История физики ХХ века

Особенность среды для фотодиссоционных лазеров состоит в наличии интенсивной полосы поглощения оптического излучения накачки в УФ области. Такое излучение эффективно генерируется газовой плазмой при температурах порядка 25000 К. Хотя рассматривалась также и идея использовать для этой цели световое излучение ядерного взрыва в воздухе, наиболее существенной для практической реализации мощных фотодиссоционных лазеров оказалась оригинальная идея ученых из ФИАНа и Всесоюзного научно-исследовательского института экспериментальной физики (ВНИИЭФ в Сарове, известный также как Арзамас-16, ныне - Российский федеральный ядерный центр). Н.Г.Басовым и О.Н.Крохиным было предложено использовать для накачки фотодиссоционных лазеров мощное световое излучение ударной волны в тяжелом газе, создаваемой взрывом заряда взрывчатого вещества. В 1965 году эти ученые предложили отказаться от кварцевой стенки, отделяющей тяжелый газ (например, ксенон) взрывного или электрического источника накачки («открытый разряд») от активной среды фотодиссоционного лазера. Именно использование для накачки фотодиссоционного лазера энергии взрыва химических взрывчатых веществ в виде излучения фронта ударной волны позволило в течение 4-5 лет увеличить энергию и мощность излучения фотодиссоционного лазера в миллионы раз и получить к 1970 году такую энергию излучения, которая и сейчас еще недоступна большинству других лазеров.

В 1965-1966 годах в ходе работ, проведенных сотрудниками ФИАН, ВНИИЭФ и ОКБ «Вымпел» (В.П. Аржанов, Б.Л.Борович, В.С.Зуев, В.М.Казанский, В.А.Катулин, Г.А.Кириллов, С.Б.Кормер, Ю.В.Куратов, А.И.Куряпин,_О.Ю.Носач, М.В.Синицын, Ю.Ю.Стойлов и др.) была продемонстрирована возможность получения с помощью взрывных йодных фотодиссоционных лазеров мощных импульсов лазерного излучения на длине волны 1.315 мкм. Уже в первых сериях экспериментов были достигнуты значительные по тем временам импульсная мощность и энергия излучения. В качестве главных компонентов рабочей среды лазера были выбраны соединения углерода, фтора и иода (трифториодметан CF3I или гексафториодпропан C3F7I). Создание фотодиссоционных лазеров с накачкой УФ излучением фронта ударной волны потребовало и преодоления определенного стереотипа мышления: многим казалась дикой сама идея «взрывающегося» лазера.

В 1965 году Н.Г.Басов и О.Н.Крохин предложили применить такие лазеры для поражения головных частей баллистических ракет реактивным механическим импульсом, возникающим при быстром испарении поверхности головной части под действием мощного лазерного излучения. Н.Г.Басов сообщил об этой идее директору ФИАНа Д.В.Скобельцыну и тогдашнему президенту АН СССР М.В.Келдышу, который привлек к рассмотрению данного предложения академиков Ю.Б. Харитона, Я.Б.Зельдовича, А.Н.Щукина, А.Д.Сахарова, А.Н.Тихонова, А.М.Прохорова, А.А.Самарского и генерального конструктора систем ПРО Г.В.Кисунько. В 1963 и 1965 годах состоялись совещания у М.В.Келдыша, на которых О.Н.Крохин докладывал о предложениях по применению мощных лазеров для решения стратегических оборонных задач. При этом в 1963 году было доложено об использовании для накачки лазеров излучения фронта ударной волны при ядерном взрыве, а в 1965 году сделано предложение о создании сверхмощных фотодиссоционных лазеров, накачиваемых излучением ударной волны при взрыве химического взрывчатого вещества и другими мощными источниками УФ излучения, в частности электрическими разрядами.

Осенью 1965 года Н.Г.Басовым, научным руководителем ВНИИЭФ Ю.Б.Харитоном, заместителем директора ГОИ по научной работе Е.Н.Царевским и главным конструктором ОКБ «Вымпел» Г.В.Кисунько была направлена записка в ЦК КПСС, в которой говорилось о принципиальной возможности поражения головной части баллистической ракеты лазеряым излучением и предлагалось развернуть соответствующую экспериментальную программу. Предложение было одобрено и программа работ по созданию лазерной стрельбовой установки для задач ПРО, подготовленная совместно ОКБ «Вымпел», ФИАН и ВНИИЭФ, была утверждена решением правительства в 1966 году. Предусматривалась разработка высокоэнергетических фотодиссоционных лазеров с энергией более 1 МДж и создание на их основе на Балхашском полигоне научно-экспериментального стрельбового лазерного комплекса (НЭК), на котором идеи лазерной системы для ПРО должны были быть проведены в натурных условиях. Программа получила шифр «Терра-3».

В результате активной работы экспериментаторов и теоретиков уже в 1966-1967 годах стало ясно, что на выбранном пути могут быть достигнуты такие значения импульсной энергии лазера (называлась цифра до 10 МДж в 1мпульсе, что энергетически соответствует 2 кг мощного взрывчатого вещества), которые в те годы представлялись почти фантастическими. Ученые полагали, что при этих высоких энергиях и мощностях лазерного излучения удастся разрушить теплозащитное покрытие головной части баллистической ракеты. Первые эксперименты с фотодиссоционными лазерами, проведенные в 1965-67 годах, дали весьма обнадеживающие результаты и к концу 1969 года во ВНИИЭФ с участием ученых ФИАН и ГОИ были разработаны, собраны и испытаны фотодиссоционные лазеры с энергией импульса излучения сотни тысяч джоулей, что было примерно в 100 раз выше, чем у любого известного те годы лазера. Были спроектированы и испытаны лазеры с диаметром рабочей полости более метра и длиной десятки метров. Эти лазеры собирались из стандартных секций длиной около 3 м. Создание этих фотодиссоционных лазеров позволило начать эксперименты по изучению воздействия лазерного излучения высокой интенсивности на материалы и конструкции целей. С развитием работ по взрывным фотодиссоционным лазерам возникла и другая проблема: многим представлялась несуразной идея лазера, способного генерировать только один импульс и непременно самоуничтожаемого (по крайней мере, частично) в ходе работы. (Заметим, что широкое применение ракетной техники почти полностью основано на использовании ракет, практически уничтожаемых в ходе единственного удачного или неудачного запуска. Другим примером, является получение фотохронограмм взрывов в КБ-11 осенью 1947 года, в которых осколками оболочки заряда, залетающими в амбразуру, разбивался входной объектив. Когда оптики стало не хватать - ее просто не успевали делать, руководитель работ В.А.Цукерман придумал делать снимки с помощью плоского зеркала, которое хотя и гибло при каждом эксперименте, но было проще в изготовлении, нежели объектив. Чтобы не прерывать эксперименты, первые зеркала конфисковали из парикмахерских Кремлева, а В.А.Цукермана прекратили в них обслуживать.) Тем не менее, схема взрывающегося лазера была весьма непривычна и подвергалась критике, в частности из-за высокой стоимости первых образцов фотодиссоционных лазеров и оптики к ним, которые разрушались при каждом эксперименте.

Пока физики и инженеры работали над совершенствованием лазеров, в ОКБ «Вымпел» под руководством О.А.Ушакова в 1967-1969 годах разрабатывался (конечно, с участием ученых) эскизный проект НЭК «Терра-3». Непосредственным руководителем разработки проекта был военный инженер Н.Н.Шахонский (впоследствии генерал-майор), прикомандированный Министерством обороны к ОКБ «Вымпел», а затем многие годы работавший в ЦКБ «Луч» (в настоящее время ФНЦ «НПО "Астрофизика"»). Проект создавался в условиях, когда далеко не полностью были ясны возможности создания лазеров, отсутствовали данные по уязвимости головных частей баллистических ракет, стойкости оптики к лазерному излучению, не ясны были и возможности прохождения лазерных пучков с высокими мощностью и энергией через атмосферу. Возникало множество вопросов, в первую очередь о том, как сформировать остронаправленный луч лазерного излучения, как его быстро и точно (ведь требовалось прямое попадание) навести на летящую со скоростью 3-4 км/с головную часть баллистической ракеты. При реализации первого варианта проекта НЭК «Терра-3» в ОКБ «Вымпел» планировались, как выяснилось, нереально высокие значения стойкости оптики к лазерному излучению. С появлением более мощных лазеров в экспериментах, проводимых во ВНИИЭФ, обнаружилось, что оптика (оптическое стекло и оптические покрытия) не выдерживает высоких интенсивностей лазерного излучения. Пришлось принимать срочные меры. Широкая программа работ по созданию более устойчивой к мощному излучению оптики выполнялась в ГОИ, где были детально изучены (под руководством А.М.Бонч-Бруевича и Г.Т.Петровского) процессы ее разрушения и факторы, определяющие ее стойкость. Родилось новое направление в оптике - так называемая силовая оптика. Была начата программа создания оптики, выдерживающей интенсивные потоки лазерного излучения.

Разумеется, создание НЭК на Балхашском полигоне было бы невозможно без прямого участия в этой работе военных. Проект активно поддерживал ведавший вопросами ПРО начальник Главного управления Министерства обороны СССР генерал-полковник Г.Ф.Байдуков - национальный герой, участник знаменитого, первого в истории авиации перелета из Москвы в США через Северный полюс.

В 1967 году достигнутые в экспериментах энергии фотодиссоционных йодных лазеров приблизились уже к 1000 Дж в импульсе. При этом хорошо финансировавшаяся, успешная работа по достижению предельно высоких характеристик лазеров, конечно, увлекала многих ученых и администраторов. Сыграл свою роль и высокий авторитет руководигелей программы, в первую очередь Н.Г.Басова и Ю.Б. Харитона. Руководство военно-промышленного комплекса (Д.Ф.Устинов, Л.В.Смирнов, С.А.Зверев) и военные, очевидно, верили в реальность задуманного и наращивали финансирование работ. По крайней мере, они, даже если и видели рискованный характер проекта, не шли на его ограничение. Ведь программа ПРО оставалась сверхактуальной, и руководство боялось «упустить» какое-нибудь направление в ней, которое могло бы привести к созданию реальных боевых систем. С другой стороны, постепенно становилось ясным, что программа требует достаточно длительного этапа исследований и крупномасштабных экспериментов, создания многих новых технологий, развития специальной экспериментально-стендовой базы и новых производств, а следовательно, значительного времени.

В 1967-1968 годах Г.В.Кисунько и системным разработчикам ПРО из ОКБ «Вымпел» стало ясно, что лазерное оружие для ПРО - дело не слишком близкого будущего, от них же правительство требовало создания систем ПРО уже в ближайшее время, поэтому их интерес к лазерному проекту стал падать. Однако коллективы разработчиков лазерного направления уже сформировались, масштабы и объемы финансирования этих работ возрастали, в программу были вовлечены ведущие институты, а относительно быстрый и значительный прогресс в создании мощных взрывных йодных фотодиссоционных лазеров в те годы давал определенные основания для оптимизма. Росло и понимание комплексности и сложности проблемы, требовавшей специальной организации работ. В конце 1968 года возникли предложения о реорганизации работ и выводе их из ОКБ «Вымпел», занятого созданием в первую очередь ракетных систем ПРО.

Для выполнения конструкторских работ по лазерному локатору ЛЭ-1 и было решено создать в Москве на основе коллектива разработчиков лазерных систем из ОКБ «Вымпел» (СКБ-56) новое специализированное конструкторское бюро, получившее название ЦКБ «Луч». Министр оборонной промышленности СССР С.А.Зверев подчеркивал конструкторский характер предстоящих работ этого предприятия, полагая, очевидно, что научные проблемы, стоящие перед ним, в основном уже решены или решаются учеными АН СССР, ВНИИЭФ и ГОИ. (Будущее показало ошибочность этого предположения, и ЦКБ «Луч», впоследствии переименованное в ЦКБ «Астрофизика», во многом стало и научной организацией прикладного характера.)

В течение нескольких месяцев с привлечением научных руководителей программ из ОКБ «Вымпел», ФИАН, ВНИИЭФ, ГОИ, а также представителей Министерства обороны СССР, был подготовлен проект Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР, предусматривавшего развертывание на Балхашском полигоне научно-экспериментального стрельбового лазерного комплекса, а также ряд организационных мер, включая создание в составе Министерства оборонной промышленности специализированной лазерной конструкторской фирмы - ЦКБ «Луч». Для этого из ОКБ «Вымпел», входившего в состав Министерства радиопромышленности, выделялись подразделение О.А.Ушакова (СКБ-56) и опытный завод. Предусматривались также продолжение в ЦКБ «Луч» работ по созданию лазерного локатора ЛЭ-1 и выполнение разработанных под руководством Н.Г.Басова программ исследований в институтах АН СССР и в промышленности. После «шлифовки» проекта в ВПК он был утвержден осенью 1969 года.

Директором вновь созданного для конструкторской реализации лазерной программы ЦКБ «Луч» был назначен опытный работник оптической отрасли И.В.Птицын, который на предыдущих должностях показал способность обеспечивать быстрое развитие и строительство материально-технической базы своего предприятия. Главным конструктором ЦКБ «Луч» и руководителем проекта НЭК «Терра-3» совершенно неожиданно был назначен работавший в одном из оборонных конструкторских бюро опытный конструктор-ракетчик М.Г.Васин, который никогда ранее не занимался лазерами и лазерными системами. Его назначение свидетельствовало о том, что руководство военно-промышленного комплекса считало принципиальные научно-технические проблемы лазерного ПРО решенными и возлагало на вновь созданную организацию в основном грамотное конструкторско-техническое оформление этих решений. Будущее показало глубокую ошибочность этого мнения, сформировавшегося под влиянием оптимистических прогнозов и докладов многих ученых и конструкторов. Директор ЦКБ «Луч» И.В.Птицын был энергичным и, как принято говорить, «пробивным» администратором и хозяйственником. Он смог (конечно, при большой поддержке «сверху») быстро развернуть на окраине Москвы строительство комплекса зданий для вновь создаваемого предприятия и решить многие другие вопросы его организационного и хозяйственного становления. К сожалению, И.В.Птицын, часто не проявляя чувства такта, с трудом находил общий язык с учеными и конструкторами, что через несколько лет и стало причиной его вынужденного ухода с поста директора, когда задачи первоначального материального становления фирмы были им успешно решены. Заместителями М.Г.Васина стали возглавившие основные подразделения (и направления работ) В.Ф.Морсков (система наведения лазерного луча комплекса «Терра-3»), Н.Д.Устинов (лазерная локация, включая локатор ЛЭ-1), В.К.Орлов (мощные лазеры). Теоретический отдел ЦКБ возглавил крупный специалист по теории обработки сигналов (в том числе, лазерных) П.А.Бакут.

Основные сооружения НЭК на Балашихинском полигоне выполнялись из монолитного железобетона и особо прочных конструкций, чтобы выдерживать воздействие ударной волны и, возможно, осколков, возникающих при одновременном взрыве многих фотодиссоционных лазеров. Предусматривалось, что общая масса взрывчатого вещества в лазерах может достигать 30 тонн. Здание системы наведения было удалено от площадки для взрывных лазеров и бункера ВКР-лазера на расстояние около 1 км для того, чтобы взрывная волна достигала здания, в котором находилась точная оптика системы наведения уже после того, как импульс излучения уйдет к цели, также чтобы защитить систему наведения от фрагментов лазера. Излучение от ВКР-лазера к системе наведения предполагалось передавать по подземному каналу, соединявшему здания. В начале 70-х годов военные строители начали возведение всех зданий и сооружений НЭК. Строительство шло, к счастью для разработчиков, достаточно медленно, что позволяло неоднократно вносить изменения в схему НЭК по мере более глубокого понимания характера проблем, выявлявшихся в ходе экспериментов.

В ЦКБ «Луч» под руководством В.К.Орлова, Е.М. Земскова и В.М.Казанского при участии физиков из ФИАНа (В.С.Зуева и других) и во ВНИИЭФ под руководством С.Б.Кормера, Г.А.Кириллова (лазеры со взрывной накачкой) и А.И.Павловского (лазеры с электроразрядной накачкой) при научном руководстве ФИАНа продолжались экспериментально-конструкторские работы по мощным фотодиссоционным лазерам. После того как во ВНИИЭФ командой С.Б.Кормера и Г.А.Кириллова были успешно испытаны экспериментальные взрывные лазеры с энергией до 1 МДж, предстояло создать промышленные образцы лазеров, конструкции которых соответствовали вы условиям серийного заводского производства. Прототипы таких лазеров разрабатывались как в ЦКБ «Луч» (лазер ФО-21 и др.), так и во ВНИИЭФ (лазер Ф-1200). В дальнейшем лазер ФО-21 был модернизирован, его конструкцию удалось изменить, предельно упростить и удешевить почти в 10 раз. Острословы дали ему название «бедняк». Крупногабаритная оптика диаметром 1.2 метра для фотодиссоционного лазера изготовлялась на ЛОМО. Этот диаметр был выбран в соответствии со стандартным размером труб, выпускавшихся металлургической промышленностью для газопроводов. Были разработаны и выпускались серийно модульные фотодиссоционные лазеры типа ФО-32 с меньшей энергией (несколько десятков килоджоулей в импульсе), широко применявшиеся в экспериментах.

Продолжавшиеся во ВНИИЭФ под руководством А.И.Павловского работы по исследованиям электроразрядных фотодиссоционных лазеров привели к созданию в 1974 году экспериментального стендового лазера с энергией излучения в импульсе около 90 кДж. Лазер размещался в прочном железобетонном каземате, рядом с которым устанавливались ВМГ. Для передачи энергии от ВМГ в каземат использовалось большое число специальных высоковольтных кабелей, позволявших подводить к лазеру ток в сотни тысяч ампер. Исследований и разработок потребовала проблема сильных магнитных полей, возникающих при мощном электрическом разряде в объеме лазера. Эти поля могли нарушить его работу из-за эффекта магнитного расщепления и сдвига линий активных частиц иода. Совместными исследованиями ВНИИЭФ и ГОИ были найдены методы борьбы с этими нежелательными эффектами. Только через много лет, в начале 80-х годов, в Лос-Аламосской лаборатории были созданы образцы йодных фотодиссоционных лазеров с накачкой от ВМГ. Энергия этих лазеров, как сообщалось, не превышала несколько килоджоулей в импульсе.

В середине 60-х годов, когда лазеры уже вовсю «стреляли» в лабораториях физиков, казалось, что их дальнейший путь в военную технику прост и очевиден: конструкторам надо лишь инженерно «оформить» исследовательские образцы лазеров, и можно отдавать их военным. Но жизнь быстро опровергла эти «голубые» мечты. Превращение настольных академических лазеров в мощные полевые конструкции потребовало сложного и длительного этапа работ по их масштабированию до требуемых значений выходной энергии, улучшению практически всех их характеристик, отработке надежных, по возможности простых в эксплуатации технических решений, изысканию способов их сборки и технического обслуживания в условиях полигона. Эти работы требовали значительного количества полигонных экспериментов для отработки деталей конструкции и изучения распространения мощного луча на реальной трассе. Существовавшие испытательные площадки не справлялись с объемом работ, и стало ясно, что надо создавать специализированную стендово-отработочную и испытательную базу для мощных лазеров, какими располагают все другие отрасли оборонной техники: авиация и космонавтика, артиллерия, ракетная техника и т. п.

Недостаточная испытательно-полигонная база ЦКБ «Луч» тормозила развитие работ не только по фотодиссоционным лазерам, но и по другим высокоэнергетическим лазерам, появившимся в начале 70-х годов: СО2- и СО-лазерам, химическим и твердотельным лазерам. Создавать и испытывать мощные лазеры в московских лабораториях было практически невозможно. Это вскоре осознал и Н.Г.Басов. Поэтому при его поддержке были начаты поиски места, где можно было бы расположить лазерный полигон. Требовалось найти участок площадью в несколько десятков квадратных километров где-нибудь в центральной части страны, достаточно изолированный, но находящийся вблизи хороших дорожных коммуникаций и энергетических сетей. После многомесячных поисков и осмотров ряда мест обратили внимание на заброшенное военными танковое стрельбище в 20 км юго-западнее Владимира. Лесисто-болотистая местность, окаймленная торфяниками, была практически не освоена, не имела ни населенных пунктов, ни дорог (кроме лесных), ни энергетических сетей. Однако территория находилась вблизи трассы Москва-Горький, неподалеку проходили мощные электрические линии и железнодорожная ветка (к старым торфоразработкам), до Москвы было всего 180 км. Министерство обороны СССР охотно согласилось предоставить неиспользуемое учебное поле для развития лазерных работ, и уже в начале 1971 года вышло распоряжение правительства СССР о создании Междуведомственного научно-исследовательского испытательного центра и начались изыскания на месте будущего строительства.

Центр получил также открытое название ОКБ «Радуга». Его начальником был назначен генерал-майор И.С.Косьминов, ранее принимавший участие в создании ракетной техники и крупнейших ракетных полигонов страны. История развития ОКБ «Радуга» заслуживает отдельного рассказа. Скажем лишь, что усилиями советских военных строителей удалось в сравнительно короткий срок создать в глубине владимирских лесов, в условиях болот и бездорожья, крупный испытательно-производственный (а начиная с 80-х годов - и исследовательско-конструкторский) комплекс с изолированными испытательными площадками, оснащенными необходимыми сооружениями, трассами, измеритель ной техникой, значительной энергетикой и всеми видами инженерных сооружений. Более того, был построен опытный завод по производству мощной лазерной техники. Около испытательного центра вырос современный городок Радужный (сейчас в нем около 20 000 жителей) с школами, детскими садами, медицинскими учреждениями. Пожалуй, это единственный в мире город, появление которого было обусловлено проблемами создания мощных лазеров, необходимостью их испытаний и исследований. К середине 80-х годов в ОКБ «Радуга» работало несколько тысяч человек, из них около тысячи испытателей и исследователей. На испытательной базе велись работы по лазерам разных типов: твердотельным, СО2- и СО-лазерам, лазерам на парах металлов и др.

Несколько позже, в середине 70-х годов, в ОКБ «Радуга» были созданы экспериментальные лазерные локационные стенды, в том числе с синтезированной апертурой, однако использовать эти локаторы в программе «Терра-3» не успели. Н.Г.Басов неоднократно бывал на лазерных стендах ОКБ «Радуга», где шло рассмотрение и обсуждение результатов работ по мощным лазерам, также проводились заседания НТС с участием всех ведущих лазерщиков страны, а иногда и президентов АН СССР А.П.Александрова и Г.И.Марчука. Периодически результаты работ демонстрировались в ОКБ «Радуга» руководителям правительства СССР, министрам и военачальникам.

По инициативе Н.Г.Басова, наряду с созданием НЭК фотодиссоционных лазеров и лазеров-сумматоров для этого комплекса, в 70-х годах был осуществлен целый ряд программ исследований и разработок по другим видам мощной лазерной техники. Кратко остановимся на основных направлениях этих исследований, во многом носивших пионерский характер, хотя в ряде случаев и воспроизводивших в расширенном по энергетике масштабе работы зарубежных и советских лазерных лабораторий. Программы работ, особенно в начале 70-х годов, часто дополнялись и уточнялись при появлении новых научных идей в СССР или за рубежом. Мы не сможем здесь остановиться на всех подробностях этих работ, результатам которых посвящены сотни статей и научных докладов.

Работы по импульсным химическим лазерам были начаты как альтернатива фотодиссоционным лазерам. Использование энергии химических реакций в активной среде лазера могло, как надеялись ученые, привести к значительному повышению эффективности его работы (росту кпд) и соответствующему снижению требований к источнику накачки (уменьшению количества взрывчатого вещества или полному отказу от его применения в системах инициирования химической реакции), а также к созданию лазера многоразового действия. В работе, наряду с исследователями из ФИАНа (группа А.Н.Ораевского), основное участие принимали коллективы ученых ВНИИЭФ (С.Б.Кормер, подразделение М.В.Синицына), ИХФ (коллектив, руководимый В.Л.Тальрозе), ГИПХ (под руководством В.С. Шпака) и некоторых других институтов. Изучался, в первую очередь, химический лазер на основе реакции фтора и водорода (или дейтерия), энергетические характеристики которого оказались наиболее высокими. Интерес к этому лазеру вызывался и надеждой на осуществление в нем цепной химической реакции, резкое снижение требований к устройству, инициирующему поджиг химической реакции. Группа ВНИИЭФ совместно с учеными ГИПХ работала импульсный химический лазер с инициированием химической реакции от, так называемой, взрывной лампы, т. е. источника излучения на основе ударной волны относительно маломощного взрыва, в надежде на создание в дальнейшем конструкции лазера, не разрушающейся при таком взрыве. Исследования и опыты привели к созданию нескольких моделей взрывных импульсных химических лазеров (одноразовых) с энергией в импульсе десятков килоджоулей. Однако количество взрывчатого вещества, требовавшегося для инициирования химической реакции, все же оставалось значительным, хотя и меньшим, чем для такого же масштаба, и лазеры разрушались в ходе экспериментов. В ИХФ проводились как фундаментальные исследования химико-физических процессов в импульсных химических лазерах, так и эксперименты с моделями химических лазеров полного масштаба, в которых, в основном, применялись невзрывные источники инициирования химической реакции. В филиале ИХФ в Черноголовке (под Москвой) созданы первая модель лазера с объемом камеры 1000 л и несколько позже, после строительства специального стенда, модель с камерой объемом несколько кубических метров. Однако в этих лазерах использовался недостаточно мощный источник инициирования химической реакции (импульсные лампы-вспышки) и их характеристики оказались невысокими. Работы по импульсным химическим лазерам дали много результатов физического характера, но не привели к созданию лазеров, конкурировавших с фотодиссоционными лазерами по энергетике излучения.

В начале 70-х годов, после появления первых сообщений в СССР и за рубежом о работах по СО2-лазерам с использованием электронных пучков для организации устойчивого электрического разряда лазера при высоком (атмосферном) давлении активной среды, в СССР были начаты работы по высокоэнергетическим лазерам этого типа, получившим в программе «Терра-3» название электроионизационных, хотя этот термин использовался не всеми. Вновь на вооружение была взята идея увеличения энергии в тысячи раз по сравнению с достигнутой в то время. Выбор схемы лазера на ранней стадии был непростым. Применялась идеология лазера с замкнутым контуром, в котором рабочее вещество (смесь газов) с помощью мощного вентилятора прокачивалось через оптический резонатор с электрическим разрядом, где шла генерация излучения. Далее нагревшийся газ поступал в охлаждающее устройство, после чего вновь использовался для работы. Газодинамическая схема такого лазера была сходна с аэродинамическими трубами, давно и широко применявшимися как инструмент для газодинамических авиационно-космических разработок и исследований. Был создан ряд модельных систем с меньшей, чем у лазера ЗД-01 энергетикой, что позволило провести инженерно-физические исследования и проверить как некоторые технические решения, так и достижимые параметры электроионизационных лазеров. Лазер ЗД-01 отрабатывался и совершенствовался до конца 70-х годов, и на нем была получена средняя мощность излучения несколько сотен киловатт. В 1976 году лазер ЗД-О1 начал действовать. Потребовалось время, чтобы его сложные системы, включая специально разработанные мощные электронные пушки для организации разряда в мощной струе смеси СО2 и других газов, вышли на характеристики, близкие к расчетным. Однако угловая расходимость излучения этого лазера, как и в случае с фотодиссоционным лазером, оказалась вначале неудовлетворительной. В дальнейшем лазер ЗД-О1 (уже вне рамок проекта «Терра-3») был заменен другим, более совершенным электроионизационным лазером, разработанным под руководством Н.В.Чебуркина. Потребовалось несколько лет работы, прежде чем были найдены способы получения требуемой расходимости и внесены необходимые изменения в схему и конструкцию лазера.

В 1975 году на Балхашском полигоне продолжалось строительство здания для системы наведения НЭК «Терра-3» и начался монтаж оборудования. В целом темпы строительства на полигоне были невысокими, и, как правило, его реальный ход на несколько лет отставал от директивных графиков. К тому времени в руководстве ЦКБ «Луч» произошли изменения. Главным конструктором ЦКБ и НЭК «Терра-3» был назначен Н.Д.Устинов, директором предприятия стал спокойный, рассудительный прагматик и опытный инженер Б.Е.Львов. Изменилось не только руководство, но и название фирмы: она была переименована в ЦКБ «Астрофизика».

Строительство НЭК на полигоне не могло не привлечь внимания США, которые с помощью своей национальной системы спутникового контроля, очевидно, следили за состоянием дел на Балхашском полигоне. В конце 70-х годов в американской печати появилась информация о том, что русские строят на полигоне Сары-Шаган на берегу озера Балхаш лазерную установку для ПРО. Надо сказать, что впоследствии американскими военными и гражданскими энтузиастами СОИ эта правдивая в своей основе информация преувеличивалась и обыгрывалась весьма энергично. Ярким примером этого может служить, например, изданная в 1983 году в США книга «Лучевая оборона - альтернатива ядерному разрушению», где утверждалось, что русскими «... недавно был испытан усовершенствованный йодный лазер, с помощью которого сбита баллистическая ракета, что продемонстрировало использование лазера в качестве стратегического оружия. Разведывательные источники США сообщают, что вблизи советских испытательных площадок разбросаны сбитые головные части, свидетельствующие о том, что русские успешно сбивают баллистические ракеты-мишени». Рисунок зданий НЭК «Терра-3», выполненный на основе данных космической фоторазведки, приводился в изданиях Министерства обороны и госдепартамента США и в ряде других аналогичных публикаций. Сведения о советских «успехах» в области лазерного ПРО были, мягко выражаясь, несколько преувеличенными. А разбросанные вокруг зданий НЭК «Терра-3» обломки вышедшей из строя строительной техники на самом деле свидетельствовали больше о стиле работы строителей, а не об успехах лазерщиков.

Много позже, в 1989 году, когда наступил период разрядки, на Балхашском полигоне с личного разрешения М.С.Горбачева побывала большая группа американских политиков, специалистов и журналистов, которым о или показаны некоторые «остатки» НЭК «Терра-3», включая систему наведения лазерного луча и недостроенное здание, в котором по проекту должны были размещаться электроразрядные фотодиссоционные лазеры..

После десяти лет работы становилось ясно (в том числе и руководству) что лазерное оружие для поражения головной части баллистической ракеты на конечном участке их траектории пока создать не удается. По- видимому, ведущие ученые, включая Н.Г.Басова, возглавлявшего научную часть проекта, пришли к этому выводу еще раньше. Было понятно, что энергетика лазеров и технические решения, использованные в НЭК «Терра-3», заведомо не могут обеспечить доставки к цели лазерной энергии, необходимой для поражения головной части баллистической ракеты. Стали очевидными и трудности, возникающие при прохождении столь мощного излучения через атмосферу. Немалые проблемы выявились в ходе разработки и изготовления системы наведения луча, к которой, как и ко многим другим частям комплекса «Терра-3», предъявлялись крайне высокие требования по динамике и точности наведения луча, по лучевой прочности оптики и по ряду других характеристик.

Ко второй половине 70-х годов в руках создателей комплекса не было лазерного луча такой мощности, которая требовалась для поражения головной части баллистической ракеты. Более того, не были ясны и пути достижения требуемой энергетики. Разработчики из ЦКБ «Астрофизика» оказались в техническом тупике: параметры спроектированного и сооружаемого комплекса не позволяли надеяться на поражение головных частей баллистических ракет. Параллельно выполняемые по инициативе Н.Г.Басова исследования в области лазеров других типов хотя и привели к значительному улучшению энергетических характеристик этих лазеров, однако, как и в случае взрывных фотодиссоционных лазеров, не дали результатов, которые позволяли бы ожидать, что головную часть баллистической ракеты можно поразить лазерным излучением в близкой перспективе и при разумных затратах. Заметим, что американцы в начале 80-х годов, получив разведывательную информацию о работах СССР по взрывным фотодиссоционным лазерам, также создали такие лазеры с энергией в диапазоне килоджоулей в Лос-Аламосской лаборатории и стали изучать воздействие их излучения на материалы и объекты.

Начатые на полигоне во второй половине 70-х годов испытания системы наведения луча были еще далеки от завершения и сталкивались с большими трудностями, как техническими, так и организационными. При этих испытаниях вместо мощного лазера использовался имитатор - относительно маломощный лазер на стекле с неодимом. В целом работы шли крайне медленно и не дошли до этапа стрельб по реальным головным частям баллистических ракет (вопреки сообщениям американской печати). К 1977 году программа «Терра-3», формально существуя, лишилась внутренней динамики и напора, которые были характерны для нее вначале. Появлявшиеся у ученых ФИАН, ВНИИЭФ, ГОИ и других институтов новые идеи в области лазерной физики и техники часто были оригинальными и двигали вперед науку, но не решали все же проблем «Терры-3».

В целом в ходе научно-исследовательских программ по лазерам, выполнявшихся под руководством Н.Г.Басова не только в рамках проекта «Терра-3», были достигнуты значительные успехи. Были созданы лазеры различных типов с выдающимися энергетическими характеристиками. В ФИАН было исследовано новое явление в области нелинейной оптики лазеров - обращение волнового фронта излучения. Это крупное открытие позволило в дальнейшем совершенно по-новому и весьма успешно подойти к решению ряда проблем физики и техники мощных лазеров, прежде всего проблем формирования предельно узкого пучка и его сверхточного наведения на цель. Впервые именно в программе «Терра-3» специалистами ВНИИЭФ и ФИАН было предложено использовать обращение волнового фронта для доставки энергии на мишень.

Итак, программа «Терра-3» находилась в кризисе, хотя продолжала существовать и финансироваться, под нее было создано специальное предприятие, развивалась производственная база, на нее работали десятки предприятий. Весь этот «маховик» продолжал крутиться и не мог быть разом остановлен. Признать прямо нерешаемость на существовавшем уровне техники поставленной задачи ни ученые, ни конструкторы, ни военные заказчики долго не хотели. Но работы велись уже более 10 лет, а создание лазерной системы ПРО, казалось, отодвигалось все дальше и дальше. Ощущение тупиковости работы (в смысле создания оружия для ПРО) постепенно проникало не только в умы разработчиков, но и становилось понятным руководству. Кроме того, за эти годы в стране был достигнут значительный прогресс в создании ракетных систем ПРО, начинала действовать первая система ПРО Москвы, и актуальность лазерной системы существенно уменьшилась.

Программа «Терра-3» привела к значительному прогрессу в области физики и техники высокоэнергетических лазеров в СССР, дала толчок к созданию принципиально новых технологий, в частности в нелинейной оптике. Эта программа позволила вывести физику и технику мощных лазеров (в первую очередь импульсных и частотно-импульсных) на уровень, превосходивший в то время достижения других стран. В результате теоретических и экспериментальных работ, проведенных в рамках лазерной программы, возглавлявшейся Н.Г.Басовым, удалось прийти к глубокому пониманию физики процессов в высокоэнергетических лазерах и решить серьезные технические и конструкторские проблемы. До настоящего времени эти достижения в значительной степени остаются фундаментом для развития техники мощных лазеров в России. Были получены результаты мирового уровня также в ряде смежных направлений (распространение лазерных пучков в атмосфере, импульсные источники света, взаимодействие излучения с веществом, химия и технология создания активных сред и компонентов лазеров). Многие научные и технические достижения были использованы в последующих работах, включая работы по инерциальному термоядерному синтезу, продолжающиеся до сих пор. Именно Н.Г.Басов, О.Н.Крохин и их ближайшие сотрудники были пионерами и инициаторами работ по управляемому термоядерному синтезу на основе использования для сжатия дейтерий-тритиевой мишени импульсного излучения высокоэнергетических лазеров.

Ко второй половине 70-х годов руководство военно-промышленного комплекса, и в первую очередь министр оборонной промышленности С.А.Зверев, систематически знакомясь с очередными докладами ученых о ходе работ, осознало, что задача лазерного ПРО пока не решена. В связи с этим решение о фактическом прекращении программы разрабатывалось и принималось «кабинетным» путем. В Министерстве оборонной промышленности и в ВПК в начале 1978 году было подготовлено постановление правительства, которое должно было «перевести стрелки» работы с нерешенной проблемы на иную насущную задачу обороны страны. Предусматривалось использование для новой задачи основной части технических достижений в области мощных лазеров, полученных в ходе работ по программе «Терра-3» под общим руководством Н.Г.Басова (а они, безусловно, были весьма солидными). Реализации решения способствовало то обстоятельство, что еще в начале 70-х годов в ЦКБ «Луч» были начаты работы по другим направлениям оборонных и гражданских применений лазеров. Некоторые из них развивались успешно. После серии совещаний и обсуждений состояния работ у министра оборонной промышленности С.А.Зверева было принято решение о прекращении работ по программе «Терра-3», и в 1978 году с согласия Министерства обороны СССР программа была закрыта.

Итогом программы был колоссальный подъем как научного, так и технического уровня исследований и разработок высокоэнергетических лазеров в СССР. Достигнутые в конце 60-х - середине 70-х годов энергетические характеристики не превзойдены до сих пор. В стране была создана необходимая для обеспечения масштабных лазерных программ передовая конструкторско-техническая, полигонно-испытательная и производственная база. Были сформированы новые коллективы ученых и инженеров, успешно работающие и в наши дни, расширились лазерные лаборатории в ведущих научных центрах страны в Москве, Ленинграде, Сарове, Новосибирске и во многих других местах. Эти коллективы, наряду с разработками оборонного характера, успешно выполняли и другие программы, инициированные идеями Н.Г. Басова, например создание мощных лазеров для осуществления термоядерного синтеза с инерциальным удержанием плазмы, чему Н.Г.Басов уделял особое внимание. В ходе изысканий впервые к высокоэнергетическим лазерам были применены идеи нелинейной оптики, в частности обращение волнового фронта. Основной движущей силой этих программ в течение долгих лет были интеллектуальная мощь, неиссякаемая энергия и предвидения Николая Геннадиевича Басова.

Лазерная программа США, включала в себя в разные годы ряд подпрограмм. В частности, программу «Лазер воздушного базирования» (Airborne Laser - ABL). Лазер с мегаваттным лучом, поднимаемый в воздух на крыльях Boeing 747, способен уничтожать межконтинентальные ракеты на стадии взлёта с приличной дистанции. Сегодня почти все ингредиенты этого экзотического оружия уже выполнены в металле. Впереди - ряд испытаний. Основные участники программы ABL: Boeing (главный подрядчик, отвечающий за координацию работ, поставку самолётов-носителей этого оружия, а также интеграцию всех систем), Northrop Grumman (создатель уникальных лазеров, в том числе - основного), Lockheed Martin (комплекс наведения), американские ВВС (USAF) и Агентство по противоракетной обороне (MDA). Бюджет программы ABL в 2006 году составил 471,6 миллиона долларов. Натурные испытания системы начнутся в 2008 году. В ходе их химический лазер начнет пробные стрельбы по ракетам-мишеням. По плану, в 2008 году готовый комплекс ABL должен в полёте сбить реальную баллистическую ракету.

По замыслу разработчиков, группа самолётов Boeing 747-400, с мощнейшими лазерами на борту, в процессе дежурства в радиусе нескольких сотен километров от расположения ракетных установок, должна выполнять «восьмёрки» выше облаков. На достаточном удалении от границ потенциального противника, чтобы не слишком опасаться его ПВО, но в то же время достаточно близко, чтобы иметь возможность сбить взлетающие межконтинентальные ракеты ещё на стадии разгона.

Точные параметры лазера Northrop Grumman не сообщает, но в пресс-релизе о его наземном испытании в ноябре 2004 года говорится, что лазер для системы ABL «относится к мегаваттному классу». Боевой лазер является связкой из шести одинаковых лазерных модулей, расположенных в форме V6, словно шестицилиндровый двигатель какого-нибудь гигантского грузовика. Только на вал тут выводится не вращение, а луч. Боевой лазер - инфракрасный химический, кислородно-иодный (Chemical Oxygen Iodine Laser - COIL). Для его работы на борту лайнера имеется целая батарея баков с химическими реагентами, которые в момент залпа прогоняют чрез систему мощные турбонасосы. COIL монтируется в задней части фюзеляжа Boeing 747. Оттуда его луч проходит вперёд к носу лайнера, через сложную оптическую систему. Каждый самолет, оснащенный таким лазером, должен будет нести около 450 килограммов хлора, столько же аммиака, примерно 5,4 тонны перекиси водорода и более 800 литров серной кислоты.

Самолёт с системой ABL определяет старт баллистических ракет по раскалённому выхлопу их двигателя при помощи россыпи инфракрасных датчиков. На вершине фюзеляжа имеется довольно мощный углекислотный или твердотельный лазер, с помощью которого машина определяет расстояние до цели. Приёмник этой системы также помогает другим датчикам в определении её координат. Далее в действие вступает поворотная шаровая башня на носу лайнера, где раскрывается окно с 1,5-метровой (в диаметре) оптической системой. Через эту систему в сторону цели будет направлен боевой лазер, но сначала, через неё же, на цель направляют ещё два вспомогательных лазера (сами они спрятаны в середине самолёта) умеренной мощности. Отражения этих двух разных лазеров от цели (так же, как и её изображение), поступают в многочисленные датчики системы. Электроника удерживает прицел на ракете, а также по возвратившимся сигналам определяет параметры атмосферы, чтобы скорректировать оптику, управляющую боевым лучом, фокусирующемся в пятно размером с баскетбольный мяч на расстояниях во многие сотни (до 300) километров до цели. Управление лазером и оптикой осуществляется с помощью компьютерной системы, обеспечивающей отслеживание, идентификацию потенциальных целей и определение приоритетных целей для поражения.

Создатели COIL сообщают также, что в последних на данный момент наземных тестах он достиг уровня мощности и продолжительности работы, которые достаточны для разрушения поднимающейся межконтинентальной ракеты. Любопытно, что лазер для тестов смонтировали не просто в здании, а в списанном фюзеляже от Boeing 747-200, чтобы все системы COIL взаимодействовали и размещались именно так, как они будут работать в воздухе - на борту модифицированных 747-х, которые станут носителями нового оружия.

В начале этого года Northrop Grumman построила и твердотельный лазер системы наведения, названный маяком (Beacon Illuminator Laser - BILL). BILL, один из двух вспомогательных лазеров, спрятанных внутри лайнера, он высвечивает пятно на цели. Именно по этому пятну компьютерная система определяют искажения, вызванные атмосферными помехами (как уже сказано, оптическая система ABL является не только излучателем, но и приёмником с 1,5-метровым зеркалом, фактически - приличным телескопом). Вычисленные искажения компенсируются деформируемым (адаптивным) зеркалом в составе оптической системы, выстреливающий в цель, собственно, боевой луч. Система наведения оружия также включает ещё один твердотельный лазер - Tracking Illuminator (TILL), который отвечает за сопровождение цели в процессе стрельбы. И он также отправляется на цель через главную оптическую систему.

Испытания всего комплекса наведения: управляемой оптики, BILL и TILL на борту первого самолёта, оборудованного этим оружием (за исключением самого боевого лазера) - это главная задача всей программы ABL на 2006 год. В ходе этих испытаний лазеры будут нацелены на военный самолет NC-135 с нарисованной баллистической ракетой на борту. Хотя речь идёт лишь о пробе лазеров наведения, которые не сравнятся по мощности с главным калибром комплекса, разработана защита для самолёта-мишени, а его пилоты наденут тёмные очки.

Другой военной лазерной программой США является проект ВВС ARMS (Aerospace Relay Mirror System воздушно-космическая зеркальная система защиты)

Вообще лазерное оружие как таковое уже состоит на вооружении американской армии. Правда, речь идет о так называемых лазерных ружьях нелетального действия. Такие лазер-ганы (ружья) в зависимости от мощности способны ослепить, например, механика-водителя вражеской бронетехники, снайпера, пилота низколетящего штурмового вертолета или вывести из строя чувствительные элементы электронно-оптических систем противника. Подобными пушками американское командование решило вооружить своих военных в Ираке с целью временно ослеплять водителей, игнорирующих предупреждения на пропускных пунктах. По их мнению, это должно снизить количество потерь среди местных жителей, которые не обращали внимания на предупреждающие сигналы и попадали под огонь американских солдат. На карабинах M-4, используемых американской армией в Ираке, будет помещено трубообразное устройство длиной 27 мм, способное выдавать луч лазера. Как говорят военные, это должно временно ослеплять водителей и не приводит к полной потере зрения.

Впервые о работах по созданию стратегической лазерной системы Министерство обороны США официально заявило 8 мая 2003 года. Специалисты компании Boeing и ВВС США разработали и опробовали принципиально новые лазерные боевые системы, которые могут мгновенно поразить цель в любой точке планеты и околоземного пространства. Система ARMS включает сверхмощные стационарные лазеры наземного или морского базирования и систему зеркал, которая располагается на дирижаблях и беспилотных самолетах, а в перспективе и на космических спутниках. Работа над проектом заняла четыре года и стоила 20 млн. долларов США. Проведенные испытания на базе ВВС США Киртленд в штате Нью-Мексико подтвердили боеспособность новой системы. Официальная цель проекта создание системы противоракетной обороны. Но, кроме того, система зеркал позволяет направлять лучи сверхмощных лазеров практически в любую точку Земли. Новое оружие преодолевает любое неблагоприятное воздействие атмосферы.

В течение нескольких недель на базе в Киртленде (Kirtland AFB, NM) проводилось тестирование прототипа нового оружия по проекту ARMS (Aerospace Relay Mirror System воздушно-космическая релейная зеркальная система). Специалисты из ВВС США и компании Boeing применили лазер мощностью 1 кВт и отражающую систему, расположенную на расстоянии 3 км. Лазерный луч успешно был перенаправлен и попал в цель. Система состояла из двух зеркал шириной 75 см, находящихся близко друг к другу. Они были подвешены на высоте 30 м с помощью крана. В будущем американские специалисты намерены разместить отражающую систему на больших высотах с помощью различных платформ: высотных дирижаблей, беспилотных высотных самолетов или спутников. Это позволит наносить удар по любым целям на земле и в воздухе практически мгновенно. Принимающее зеркало будет собирать свет и затем перенаправлять его через специальную фокусирующую систему, которая определяет помехи, возникшие в атмосфере, и корректирует сигнал. После корректировки второе зеркало посылает луч на заданную цель. Лазерная установка при этом должна иметь мощность 100 - 1000 кВт.

Эти испытания важнейший этап в создании технологии переизлучающих (релейных) лазеров показали, что отражающие зеркала вполне способны сконцентрировать энергию наземной лазерной установки в нужной точке, увеличивая тем самым дальность действия лазера, заявил Пат Шанахан, вице-президент и генеральный директор Boeing Missile Defense Systems (подразделение компании, ведущее исследования в рамках ПРО). Судя по заявлениям, цель работ создание системы противоракетной обороны. Однако уже очевидно, что одной лишь этой задачей дело не ограничится. Такое зеркало может быть размещено и в космосе. Тогда сценарий, обыгранный во многих фантастических боевиках (например, «Golden Eye» из знаменитой бондианы), вполне может стать реальностью. Хотя для этого потребуются астрономические суммы, лазер гигантской мощности и долгие годы исследований, страна, первой получившая такое оружие, сможет молниеносно вмешиваться в процессы в любой точке на Земле и в космосе. Система космических зеркал способна перенаправить лазерный импульс в любую точку на планете или в космическом пространстве. С ее помощью можно поражать стационарные объекты на поверхности Земли, движущиеся в воздушном и космическом пространстве цели, минимизировав при этом побочные факторы.

Идея создания так называемого тактического высокоэнергетического лазера (THEL, другое название «Наутилус»), способного уничтожать любые летящие цели, показалась тогда весьма заманчивой. Начиная с 1996 года, США и Израиль вложили в проект «Наутилус» 400 млн. долларов. Был создан действующий прототип лазерного орудия, но он оказался слишком громоздким, и продолжение работ было заморожено.

Лазерные блоки, расположенные на северной границе Израиля, должны были противостоять ракетным атакам Хезболлах. Кончилась затея буквально ничем. Лазерные системы, испытанные в 2000 и 2002 годах, оказались в состоянии перехватывать ракеты и артиллерийские снаряды. Однако военные признали, что во время тестов одновременно запускалось не более двух ракет. При том, что некоторые установки, применяемые боевиками, способны выпускать до 40 ракет одним залпом. Еще одной проблемой является снаряжение лазера высокотоксичными химикалиями с тем, чтобы производить достаточное количество необходимой энергии, При этом лазер способен без перезарядки всего на пару выстрелов по 3 тысячи долларов каждый. Кроме того, лазерный передвижной блок размером в 6 огромных туристических автобусов представляет собой слишком лакомую цель для противника.