ABL - Противоракетная мечта...

Одной из самых долгосрочных и амбициозных программ Агентства противоракетной обороны (Missile Defence Agency, MDA) США стал проект лазера воздушного базирования – ABL (Airborne Laser) 2 Декабрь 2015, 14:16
Одной из самых долгосрочных и амбициозных программ Агентства противоракетной обороны (Missile Defence Agency, MDA) США стал проект лазера воздушного базирования – ABL (Airborne Laser).
Апофеозом программы ABL стали испытания 11 февраля 2010 года, когда YAL-1 сбил две баллистических ракеты средней дальности - жидкостную и твердотопливную. 
(на самом деле – не ракеты, а мишени-имитаторы и на самом деле - вроде как только жидкостную, ну да ладно...)

Воздушный лазер, призванный за 400 км сбивать вражеские баллистические ракеты на активном участке полета, - работает!
Успех!
Все СМИ с помпой раструбили о результатах испытаний. И уже через год – проект… закрыли.

Долгий забег

Можно сказать, что путь к «летающему противоракетному лазеру» начался давно.
Исследования по этой тематике начались еще в 70-х годах прошлого века, а первенцем стал самолет-лаборатория NKC-135 ALL,  переоборудованный из летающего танкера KC-135.

Слово лазер, кстати, ставшее уже нарицательным - это аббревиатура, если кто не знал.

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (усиление света в результате вынужденного излучения).
NKC-135ALL (Airborne Laser Laboratory)

На борту NKC-135 ALL был установлен СО2-лазер массой 10 тонн и мощностью 0,4-0,5 МВт фирмы United Technologies.
В конце 70-х – начале 80-х годов этот самолет прошел серию испытаний, но дальность действия лазера не превышала 5 км, а разработка была признана бесперспективной.

Первое сообщение об успехе программы появилось 26 июня 1983 г. Утверждали, что лазер «сбил» 5 ракет «Сайдвиннер».
УР Воздух-Воздух - AIM-9 "Sidewinder"                                                                                         БПЛА-мишень BQM-34A

26 сентября того же года NKC-135ALL перехватил дозвуковую беспилотную летающую мишень BQM-34A, имитировавшую воздушную атаку на корабль ВМС США.

Луч «прожег» обшивку мишени и вызвал отказ системы управления. В двух других попытках (о которых обычно не упоминают) мишени были повреждены, но не разрушены. Подробности испытаний были засекречены.

В ноябре 1983 года испытания завершили. На поражение МБР даже не стали замахиваться.

А что они вообще могли?

Ладно на самолет тяжело втиснуть мощный лазер...
Но, может, хотя бы наземные коллеги тогда выдавали нужный результат?

6 сентября 1985 года в рамках очередной «демонстрации технологий» наземный химический лазер на водород-фторе MIRACL (мощностью порядка 1 МВт) разрушил корпус второй ступени МБР «Титан».
Эффектную картинку прокрутили по всем телеканалам, директор Управления СОИ генерал-лейтенант Джеймс Абрахамсон раздавал интервью восторженным журналистам: «Лазер разнес эту штуку буквально на куски... Очень, очень эффектно».
И то правда – куда же еще эффектнее? Обещали создать систему, способную на дальности в 5 тысяч километров прожечь корпус стартующей МБР за 0,5 секунды. Фактически мишень стояла на расстоянии 800 метров от излучателя, время «поджаривания» не знает никто. Корпус был надут избыточным давлением изнутри и нагружен сжатием по вертикали, оттого и разлетелся на куски. Про размеры и вес лазерной установки, про устройство дезактивации ядовитого фтористого «выхлопа» размером с ангар генерал деликатно промолчал...
MIRACL (Mid-InfraRed Advanced Chemical Laser)

Затем тот же самый мегаваттный лазер MIRACL перенесли на палубу боевого корабля и объявили о том, что лазерным лучом была сбита дозвуковая телеуправляемая мишень BQM-34, имитирующая крылатую ракету.

Восторгу не было предела.
Позднее, правда, выяснилось, что стрельба велась на дистанции меньше километра (где с подобной задачей успешно справилась бы мелкокалиберная зенитка), при этом лазер ничего не сжег и не сломал, но лишь «вывел из строя электронные компоненты системы управления, в результате чего мишень потеряла устойчивость и разбилась».
Что за «компоненты» были выведены из строя тепловым лучом и не идет ли речь о самоликвидации по команде чувствительного к ИК-излучению датчика – история пока умалчивает.

У трех нянек...

Первоначально новый лазер хотели разместить на заправщике КС-135А, но затем выбрали более грузоподъемный (до 72 тонн) и вместительный «Боинг-747-400F».
После основательной переделки новенького 747 в Центре модификации самолетов «Боинг» в Вичите – самолет получил наименование prototype Attack Laser model 1-A (YAL-1A).
В изготовлении ABL поучаствовали почти все именитые авиапроизводители США - концерн Boeing создал под проект ABL модификацию грузового самолета B747-400F, пригодную для установки на него боевого лазера. Компания Northrop Grumman разрабатывала сам химический лазер, а Корпорация Lockheed Martin отвечала за создание системы точного наведения.

Вместо носового грузового люка в YAL-1A установили семитонную вращающуюся турель (шаровая башня) от Lockheed Martin. Ее диаметр равен человеческому росту.
Внутри турели размещена оптическая система из 127 зеркал, линз и светофильтров и зеркало диаметром 1,5 м, собирающие в пучок и фокусирующие лазерный луч диаметром около 30 см. Все внутреннее пространство самолета полностью перепланировали, часть листов обшивки заменили на титановые. Пространство внутри разделили газонепроницаемыми переборками.
Общий объем работ по модернизации составил 1,6 млн. человеко-часов. Это была самая масштабная переделка военного самолета в истории авиастроения. 
Итоговая стоимость YAL-1A превысила миллиард долларов (а всей программы ABL в итоге - 5 млрд.$).

Изначально в самолете предполагалось установить 14 энергетических модулей мощностью в 1 МВт каждый, но в фюзеляже «Боинга» удалось разместить только шесть. Снижение мощности до 6 МВт тут же сократило предполагаемую дальность действия лазера до 250 км.
Запаса жидкого переохлажденного кислорода и мелкодисперсного порошкообразного йода на борту хватало для осуществления 20–40 лазерных «выстрелов». Для генерации лазерного импульса в модуле смешивается полтонны переохлажденного жидкого кислорода, мелкодисперсный йод, перекись водорода и еще ряд компонентов. По некоторым данным, стоимость одного такого «выстрела» достигает 15–16 млн.$
При выборе «главного калибра» остановились на мегаваттном химическом кислородно-йодном лазере (Chemical Oxygen Iodine Laser/COIL) с длиной волны 1,315 микрона. Основной высокоэнергетический лазер получил название High Energy Laser, HEL (созвучно с hell - ад).
Дальность его действия предполагалась в 400–460 км.
На 2005 год намечались летные испытания лазерной пушки, по ходу которых Пентагон должен был заказать семь подобных машин. В 2012 году планировалось развернуть этот воздушный компонент ПРО, начать патрулирование на ракетоопасных направлениях.

Помимо основного боевого лазера (его имитатора на раннем этапе испытаний - Surrogate High Energy Laser, SHEL), самолет оснастили еще тремя независимыми лазерными подсистемами комплекса – сканирующей лазерной системой (Active Ranger System, ARS), лазером слежения и подсветки цели (Tracking Illuminator Laser, TILL) и лазером компенсации атмосферных искажений (Beacon Illuminator, BILL).
BILL был призван, принимая отраженный от цели луч, замерять вызванное влиянием атмосферы отклонение траектории луча от прямой линии.
Лазеры BILL и TILL обладают мощностью излучения порядка 1000 Вт (для сравнения - известная всем лазерная указка выдает 0,001-0,005 Вт).
Вращающаяся семитонная турель от Lockheed Martin

Успех без подробностей

Испытания начались 11 февраля в 20.44 по среднетихоокеанскому времени на базе Центра по изучению боевых действий в воздухе авиации ВМС США (Naval Air Warfare Center Weapons Division Sea Range) в районе западного побережья Калифорнии, возле полигона Пойнт-Мугу. Баллистическая ракета с жидкостным реактивным двигателем была запущена с морской мобильной платформы. Через несколько секунд после старта она была обнаружена бортовыми сенсорами инфракрасного излучения самолета по факелу двигателя (коих у него 6 штук).
Затем ракета была подсвечена низкоэнергетическим лазером отслеживания цели (этот лазер-целеуказатель размещен на пилоне над пилотской кабиной). После чего включился второй лазер, предназначенный для измерения проницаемости атмосферы и определения компенсации атмосферных помех. И, наконец, сработал непосредственно боевой лазер высокой энергии.
Луч диаметром с волейбольный мяч разогрел мишень до критической температуры и вызвал необратимые нарушения конструкции. В результате ракета распалась на несколько частей. Весь процесс занял менее двух минут с момента старта мишени, все это время ее двигатель работал.

«Это была первая демонстрация успешного перехвата служившей целью жидкостной баллистической ракеты на разгонном участке траектории с помощью направленной энергии с платформы воздушного базирования», – заявили представители MDA.

Менее чем через час в небо была выпущена вторая ракета — уже на твёрдом топливе. ABL поймал в перекрестие и её, приступил к обстрелу, однако лазер был намеренно выключен до уничтожения цели, поскольку были выполнены все задачи данного теста.

При этом СМИ уничтожение твердотопливной ракеты засчитали (все СМИ заявили о сбитии двух), видимо мотивируя тем, что аналогичную твердотопливную баллистическую ракету он успешно "сбил" намедни - 3 февраля 2010 года:

Закономерный тупик

Мне думается - выключили лазер по иной причине.
По той же, по какой летающий лазер был неработоспособным в режиме полной мощности.

Во-первых, на каждый мегаватт энергии генерируется 4 мегаватта тепла, которые способны раскалить самолет докрасна и спалить дотла. Система охлаждения со скоростью газового потока 1800 м/сек (сопло Лаваля) оказалась не способна выдуть все вырабатываемое тепло из фюзеляжа. 
"Выхлопная система" одного из шести модулей лазера
Во-вторых, оптические элементы не выдерживают энергопотока. Линзы и зеркала подплавляются, меняют проницаемость и отражающие свойства. В результате выходят из строя и рассеивают луч. При "выстреле" на полную мощность вполне можем получить "одноразовую сиситему".

Ведь у лазерного луча 2 конца, и энергия на дальнем конце (на мишени), никак не может быть больше той, что сконцентрировалась в излучателе лазера. Если «тепловое пятно» в 2,5 метра на цели плавит и разрушает мишень, то что будет с зеркалом, площадь которого всего лишь в 8 раз больше?

При этом изготовление каждой линзы и каждого зеркала занимает несколько недель и стоит больших денег.
Никакой информации, кроме самого факта проведения эксперимента, корпорация «Боинг» и MDA не дают. Нет ни слова о скоростях и расстояниях, размерах мишеней и метеоусловиях. Неизвестно даже, с какой «мобильной платформы» была запущена ракета с жидкостным реактивным двигателем – то ли это надводный корабль, то ли подводная лодка. Учитывая, что ракетостроители США отдают предпочтение твердотопливным двигателям, можно полагать, что специально для испытаний была построена демонстрационная мишень с ЖРД – низкоскоростная, тонкостенная, со светопоглощающим покрытием.

Почему "стреляли" ночью и вдали от берега - понятно.
В темноте над океаном в ночной прохладе ниже концентрация водяных паров и турбулентность воздуха. Кроме того, отсутствует инфракрасный фон (который на суше создают нагревшиеся за день камни, дома, автомобили и т.д.) мешающий обнаружению цели.

Судя по видеоролику, самолет и ракета-мишень явно двигались параллельными курсами с примерно равной скоростью. Расстояние между ними вряд ли составляло километры, скорее всего десятки метров. Известно, что лазер работает в импульсном режиме. Каждый «выстрел» может длиться 3–5 секунд. Сколько таких «выстрелов» сделано за время эксперимента, длившегося не более двух минут?
Все эти усилия и миллиардные затраты увенчались отчетом, в котором в N-ный раз констатировалось: «Частички пыли, находящиеся в атмосфере, приводят к поглощению энергии и размыванию луча, снижая эффективную дальность поражения. Кроме того, сгорающие в луче пылинки создают ИК-помехи, затрудняющие точное прицеливание. Оружие невозможно использовать, если между лазером и целью появляется облако».
Завершающую абзац фразу следовало бы отлить в граните: «Physics are physics and cannot be easily beaten», что в вольном переводе с английского означает: «Трудно бороться с законами природы». 

Министр обороны США Роберт Гейтс напутствовал разработчиков таким словами:
«Я не знаю никого в Министерстве обороны, кто думает, что эта программа должна или может быть оперативно развернута. Реальность такова, что вам потребуется лазер в 20–30 раз более мощный для того, чтобы поражать стартующие ракеты на должном расстоянии. Чтобы ввести эту систему в действие, нам надо иметь 10–20 самолетов-носителей по 1,5 миллиарда долларов за штуку со стоимостью обслуживания 100 миллионов долларов в год, и я не знаю ни одного человека в погонах, который бы верил в то, что такая концепция может быть работоспособной».
14 февраля 2012 года YAL-1 совершил последний полет.
После этого специалисты произвели демонтаж специального оборудования, и носитель ABL отправился на площадку 309-й группы по обслуживанию и ремонту авиакосмической техники (AMARG), более известной как "кладбище самолетов". 
P.S.
А между тем - Роскосмос запланировал уникальный эксперимент по беспроводной передаче энергии в космосе: вместо провода будет использован лазерный луч - по нему электричество с борта российского сегмента МКС будет передано на транспортный корабль «Прогресс», который отведут от станции на расстояние около 1,5 км. 
Российские ученые разрабатывают систему, которая позволит передать электроэнергию от одного космического аппарата к другому