Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» № 11 за 2003 год
Начинка бластера
«Лучи смерти» почему-то всегда волновали изобретателей и любителей фантастики сильнее чего бы то ни было. Вопрос только в том, что строгая наука физика накладывает на возможность стрельбы светом определенные ограничения.
Что, собственно, вылетает из бластеров и лучевых пушек? Когда говорят о «лучах», то обычно имеют в виду электромагнитные волны разной частоты, а также потоки элементарных частиц или ядер атомов. Сами эти физические явления были известны еще до Первой мировой войны, и позднее ничего существенного открыто не было, но первый лазер как идеальный концентратор энергии появился только в 1960 году.
Волны радиодиапазона малопригодны в качестве оружия – ни ДВ-, ни СВ-, ни КВ-волны практически не влияют ни на человека, ни на технику, хотя вполне в состоянии портить электронику. Так, например, июль нынешнего года, столь богатый в Москве на грозы, оказался фатальным для множества линий и устройств связи. Причем аппаратура выходила из строя не только из-за прямых попаданий молний, но и благодаря мощному электромагнитному излучению вблизи грозового разряда.
Но – чем короче длина волны, тем это влияние становится заметнее, и, наконец, в диапазоне СВЧ радиоволны уже начинают обнадеживать разработчиков вооружений. При небольшой интенсивности СВЧ-излучение работает во вполне мирных целях – в кабинетах физиотерапии, а при более высокой – помогая готовить пищу на кухне в СВЧ-печи.
Так что же мешает «вывернуть» СВЧ-печь наизнанку, направив излучатель в сторону противника? На Земле подобное оружие вряд ли будет эффективным – атмосфера, особенно запыленная или с большим содержанием влаги, быстро гасит излучение. Но в космосе – почему нет? Кто видел, как взрывается яйцо, неосмотрительно положенное в микроволновку, тот легко представит, что произойдет с головами вражеских астронавтов… Бесспорно, СВЧ-лучи способны передавать энергию через пространство – и в этом качестве они уже используются, но, поскольку они слишком длинноволновые, для их фокусировки нужны слишком большие отражатели.
Фантасты, конечно, не прошли мимо них, но оценили как нечто вполне мирное: на СВЧ-излучение возлагают надежду как на способ передачи энергии на Землю с солнечных космических электростанций. Однако достигнутые уже сегодня мощности СВЧ-излучателей достаточны для обеспечения не летального – просто обжигающего и вызывающего болевой шок – воздействия на людей на вполне приемлемых для полиции расстояниях. И называют такие направленные излучатели мазерами. Так что, несмотря на то что на близких расстояниях СВЧ-лучи – это вполне реальная сила, издалека с их помощью каши не сваришь.
Смертоносные игрушки.Если говорить об индустрии компьютерных игр, специализирующейся на военной тематике, то здесь все гороздо проще, чем в кино. Поскольку в любой игре главное – действие и впечатление, то что именно зажато в руках виртуального вояки – лазерный супербластер или бензопила, уже не важно, главное, чтобы враг разлетался на куски, а вопли были бы пореалистичнее.
Именно по этой причине «реальное» виртуальное оружие очень часто напоминает чисто магическое, когда по мановению волшебного лучика или искорки разлетаются в пух и перья не только роботы-гиганты, но и целые астероиды.
В виртуальной реальности гораздо проще создать силовое поле, отражающее все лучи и снаряды, или вызвать аннигиляцию злых монстров, да и главный герой, как правило, имеет несколько жизней. Вопрос о том, где добыть столько энергии, что-бы создать столь мощный луч, тоже не стоит перед компьютерными стратегами, поскольку нарисовать сегодня можно все что угодно. Прямой распад материи с превращением ее в энергию тоже вполне освоен фантастами. Энергетические шары и мины, способные разнести в клочья целые космические города, сегодня уже никого не удивляют, хотя нужного количества энергии из этих миниатюрных устройств нельзя добыть, даже если они состоят из антивещества и полностью аннигилируют, встречаясь с целью. Так что разнообразие космических вооружений и в виртуальной реальности также не слишком велико, и самым захватывающим и интересным по-прежнему остается классический поединок на лучевых мечах, сокрушающих все и вся, кроме таких же лучевых мечей.
Непотопляемый гиперболоидНачиная с «Гиперболоида инженера Гарина» А. Толстого и «Войны миров» Г. Уэллса «тепловые лучи» стали, пожалуй, наиболее популярной разновидностью фантастического оружия. Энергию переносят все электромагнитные волны, но инфракрасные, световые, ультрафиолетовые лучи еще и достаточно легко фокусируются. Инфракрасный свет, например, преломляется в линзах и призмах и отражается зеркалами почти так же хорошо, как и обычный. Ультрафиолетовое излучение достаточно сильно влияет на живые организмы и полимеры, но оно заметно поглощается воздухом и стеклом.
Чем короче волны, тем ближе мы к самому смертоносному – рентгеновскому диапазону. Вот это уже серьезно – невидимое и неслышимое оружие. При большой интенсивности рентгеновский луч – действительно «луч смерти», и защититься от него практически невозможно. Свинцовая обшивка в расчет не берется – она не для космической техники. Примерно то же относится и к еще более коротковолновому, гамма-излучению.
Известно множество конструкций лазеров: твердотельные (самый первый лазер на кристалле рубина), полупроводниковые (лазерная указка и считывающая головка в CD– и DVD-проигрывателях), газовые (школьный гелий-неоновый и технологический на углекислом газе, который режет металл). Есть также лазеры на свободных электронах, в которых излучение генерируют разогнанные в ускорителе электроны, пролетающие через переменное магнитное поле.
Возникает вопрос: если электромагнитные лучи могут служить оружием, то почему до сих пор не служат? Почему же все еще не построен «гиперболоид инженера Гарина», распиливающий линкоры так же легко, как нож масло? Или, может быть, что-то уже есть, но мы об этом не знаем?
Скорее всего, лазерных пушек космического базирования пока еще не существует. Хотя наземные установки, сбивающие ракеты и снаряды с расстояния в несколько километров, уже созданы и испытаны. Но перейти от 10 км к 1 000 км будет очень непросто, и вот почему.
В принципе электромагнитные волны можно фокусировать, о чем писал еще Алексей Толстой, и, в общем-то, все существующие проекты недалеки от бессмертного «гиперболоида». Но как бы точно ни были сделаны фокусирующие зеркала, луч все равно, увы, расходится. И степень этого расхождения прямо пропорциональна длине волны излучения, поделенной на диаметр пучка. Получается, что, чем волна короче, а пучок шире, тем расхождение меньше. А для того чтобы луч был эффективным, он должен быть тонким, иначе вся мощность рассеивается по слишком большой площади.
Лазерные фокусы. Свет типичного миниатюрного твердотельного лазера имеет расходимость около 30 угловых минут. Много это или мало? Именно под таким углом мы видим на небе Луну – то есть если мы осветим ее ла зером, то «зайчик» накроет ее всю. Но какова бы ни была его мощность, ни земляне, ни их потенциальные противники, находящиеся на Луне, скорее всего, ничего не почувствуют. А вот большие по размерам газовые лазеры (например, лазер на углекислом газе) перспективнее – их типичный угол расхождения 30 угловых секунд, а это значит, что инфракрасное пятно на поверхности Луны будет в 60 раз меньше поперечника спутника Земли. Какова же должна быть мощность источника света, чтобы нанести на такой площади заметные повреждения технике? Скажем сразу: мощности всех электростанций Земли для этого будет недостаточно. Современные газодинамические лазеры, режущие металл, фокусируют всю свою многокиловаттную мощь на площади всего 1см2 , и времени на разрезание трубчатых конструкций у них уходит, как правило, существенно больше 1 секунды. Поэтому, чтобы метровым пучком и за доли секунды расплавлять металл, нужны сотни и тысячи мегаватт лучистой энергии. Расхождение луча становится проблемой не только тогда, когда мы собираемся стрелять по Луне. Одна угловая минута на дистанции 100 метров – это пятно диаметром 3 см (что хорошо знают стрелки), значит, полминуты – полтора сантиметра. На километр – это уже 15 см, на 10 км – полтора метра…
Квантовая квинтэссенцияОсновной военный эффект от лазерного луча – чисто тепловой, кванты света должны просто поглотиться поражаемым объектом и нагреть его до такого состояния, чтобы он пришел в негодность. Для того что-бы оказать воздействие на цель (металлический корпус корабля или спутника), к ней должно дойти некоторое количество джоулей. Сколько именно – сказать трудно, и даже если это известно, то громко об этом, скорее всего, говорить не будут. И все же, по-видимому, это не менее нескольких десятков или даже сотен мегаджоулей – для таких уязвимых объектов, как ракета с полным топливным баком, и не меньше тысяч мегаджоулей – для ядерных боеголовок, которые успешно преодолевают плотные слои атмосферы, не теряя работоспособности. Для лазера непрерывного действия, даже без учета расходимости луча, речь уже идет о мощностях в тысячи мегаватт. Но тогда получается, что мощность источника энергии должна составлять миллионы киловатт! И это действительно так.
