Программа Терра-3
Программа исследований высокоэнергетических лазеров в интересах ПРО / научно-экспериментальный комплекс. Идея использования высокоэнергетического лазера для поражения на конечном этапе ГЧ баллистических ракет сформулирована в 1964 г. Н.Г.Басовым и О.Н.Крохиным (ФИАН ми. П.Н.Лебедева). Осенью 1965 г. 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 в ЦК КПСС была направлена записка, в которой говорилось о принципиальной возможности поражения ГЧ баллистических ракет лазерным излучением и предлагалось развернуть соответствующую экспериментальную программу. Предложение было одобрено ЦК КПСС и программа работ по созданию лазерной стрельбовой установки для задач ПРО, подготовленная совместно ОКБ «Вымпел», ФИАН и ВНИИЭФ, была утверждена решением правительства в 1966 г.В основе предложений лежало изучение ФИАН высокоэнергетических фотодиссоционных лазеров (ФДЛ) на органических йодидах и предложение ВНИИЭФ о "накачке" ФДЛ "светом сильной ударной волны, создаваемой в инертном газе взрывом". К работам так же присоединился Государственный Оптический Институт (ГОИ). Программа получила название "Терра-3" и предусматривала создание лазеров с энергией более 1 МДж, а так же создание на их основе на Балхашском полигоне научно-экспериментального стрельбового лазерного комплекса (НЭК) 5Н76, на котором идеи лазерной системы для ПРО должны были быть проверены в натурных условиях. Научным руководителем программы "Терра-3" назначен Н.Г.Басов.В 1969 году из ОКБ «Вымпел» выделился коллектив СКБ, на основе которого возникло ЦКБ «Луч» (впоследствии НПО «Астрофизика»), на которое и было возложено выполнение программы «Терра-3».Остатки комплекса, фото 2008 г.
Телескоп ТГ-1 лазерного локатора ЛЭ-1, полигон Сары-Шаган
Программа «Терра-3» включала в себя:
- Фундаментальные исследования в области лазерной физики;
- Развитие лазерной техники;
- Разработку и испытания «больших» экспериментальных лазерных «машин»;
- Исследования взаимодействия мощного лазерного излучения с материалами и определение уязвимости военной техники;
- Изучение распространения мощного лазерного излучения в атмосфере (теория и эксперимент);
- Исследования по лазерной оптике и оптическим материалам и разработку технологий «силовой» оптики;
- Работы в области лазерной локации;
- Разработку методов и технологий наведения лазерного луча;
- Создание и строительство новых научных, конструкторских, производственных и испытательных институтов и предприятий;
- Подготовку студентов и аспирантов в области лазерной физики и техники.
Работы по программе «Терра-3» развивались в двух основных направлениях: лазерная локация (включая проблему селекции целей) и лазерное поражение ГЧ баллистических ракет. Работам по программе предшествовали следующие достижения: в 1961 г. возникла собственно идея создания фотодиссоционных лазеров (Раутиан и Собельман, ФИАН) и в 1962 г. начаты исследования лазерной локации в ОКБ «Вымпел» совместно с ФИАН, а так же предложено использовать излучение фронта ударной волны для оптической накачки лазера (Крохин, ФИАН, 1962 г.). В 1963 г. в ОКБ "Вымпел" начаты проработки проекта лазерного локатора ЛЭ-1. После начала работ по программе "Терра-3" в течение нескольких лет пройдены следующие этапы:
- 1965 г. - начаты эксперименты с высокоэнергетическими фотодиссоционными лазерами (ВФДЛ), достигнута мощность 20 Дж (ФИАН и ВНИИЭФ);
- 1966 г. - с ВФДЛ получена энергия в импульсе 100 Дж;
- 1967 г. - выбрана принципиальная схема экспериментального лазерного локатора ЛЭ-1 (ОКБ «Вымпел», ФИАН, ГОИ);
- 1967 г. - с ВФДЛ получена энергия в импульсе 20 КДж;
- 1968 г. - с ВФДЛ получена энергия в импульсе 300 КДж;
- 1968 г. - начаты работы по программе изучения воздействия лазерного излучения на объекты и уязвимости материалов, программа завершена в 1976 г.;
- 1968 г. - начаты исследования и создание HF, CO2, CO лазеров высокой энергии (ФИАН, «Луч» - «Астрофизика», ВНИИЭФ, ГОИ и др.), работы завершены в 1976 г.
- 1969 г. - с ВФДЛ получена энергия в импульсе около 1 MДж;
- 1969 г. - закончена разработка локатора ЛЭ-1 и выпущена документация;
- 1969 г. - начата разработка фотодиссоционного лазера (ФДЛ) с накачкой излучением электрического разряда;
- 1972 г. - для проведения экспериментальных работ по лазерам (вне программы "Терра-3") принято решение о создании межведомственного научно-исследовательского центра ОКБ "Радуга" с лазерным полигоном (позже - ЦКБ "Астрофизика").
- 1973 г. - начат промышленный выпуск ВФДЛ - ФО-21, Ф-1200, ФО-32;
- 1973 г. - на полигоне Сары-Шаган начат монтаж экспериментального лазерного комплекса с локатором ЛЭ-1, начата отработка и испытания ЛЭ-1;
- 1974 г. - созданы ВКР-сумматоры серии АЖ (ФИАН, «Луч» - « Астрофизика»);
- 1975 г. - создан мощный ФДЛ с электрической накачкой, мощность - 90 КДж;
- 1976 г. - создан 500 КВт электроионизационный CO2 лазер («Луч» - « Астрофизика», ФИАН);
- 1978 г. - успешно испытан локатор ЛЭ-1, испытания проводились по самолетам, ГЧ баллистических ракет и спутникам;
- 1978 г. - на базе ЦКБ "Луч" и МНИЦ ОКБ "Радуга" образовано НПО "Астрофизика" (вне программы "Терра-3"), генеральный директор - И.В.Птицын, генеральный конструктор - Н.Д.Устинов (сын Д.Ф.Устинова).
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 наведения и доставки энергии на мишень.
В 1994 году Н.Г.Басов, отвечая на вопрос об итогах лазерной программы “Терра-3”, сказал: “Ну, мы твердо установили, что никто не сможет сбить
боеголовку БР лазерным лучом, и мы здорово продвинули лазеры… “.
Комплекс 5Н26 с лазерным локатором ЛЭ-1 по программе "Терра-3":
Потенциальная возможность лазерных локаторов обеспечивать особо высокую точность измерений положения цели изучалась в ОКБ «Вымпел», начиная с 1962 г. В результате проведенных ОКБ "Вымпел", с использованием прогнозов группы Н.Г.Басова, исследований, в начале 1963 г. в Военно-Промышленную Комиссию (ВПК, орган государственного управления военно-промышленным комплексом СССР) был представлен проект создания экспериментального лазерного локатора для ПРО, получившего условное название ЛЭ-1. Решение о создании на полигоне Сары-Шаган экспериментальной установки с дальностью действия до 400 км утверждено в сентябре 1963 г. В 1964-1965 г.г. велась разработка проекта в ОКБ "Вымпел" (лаборатория Г.Е.Тихомирова). Проектирование оптических систем локатора велось ГОИ (лаборатория П.П.Захарова). Строительство объекта начато в конце 1960-х годов.
Подпрограммы и направления исследований "Терра-3"
Комплекс 5Н26 с лазерным локатором ЛЭ-1 по программе "Терра-3":
Проект основывался на работах ФИАН по исследованиям и созданию лазеров на рубине. Локатор должен был осуществлять за короткое время поиск целей в «поле ошибок» радиолокаторов, обеспечивавших целеуказание лазерному локатору, что требовало весьма высоких по тем временам средних мощностей лазерного излучателя. Окончательный выбор структуры локатора определило реальное состояние работ по лазерам на рубине, достижимые параметры которых на практике оказались значительно ниже первоначально предполагавшихся: средняя мощность одного лазера вместо ожидавшихся 1 КВт составила в те годы примерно 10 Вт. Опыты, проведенные в лаборатории Н.Г.Басова в ФИАН, показали, что наращивание мощности путем последовательного усиления лазерного сигнала в цепочке (каскаде) лазерных усилителей, как это предусматривалось сначала, возможно лишь до определенного уровня. Слишком мощное излучение разрушало сами лазерные кристаллы. Возникли и трудности, связанные с термооптическими искажениями излучения в кристаллах. В связи с этим пришлось установить в локаторе не один, а 196 поочередно работающих с частотой 10 Гц лазеров с энергией в импульсе 1 Дж. Общая средняя мощность излучения многоканального лазерного передатчика локатора была около 2 КВт. Это привело к значительному усложнению его схемы, которая была многолучевой как при излучении, так и при регистрации сигнала. Потребовалось создать высокоточные быстродействующие оптические устройства для формирования, переключения и наведения 196 лазерных лучей, определявших поле поиска в пространстве цели. В приемном устройстве локатора использовалась матрица из 196 специально разработанных ФЭУ. Задачу усложняли погрешности, связанные с крупногабаритными подвижными оптико-механическими системами телескопа и оптико-механическими переключателями локатора, а также с искажениями, вносимыми атмосферой. Общая длина оптического тракта локатора достигала 70 м и в его состав входили многие сотни оптических элементов - линз, зеркал и пластин, в том числе движущихся, взаимная юстировка которых должна была сохраняться с высочайшей точностью.
Часть оптического тракта лазерного локатора ЛЭ-1, полигон Сары-Шаган (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.)
В 1969 году проект ЛЭ-1 был передан в ЦКБ «Луч» Министерства оборонной промышленности СССР. Главным конструктором ЛЭ-1 был назначен Н.Д.Устинов. В 1970-1971 г.г. разработка локатора ЛЭ-1 была вцелом завершена. В создании локатора принимала участие широкая кооперация предприятий оборонного комплекса: силами ЛОМО и ленинградского завода «Большевик» создавался уникальный по комплексу параметров телескоп ТГ-1 для ЛЭ-1, главный конструктор телескопа - Б.К.Ионессиани (ЛОМО). Этот телескоп с диаметром главного зеркала 1.3 м обеспечивал высокое оптическое качество лазерного луча при работе со скоростями и ускорениями в сотни раз более высокими, чем у классических астрономических телескопов. Были созданы многие новые узлы локатора: быстродействующие точные сканирующие и переключающие системы для управления лазерным лучом, фотоприемники, электронные блоки обработки сигналов и синхронизации и другие устройства. Управление локатора было автоматическим с использованием вычислительной техники, локатор соединялся с РЛ-станциями полигона с помощью цифровых линий передачи данных.
При участии ЦКБ «Геофизика» (Д.М.Хорол) разрабатывался лазерный передатчик, который включал в себя 196 весьма совершенных по тому времени лазеров, систему их охлаждения и электропитания. Для ЛЭ-1 было организовано производство высококачественных лазерных кристаллов рубина, нелинейных кристаллов КDР и многих других элементов.
Телескоп ТГ-1 лазерного локатора ЛЭ-1, полигон Сары-Шаган.
Исследование фотодиссоционных йодных лазеров (ВФДЛ) по программе "Терра-3".
Первый лабораторный фотодиссоционный лазер (ФДЛ) был создан в 1964 г. Дж.В. Каспером и Г.С.Пиментелом. Т.к. анализ показал, что создание сверхмощного рубинового лазера с накачкой от лампы-вспышки оказалось невозможным, то в 1965 г. Н.Г.Басов и О.Н.Крохин (оба - ФИАН) предложили развернуть программу создания ФД-лазеров большой мощности, основанных на идее использования в качестве источника излучения оптической накачки большой мощности и энергии излучения фронта ударной волны в ксеноне. Так же предполагалось поражение ГЧ баллистической ракеты за счет реактивного эффекта от быстрого испарения под воздействием лазера части оболочки ГЧ. В основе таких ФДЛ лежит физическая идея сформулированная еще в 1961 г. С.Г.Раутианом и И.И.Собельманом, которые показали теоретически, что возможно получение возбужденных атомов или молекул путем фотодиссоциации более сложных молекул при их облучении мощным (нелазерным) световым потоком. Работы по взрывным ФДЛ (ВФДЛ) в составе программы «Терра-3» была развернуты в кооперации ФИАН (В.С.Зуев, теория ВФДЛ), ВНИИЭФ (Г.А.Кириллов, эксперименты с ВФДЛ), ЦКБ «Луч» с участием ГОИ, ГИПХ и других предприятий. В короткие сроки был пройден путь от малых и средних макетных образцов, до ряда уникальных образцов ВФДЛ высокой энергии, выпускавшихся предприятиями промышленности. Особенностью такого класса лазеров была их одноразовость - ВФД-лазер в процессе работы взрывался полностью разрушаясь.
Принципиальная схема работы ВФДЛ
Первые эксперименты с ФДЛ, проведенные в 1965-1967 г.г., дали весьма обнадеживающие результаты и к концу 1969 г. в ВНИИЭФ (г.Саров) под руководством С.Б.Кормера с участием ученых ФИАН и ГОИ были разработаны, собраны и испытаны ФДЛ с энергией импульса излучения сотни тысяч джоулей, что было примерно в 100 раз выше, чем у любого известного в те годы лазера. Конечно, к созданию йодных ФДЛ с предельно высокими энергиями удалось прийти не сразу. Опробовались различные варианты конструктивных схем лазеров. Решительный шаг в осуществлении работоспособной конструкции, пригодной для получения высоких энергий излучения, был совершен в 1966 г., когда в результате изучения экспериментальных данных было показано, что предложение ученых ФИАН и ВНИИЭФ (1965 г.) убрать кварцевую стенку, разделяющую источник излучения накачки и активную среду, можно реализовать. Общая конструкция лазера существенно упростилась и свелась к оболочке в виде трубы, внутри или на внешней стенке которой располагался удлиненный заряд ВВ, а на торцах - зеркала оптического резонатора. Такой подход позволил спроектировать и испытать лазеры с диаметром рабочей полости более метра и длиной десятки метров. Эти лазеры собирались из стандартных секций длиной около 3 м.
Несколько позже (с 1967 г.) исследованием и конструированием ФДЛ со взрывной накачкой успешно занялся сформировавшийся в ОКБ «Вымпел», а затем перешедший в ЦКБ «Луч» коллектив газодинамиков и лазерщиков во главе с В.К.Орловым. В ходе работ были рассмотрены десятки вопросов: от физики процессов распространения ударных и световых волн в среде лазера до технологии и совместимости материалов и создания специальных средств и методов измерения параметров мощного лазерного излучения. Отдельно стояли вопросы техники взрыва: работа лазера требовала получения предельно «гладкого» и прямолинейного фронта ударной волны. Эта задача была решена, были сконструированы заряды и разработаны методы их подрыва, позволившие получить требуемый гладкий фронт ударной волны. Создание этих ВФДЛ позволило начать эксперименты по изучению воздействия лазерного излучения высокой интенсивности на материалы и конструкции целей. Работы измерительного комплекса обеспечивались ГОИ (И.М.Белоусова).
Полигон испытаний ВФД-лазеров ВНИИЭФ
Разработка моделей ВФДЛ ЦКБ "Луч" под руководством В.К.Орлова (с участием ВНИИЭФ):
- ФО-32 - в 1967 г. с ВФДЛ с взрывной накачкой получена энергия в импульсе 20 КДж, промышленный выпуск ВФДЛ ФО-32 начат в 1973 г.;
ВФД-лазер ФО-32 (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
- ФО-21 - в 1968 г. впервые с ВФДЛ с взрывной накачкой получена энергия в импульсе 300 КДж и так же в 1973 г. начат промышленный выпуск ВФДЛ ФО-21;
- Ф-1200 - в 1969 г. впервые с ВФДЛ с взрывной накачкой получена энергия в импульсе 1 мегаджоуль. К 1971 г. отработана конструкция и в 1973 г. начат промышленный выпуск ВФДЛ Ф-1200;
- ФО-21 - в 1968 г. впервые с ВФДЛ с взрывной накачкой получена энергия в импульсе 300 КДж и так же в 1973 г. начат промышленный выпуск ВФДЛ ФО-21;
- Ф-1200 - в 1969 г. впервые с ВФДЛ с взрывной накачкой получена энергия в импульсе 1 мегаджоуль. К 1971 г. отработана конструкция и в 1973 г. начат промышленный выпуск ВФДЛ Ф-1200;
Вероятно, прототип ВФД-лазера Ф-1200 - первый мегаджоульный лазер, сборка в ВНИИЭФ, 1969 г.
Тот же самый ВФДЛ, то же место и время. Измерения показывают, что это другой кадр.
Многозеркальная растровая система, использовавшаяся для ввода излучения ВДФЛ в ВКР-лазер (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Разрушенная излучением ВКР-лазера стеклянная оптика. Заменена на особочистую кварцевую оптику (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Исследование воздействия лазерного излучения на материалы по программе "Терра-3":
Была выполнена обширная программа исследования воздействия излучения высокоэнергетических лазеров на разнообразные объекты. В качестве "мишеней" использовались стальные образцы, различные образцы оптики, разнообразные прикладные объекты. Вцелом направление иммледований воздействия на объекты возглавлял Б.В.Замышляев, направление исследований по лучевой прочности оптики возглавлял А.М.Бонч-Бруевич. Работы по программе велись с 1968 по 1976 годы.
Воздействие излучения ВЭЛ на элемент обшивки (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Стальной образец толщиной 15 см. Воздействие твердотельного лазера. (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Воздействие излучения ВЭЛ на оптику (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Воздействие высокоэнергетического СО2-лазера на модель самолета, НПО "Алмаз", 1976 г. (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Исследование высокоэнергетических электроразрядных лазеров по программе "Терра-3":
Многоразовые электроразрядные ФДЛ требовали очень мощного и компактного импульсного источника электрического тока. В качестве такого источника было решено использовать взрывомагнитные генераторы, разработка которых велась ВНИИЭФ коллективом под руководством А.И.Павловского для других целей. Надо отметить, что у истоков этих работ также стоял А.Д.Сахаров. Взрывомагнитные генераторы (иначе их называют магнитокумулятивными генераторами) также как обычные ФД-лазеры разрушаются в процессе работы при взрыве своего заряда, однако их стоимость во много раз ниже стоимости лазера. Сконструированные специально для электроразрядных химических лазеров на фотодиссоциации А.И.Павловским с коллегами взрывомагнитные генераторы способствовали созданию в 1974 году экспериментального лазера с энергией излучения в импульсе около 90 кДж. Испытания этого лазера завершены в 1975 г.
В 1975 г. группа конструкторов ЦКБ "Луч" во главе с В.К.Орловым предложила отказаться от взрывных ВФД-лазеров с двухкаскадной схемой (ВКР) с заменой их на электроразрядные ФД-лазеры. Это потребовало очередной доработки и корректировки проекта комплекса. Предполагалось использовать лазер ФО-13 с энергией в импульсе 1 мДж.
Большие электроразрядные лазеры на сборке ВНИИЭФ.
Исследование высокоэнергетических электроионизационных лазеров по программе "Терра-3":
Работы по частотно-импульсному лазеру 3Д01 мегаваттного класса с ионизацией электронным пучком начаты в ЦКБ "Луч" по инициативе и при участии Н.Г.Басова и позже выделились в отдельное направление в ОКБ "Радуга" (позже - ГНИИЛЦ "Радуга") под руководством Г.Г.Долгова-Савельева. В экспериментальной работе в 1976 г. на электроионизационном CO2-лазере достигнута средняя мощность около 500 кВт при частоте повторения до 200 Гц. Использовалась схема с «замкнутым» газодинамическим контуром. Позже создан усовершенствованный частотно-импульсный лазер КС-10 (ЦКБ "Астрофизика", Н.В.Чебуркин).
Частотно-импульсный электроионизационный лазер 3Д01. (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Научно-экспериментальный стрельбовой комплекс 5Н76 "Терра-3":
В 1966 г. ОКБ "Вымпел" под руководством О.А.Ушакова начата разработка эскизного проекта полигонного экспериментального комплекса "Терра-3". Работы над эскизным проектом продолжались по 1969 г. Непосредственным руководителем разработки сооружений был военный инженер Н.Н.Шахонский. Размещение комплекса планировалось на полигоне ПРО в Сары-Шагане. Комплекс предназначался для проведения экспериментов по поражению ГЧ баллистических ракет высокоэнергетическими лазерами. Проект комплекса неоднократно корректировался в период с 1966 по 1975 г.г. С 1969 г. проектирование комплекса "Терра-3" велось ЦКБ "Луч" под руководством М.Г.Васина. Создание комплекса предполагалось с использованием двухкаскадного ВКР-лазера с размещением основного лазера на значительном расстоянии (около 1 км) от системы наведения. Это определялось тем, что в ВФД-лазерах при излучении предполагалось использовать до 30 тонн взрывчатого вещества, что могло оказать воздействие на точность системы наведения. Так же необходимо было обеспечить отсутствие механического воздействия осколков ВФД-лазеров. Излучение от ВКР-лазера к системе наведения предполагалось передавать по подземному оптическому каналу. Предполагалось использование лазера АЖ-7Т.
В 1969 г. на ГНИИП № 10 Министерства Обороны СССР (в/ч 03080, полигон ПРО Сары-Шаган) на площадке №38 (в/ч 06544) началось строительство сооружений для экспериментальных работ по лазерной тематике. В 1971 г. строительство комплекса временно приостановлено по техническим причинам, но в 1973 г., вероятно, после корректировки проекта, вновь продолжено.
Технические причины (по данным источника - Зарубин П.В. "Академик Басов...") заключались в том, что при микронной длине волны лазерного излучения практически невозможно было сфокусировать луч на относительно малую площадь. Т.е. если цель находится на расстоянии больше 100 км, то естественное угловое расхождение оптического лазерного излучения в атмосфере в результате рассивания составляет в 0,0001 град. Это было установлено в специально созданном для обеспечения выполнения программы создания лазерного оружия Институте Оптики Атмосферы в СО АН СССР в г. Томске, который возглавлял акад. В.Е.Зуев. Отсюда следовало, что пятно лазерного излучения на расстоянии 100 км будет иметь диаметр не менее 20 метров, а плотность энергии на площади в 1 кв.см при полной энергии лазерного источника в 1 МДж будет меньше 0,1 Дж/кв.см. Этого слишком мало - для того, чтобы поразить ракету (создать в ней отверстие в 1 кв.см, разгерметизировав ее), требуется больше 1 кДж/кв.см. И если первоначально предполагалось использование на комплексе ВФД-лазеров, то после определения проблемы с фокусировкой луча разработчики начали склоняться к использованию двухкаскадных лазеров "сумматоров" на комбинационном рассеянии.
Проектирование системы наведения велось ГОИ (П.П.Захаров) совместно с ЛОМО (Р.М.Кашерининов, Б.Я.Гутников). Высокоточное опорно-поворотное устройство создавалось на заводе "Большевик". Высокоточные приводы и безлюфтовые редукторы для опорно-поворотных устройств разрабатывались ЦНИИ автоматики и гидравлики с участием МВТУ им.Баумана. Основной оптический тракт был полностью выполнен на зеркалах и не содержал прозрачных оптических элементов, которые могли бы быть разрушены излучением.
В 1975 г. группа конструкторов ЦКБ "Луч" во главе с В.К.Орловым предложила отказаться от взрывных ВФД-лазеров с двухкаскадной схемой (ВКР) с заменой их на электроразрядные ФД-лазеры. Это потребовало очередной доработки и корректировки проекта комплекса. Предполагалось использовать лазер ФО-13 с энергией в импульсе 1 мДж. В конечном счете, сооружения с боевыми лазерами так и не были достроены и запущены в эксплуатацию. Была построена и использовалась только система наведения комплекса.
Генеральным конструктором экспериментальных работ на "объекте 2506" (комплекс "Омега" средств вооружений противосамолетной обороны - КСВ ПСО) назначен академик АН СССР Б.В.Бункин (НПО "Алмаз"), на "объекте 2505" (КСВ ПРО и ПКО "Терра-3") - член-корреспондент АН СССР Н.Д.Устинов ("ЦКБ "Луч"). Научный руководитель работ - вице-президент АН СССР академик Е.П.Велихов. От в/ч 03080 анализом функционирования первых опытных образцов лазерных средств ПСО и ПРО руководил начальник 4 отдела 1 управления инженер-подполковник Г.И.Семенихин. От 4 ГУМО с 1976 г. контроль разработки и испытаний вооружений и военной техники на новых физических принципах с использованием лазеров проводил начальник отдела, ставший в 1980 году лауреатам Ленинской премии за этот цикл работ, полковник Ю.В. Рубаненко. На "объекте 2505" ("Терра-3") шло строительство, в первую очередь, на контрольно-огневой позиции (КОП) 5Ж16К и в зонах «Г» и «Д». Уже в ноябре 1973 года на КОПе была проведена первая экспериментальная боевая работа в условиях полигона. В 1974 г., для обобщения проведенных работ по созданию вооружений на новых физических принципах, на полигоне в «Зоне Г» была организована выставка с показом новейших средств, разработанных всей промышленностью СССР в этой области. Выставку посетил Министр обороны СССР Маршал Советского Союза А.А. Гречко. Была проведена боевая работа с использованием спецгенератора. Боевым расчетом руководил подполковник И.В.Никулин. Впервые на полигоне была поражена лазером мишень размером с пятикопеечную монету на малой дальности.
Первоначальный проект комплекса "Терра-3" 1969 г., окончательный проект 1974 г. и объем реализованных компонентов комплекса. (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Достигнутые успехи ускорили работы по созданию экспериментального боевого лазерного комплекса 5Н76 "Терра-3". Комплекс состоял из сооружения 41/42В (южное здание, иногда назваемое "41-я площадка") в котором был размещен командно-вычислительный пункт на базе трех вычислителей М-600, точный лазерный локатор 5Н27 - аналог лазерного локатора ЛЭ-1 / 5Н26 (см.выше), система передачи данных, система единого времени, система спецтехнического оборудования, связи, сигнализации. Испытательные работы на этом сооружении проводил 5-й отдел 3-го испытательного комплекса (начальник отдела полковник И.В.Никулин). Однако, на комплексе 5Н76 узким местом было отставание в разработке мощного спецгенератора для реализации технических характеристик комплекса. Было принято решение установить экспериментальный модуль генератора (имитатор с СО2-лазером?) с достигнутыми характеристиками для отработки боевого алгоритма. Пришлось недалеко от сооружения 41/42В построить для этого модуля сооружение 6А (южно-северное здание, иногда называется "Терра-2"). Проблема спецгенератора так и не была решена. Строение для боевого лазера было возведено к северу от "площадки 41", к нему вел туннель с коммуникациями и системой передачи данных, но монтаж боевого лазера не был осуществлен.
Опытная полигонная лазерная установка состояла из собственно лазеров (рубиновый - массив из 19 рубиновых лазеров и СО2-лазер), системы наведения и удержания луча, информационного комплекса, предназначенного для обеспечения функционирования системы наведения, а также высокоточного лазерного локатора 5Н27, предназначенного для точного определения координат цели. Возможности 5Н27 позволяли не только определить дальность до цели, но и получить точные характеристики по ее траектории, форме объекта, его размерах (некоординатную информацию). С помощью 5Н27 проводились наблюдения за космическими объектами. На комплексе были проведены испытания по воздействию излучения на мишень, наведения лазерного луча на цель. С помощью комплекса выполнялись исследования по наведению луча маломощного лазера на аэродинамические мишени и по изучению процессов распространения лазерного луча в атмосфере.
Испытания системы наведения начаты в 1976-1977 г.г., но работы по основным стрельбовым лазерам так и не вышли из проектной стадии, и после серии совещаний у министра оборонной промышленности СССР С.А.Зверева было принято решение о закрытии программы "Терра-3". В 1978 г. с согласия Министарства обороны СССР программа создания комплекса 5Н76 "Терра-3" официально была закрыта.
Установка не была введена в строй и в полном объеме не работала, боевых задач не решала. Строительство комплекса не было полностью завершено - была смонтирована в полном объеме система наведения, были смонтированы вспомогательные лазеры локатора системы наведения и имитатора силового луча. К 1989 г. работы по лазерной тематике стали свёртываться. В 1989 г. по инициативе Велихова установка "Терра-3" была показана группе американских ученых.
Схема сооружения 41/42В комплекса 5Н76 "Терра-3".
Основная часть сооружения 41/42В комплекса 5Н76 "Терра-3" - телескоп системы наведения и защитный купол, снимок сделан во время визита на объект американской делегации, 1989 г.
Система наведения комплекса "Терра-3" с лазерным локатором (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Тот же самый ВФДЛ, то же место и время. Измерения показывают, что это другой кадр.
Исследование лазеров с использованием комбинационного рассеивания (ВКР) по программе "Терра-3":
Рассеивание излучения первых ВФДЛ была неудовлетворительной - на два порядка выше дифракционного предела, что препятствовало доставке энергии на значительные расстояния. В 1966 г Н.Г.Басов и И.И.Собельман с сотрудниками предложили решить проблему путем использования двухкаскадной схемы - двухкаскадный лазер "сумматор" на комбинационном рассеянии (ВКР-лазер), накачиваемый несколькими ВФДЛ лазерами с «плохим» рассеиванием. Высокий КПД ВКР-лазера и высокая однородность его активной среды (сжиженные газы) позволили создать высокоэффективную 2-каскадную лазерную систему. Руководство исследования ВКР-лазеров осуществлял Е.М.Земсков (ЦКБ "Луч"). После исследований физики ВКР-лазеров в ФИАН и ВНИИЭФ «команда» ЦКБ «Луч» в 1974-1975 г.г. успешно провела на полигоне «Сары-Шаган» в Казахстане серию экспериментов с 2-каскадной системой серии "АЖ" (ФИАН, «Луч» - позже "Астрофизика"). Пришлось использовать крупногабаритную оптику из специально разработанного плавленого кварца, чтобы обеспечить лучевую прочность выходного зеркала ВКР-лазера. Для ввода излучения ВФДЛ лазеров в ВКР-лазер использовалась многозеркальная растровая система.
Мощность ВКР-лазера АЖ-4Т достигала в импульсе 10 кДж, а в 1975 г. испытывался ВКР-лазер на жидком кислороде АЖ-5Т с мощностью в импульсе уже 90 кДж, апертурой 400 мм и КПД 70%. Лазер АЖ-7Т до 1975 г. предполагалось использовать в комплексе "Терра-3".
ВКР-лазер на жидком кислороде АЖ-5Т, 1975 г. Впереди видно выходное отверстие лазера. (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Рассеивание излучения первых ВФДЛ была неудовлетворительной - на два порядка выше дифракционного предела, что препятствовало доставке энергии на значительные расстояния. В 1966 г Н.Г.Басов и И.И.Собельман с сотрудниками предложили решить проблему путем использования двухкаскадной схемы - двухкаскадный лазер "сумматор" на комбинационном рассеянии (ВКР-лазер), накачиваемый несколькими ВФДЛ лазерами с «плохим» рассеиванием. Высокий КПД ВКР-лазера и высокая однородность его активной среды (сжиженные газы) позволили создать высокоэффективную 2-каскадную лазерную систему. Руководство исследования ВКР-лазеров осуществлял Е.М.Земсков (ЦКБ "Луч"). После исследований физики ВКР-лазеров в ФИАН и ВНИИЭФ «команда» ЦКБ «Луч» в 1974-1975 г.г. успешно провела на полигоне «Сары-Шаган» в Казахстане серию экспериментов с 2-каскадной системой серии "АЖ" (ФИАН, «Луч» - позже "Астрофизика"). Пришлось использовать крупногабаритную оптику из специально разработанного плавленого кварца, чтобы обеспечить лучевую прочность выходного зеркала ВКР-лазера. Для ввода излучения ВФДЛ лазеров в ВКР-лазер использовалась многозеркальная растровая система.
Мощность ВКР-лазера АЖ-4Т достигала в импульсе 10 кДж, а в 1975 г. испытывался ВКР-лазер на жидком кислороде АЖ-5Т с мощностью в импульсе уже 90 кДж, апертурой 400 мм и КПД 70%. Лазер АЖ-7Т до 1975 г. предполагалось использовать в комплексе "Терра-3".
ВКР-лазер на жидком кислороде АЖ-5Т, 1975 г. Впереди видно выходное отверстие лазера. (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Многозеркальная растровая система, использовавшаяся для ввода излучения ВДФЛ в ВКР-лазер (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Разрушенная излучением ВКР-лазера стеклянная оптика. Заменена на особочистую кварцевую оптику (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Исследование воздействия лазерного излучения на материалы по программе "Терра-3":
Была выполнена обширная программа исследования воздействия излучения высокоэнергетических лазеров на разнообразные объекты. В качестве "мишеней" использовались стальные образцы, различные образцы оптики, разнообразные прикладные объекты. Вцелом направление иммледований воздействия на объекты возглавлял Б.В.Замышляев, направление исследований по лучевой прочности оптики возглавлял А.М.Бонч-Бруевич. Работы по программе велись с 1968 по 1976 годы.
Воздействие излучения ВЭЛ на элемент обшивки (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Воздействие излучения ВЭЛ на оптику (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Воздействие высокоэнергетического СО2-лазера на модель самолета, НПО "Алмаз", 1976 г. (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Исследование высокоэнергетических электроразрядных лазеров по программе "Терра-3":
Многоразовые электроразрядные ФДЛ требовали очень мощного и компактного импульсного источника электрического тока. В качестве такого источника было решено использовать взрывомагнитные генераторы, разработка которых велась ВНИИЭФ коллективом под руководством А.И.Павловского для других целей. Надо отметить, что у истоков этих работ также стоял А.Д.Сахаров. Взрывомагнитные генераторы (иначе их называют магнитокумулятивными генераторами) также как обычные ФД-лазеры разрушаются в процессе работы при взрыве своего заряда, однако их стоимость во много раз ниже стоимости лазера. Сконструированные специально для электроразрядных химических лазеров на фотодиссоциации А.И.Павловским с коллегами взрывомагнитные генераторы способствовали созданию в 1974 году экспериментального лазера с энергией излучения в импульсе около 90 кДж. Испытания этого лазера завершены в 1975 г.
В 1975 г. группа конструкторов ЦКБ "Луч" во главе с В.К.Орловым предложила отказаться от взрывных ВФД-лазеров с двухкаскадной схемой (ВКР) с заменой их на электроразрядные ФД-лазеры. Это потребовало очередной доработки и корректировки проекта комплекса. Предполагалось использовать лазер ФО-13 с энергией в импульсе 1 мДж.
Большие электроразрядные лазеры на сборке ВНИИЭФ.
Исследование высокоэнергетических электроионизационных лазеров по программе "Терра-3":
Работы по частотно-импульсному лазеру 3Д01 мегаваттного класса с ионизацией электронным пучком начаты в ЦКБ "Луч" по инициативе и при участии Н.Г.Басова и позже выделились в отдельное направление в ОКБ "Радуга" (позже - ГНИИЛЦ "Радуга") под руководством Г.Г.Долгова-Савельева. В экспериментальной работе в 1976 г. на электроионизационном CO2-лазере достигнута средняя мощность около 500 кВт при частоте повторения до 200 Гц. Использовалась схема с «замкнутым» газодинамическим контуром. Позже создан усовершенствованный частотно-импульсный лазер КС-10 (ЦКБ "Астрофизика", Н.В.Чебуркин).
Частотно-импульсный электроионизационный лазер 3Д01. (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Научно-экспериментальный стрельбовой комплекс 5Н76 "Терра-3":
В 1966 г. ОКБ "Вымпел" под руководством О.А.Ушакова начата разработка эскизного проекта полигонного экспериментального комплекса "Терра-3". Работы над эскизным проектом продолжались по 1969 г. Непосредственным руководителем разработки сооружений был военный инженер Н.Н.Шахонский. Размещение комплекса планировалось на полигоне ПРО в Сары-Шагане. Комплекс предназначался для проведения экспериментов по поражению ГЧ баллистических ракет высокоэнергетическими лазерами. Проект комплекса неоднократно корректировался в период с 1966 по 1975 г.г. С 1969 г. проектирование комплекса "Терра-3" велось ЦКБ "Луч" под руководством М.Г.Васина. Создание комплекса предполагалось с использованием двухкаскадного ВКР-лазера с размещением основного лазера на значительном расстоянии (около 1 км) от системы наведения. Это определялось тем, что в ВФД-лазерах при излучении предполагалось использовать до 30 тонн взрывчатого вещества, что могло оказать воздействие на точность системы наведения. Так же необходимо было обеспечить отсутствие механического воздействия осколков ВФД-лазеров. Излучение от ВКР-лазера к системе наведения предполагалось передавать по подземному оптическому каналу. Предполагалось использование лазера АЖ-7Т.
В 1969 г. на ГНИИП № 10 Министерства Обороны СССР (в/ч 03080, полигон ПРО Сары-Шаган) на площадке №38 (в/ч 06544) началось строительство сооружений для экспериментальных работ по лазерной тематике. В 1971 г. строительство комплекса временно приостановлено по техническим причинам, но в 1973 г., вероятно, после корректировки проекта, вновь продолжено.
Технические причины (по данным источника - Зарубин П.В. "Академик Басов...") заключались в том, что при микронной длине волны лазерного излучения практически невозможно было сфокусировать луч на относительно малую площадь. Т.е. если цель находится на расстоянии больше 100 км, то естественное угловое расхождение оптического лазерного излучения в атмосфере в результате рассивания составляет в 0,0001 град. Это было установлено в специально созданном для обеспечения выполнения программы создания лазерного оружия Институте Оптики Атмосферы в СО АН СССР в г. Томске, который возглавлял акад. В.Е.Зуев. Отсюда следовало, что пятно лазерного излучения на расстоянии 100 км будет иметь диаметр не менее 20 метров, а плотность энергии на площади в 1 кв.см при полной энергии лазерного источника в 1 МДж будет меньше 0,1 Дж/кв.см. Этого слишком мало - для того, чтобы поразить ракету (создать в ней отверстие в 1 кв.см, разгерметизировав ее), требуется больше 1 кДж/кв.см. И если первоначально предполагалось использование на комплексе ВФД-лазеров, то после определения проблемы с фокусировкой луча разработчики начали склоняться к использованию двухкаскадных лазеров "сумматоров" на комбинационном рассеянии.
Проектирование системы наведения велось ГОИ (П.П.Захаров) совместно с ЛОМО (Р.М.Кашерининов, Б.Я.Гутников). Высокоточное опорно-поворотное устройство создавалось на заводе "Большевик". Высокоточные приводы и безлюфтовые редукторы для опорно-поворотных устройств разрабатывались ЦНИИ автоматики и гидравлики с участием МВТУ им.Баумана. Основной оптический тракт был полностью выполнен на зеркалах и не содержал прозрачных оптических элементов, которые могли бы быть разрушены излучением.
В 1975 г. группа конструкторов ЦКБ "Луч" во главе с В.К.Орловым предложила отказаться от взрывных ВФД-лазеров с двухкаскадной схемой (ВКР) с заменой их на электроразрядные ФД-лазеры. Это потребовало очередной доработки и корректировки проекта комплекса. Предполагалось использовать лазер ФО-13 с энергией в импульсе 1 мДж. В конечном счете, сооружения с боевыми лазерами так и не были достроены и запущены в эксплуатацию. Была построена и использовалась только система наведения комплекса.
Генеральным конструктором экспериментальных работ на "объекте 2506" (комплекс "Омега" средств вооружений противосамолетной обороны - КСВ ПСО) назначен академик АН СССР Б.В.Бункин (НПО "Алмаз"), на "объекте 2505" (КСВ ПРО и ПКО "Терра-3") - член-корреспондент АН СССР Н.Д.Устинов ("ЦКБ "Луч"). Научный руководитель работ - вице-президент АН СССР академик Е.П.Велихов. От в/ч 03080 анализом функционирования первых опытных образцов лазерных средств ПСО и ПРО руководил начальник 4 отдела 1 управления инженер-подполковник Г.И.Семенихин. От 4 ГУМО с 1976 г. контроль разработки и испытаний вооружений и военной техники на новых физических принципах с использованием лазеров проводил начальник отдела, ставший в 1980 году лауреатам Ленинской премии за этот цикл работ, полковник Ю.В. Рубаненко. На "объекте 2505" ("Терра-3") шло строительство, в первую очередь, на контрольно-огневой позиции (КОП) 5Ж16К и в зонах «Г» и «Д». Уже в ноябре 1973 года на КОПе была проведена первая экспериментальная боевая работа в условиях полигона. В 1974 г., для обобщения проведенных работ по созданию вооружений на новых физических принципах, на полигоне в «Зоне Г» была организована выставка с показом новейших средств, разработанных всей промышленностью СССР в этой области. Выставку посетил Министр обороны СССР Маршал Советского Союза А.А. Гречко. Была проведена боевая работа с использованием спецгенератора. Боевым расчетом руководил подполковник И.В.Никулин. Впервые на полигоне была поражена лазером мишень размером с пятикопеечную монету на малой дальности.
Первоначальный проект комплекса "Терра-3" 1969 г., окончательный проект 1974 г. и объем реализованных компонентов комплекса. (Зарубин П.В., Польских С.В. Из истории создания высокоэнергетических лазеров и лазерных систем в СССР. Презентация. 2011 г.).
Достигнутые успехи ускорили работы по созданию экспериментального боевого лазерного комплекса 5Н76 "Терра-3". Комплекс состоял из сооружения 41/42В (южное здание, иногда назваемое "41-я площадка") в котором был размещен командно-вычислительный пункт на базе трех вычислителей М-600, точный лазерный локатор 5Н27 - аналог лазерного локатора ЛЭ-1 / 5Н26 (см.выше), система передачи данных, система единого времени, система спецтехнического оборудования, связи, сигнализации. Испытательные работы на этом сооружении проводил 5-й отдел 3-го испытательного комплекса (начальник отдела полковник И.В.Никулин). Однако, на комплексе 5Н76 узким местом было отставание в разработке мощного спецгенератора для реализации технических характеристик комплекса. Было принято решение установить экспериментальный модуль генератора (имитатор с СО2-лазером?) с достигнутыми характеристиками для отработки боевого алгоритма. Пришлось недалеко от сооружения 41/42В построить для этого модуля сооружение 6А (южно-северное здание, иногда называется "Терра-2"). Проблема спецгенератора так и не была решена. Строение для боевого лазера было возведено к северу от "площадки 41", к нему вел туннель с коммуникациями и системой передачи данных, но монтаж боевого лазера не был осуществлен.
Опытная полигонная лазерная установка состояла из собственно лазеров (рубиновый - массив из 19 рубиновых лазеров и СО2-лазер), системы наведения и удержания луча, информационного комплекса, предназначенного для обеспечения функционирования системы наведения, а также высокоточного лазерного локатора 5Н27, предназначенного для точного определения координат цели. Возможности 5Н27 позволяли не только определить дальность до цели, но и получить точные характеристики по ее траектории, форме объекта, его размерах (некоординатную информацию). С помощью 5Н27 проводились наблюдения за космическими объектами. На комплексе были проведены испытания по воздействию излучения на мишень, наведения лазерного луча на цель. С помощью комплекса выполнялись исследования по наведению луча маломощного лазера на аэродинамические мишени и по изучению процессов распространения лазерного луча в атмосфере.
Испытания системы наведения начаты в 1976-1977 г.г., но работы по основным стрельбовым лазерам так и не вышли из проектной стадии, и после серии совещаний у министра оборонной промышленности СССР С.А.Зверева было принято решение о закрытии программы "Терра-3". В 1978 г. с согласия Министарства обороны СССР программа создания комплекса 5Н76 "Терра-3" официально была закрыта.
Установка не была введена в строй и в полном объеме не работала, боевых задач не решала. Строительство комплекса не было полностью завершено - была смонтирована в полном объеме система наведения, были смонтированы вспомогательные лазеры локатора системы наведения и имитатора силового луча. К 1989 г. работы по лазерной тематике стали свёртываться. В 1989 г. по инициативе Велихова установка "Терра-3" была показана группе американских ученых.
Схема сооружения 41/42В комплекса 5Н76 "Терра-3".
