendet. Experimente auf dem Gebiet der Laserkommunikation sind im Gange. Es wird insbesondere für die Übertragung von Informationen im Weltraum gefragt sein. Wenn wir eines Tages Tachyonen entdecken (wenn überhaupt möglich) und sie in unseren Dienst stellen können, wird die Tachyonenkommunikation, die Informationen mit einer überluminalen Geschwindigkeit überträgt, zur Grundlage für die Weltraumkommunikation über große Entfernungen. Dies ist jedoch bereits die Zukunft der Star Wars des nächsten Jahrhunderts. Jetzt stehen Wissenschaftler vor prosaischeren Aufgaben, sie sollten sich mit U-Booten befassen.
Neutrino ist ein neutrales Grundteilchen, das zur Klasse der Leptonen gehört und nur an schwachen und gravitativen Wechselwirkungen beteiligt ist. Leptonen umfassen insbesondere ein Elektron, aber kein Proton und kein Neutron, dies sind bereits Baryonen. Die Besonderheit eines Neutrinos ist, dass es extrem schwach mit Materie interagiert. Dieses Teilchen kostet nichts, um durch unseren Planeten zu fliegen, und nichts wird es verzögern. Für die Kommunikation mit U-Booten, die seit Monaten in den Tiefen des Ozeans im Kampf sind, ist eine solche Verbindung perfekt. Meersalzwasser ist ein guter Störsender für Funksignale. Und aufzutauchen, um es zu akzeptieren, bedeutet, dem Feind zu erlauben, sich selbst zu entdecken. Für die Kommunikation mit U-Booten werden jetzt ultralange Funkwellen verwendet, deren Länge mehr als zehn Kilometer beträgt. In unserem Land bietet das 43. Kommunikationszentrum der russischen Marine (Radiosender "Antey") die Kommunikation mit U-Booten. Aufgrund seiner gigantischen Größe wurde der Radiosender "Goliath" genannt. Richtig, nicht hier, sondern in Deutschland, wo es nach dem Krieg als Trophäe herausgenommen wurde.
So können Neutrinos Entfernungen und Hindernisse überwinden. Selbst wenn es notwendig ist, ein Signal an die Mondbasis auf der Rückseite unseres Satelliten zu senden, wird es ruhig durch den Mond gehen. Nur dieses positive Merkmal lässt es vorerst nicht zu, dieses Teilchen vollständig zu zähmen. Praktisch nicht mit der Substanz interagierend, eignet es sich auch nicht dazu, vollständig zu "erfassen". Es ist noch nicht bekannt, wie die Neutrino-Verbindung in der Realität realisiert wird. Es gibt jedoch einige sehr interessante Vorschläge zu diesem Thema. Zum Beispiel schlagen Forscher der Virginia Polytechnic University vor, zunächst eine einseitige Kommunikation mit U-Booten herzustellen. Der Sender wird ein Speichermononring sein, der einen Neutrino-Fluss mit einer Intensität von 1014 Partikeln pro Sekunde liefert. Durch den Planeten gehenEin unbedeutender Teil der Neutrinos muss mit Materie reagieren (Atomkerne in einem Wassermolekül), wodurch hochenergetische Myonen gebildet werden, die wiederum ein schwaches Leuchten im Wasser verursachen (Cherenkov-Strahlung). Dies wird von überempfindlichen Fotodetektoren auf dem U-Boot registriert.
Neutrino-Sender - Myonenring
newswise.com
Die Übertragungsrate für einen solchen Kanal beträgt 10 Bit pro Sekunde. Dies ist viel im Vergleich zu dem, was wir jetzt haben. Ein Funkkanal mit einem sehr niederfrequenten (VLF / VLF) Myriameter (Wellenlänge 10–100 km) hat eine Bandbreite von 50 Bit pro Sekunde. Um ein solches Signal zu empfangen, muss das U-Boot entweder bis zu einer Tiefe von 20 Metern schwimmen oder eine Boje mit einer Antenne an einem langen Kabel freigeben. Dieser gesamte Vorgang erhöht das Risiko der Erkennung des U-Bootes und schränkt dessen Manövrierfähigkeit ein. Bei Verwendung von Dekamegameterwellen (10.000–100.000 km) mit extrem niedriger Frequenz (ELF / ELF) schwimmt das Boot möglicherweise nicht, aber die Signalübertragungsrate beträgt nur 1 Bit pro Minute.
Sergey Sobol
