Лазер vs Дрон - на примере Пересвета⁠⁠

Для ленивых есть видео, остальным же предлагаю текстовую версию ниже

Начиная от самых простых и маленьких, созданных для мирных целей, вроде съемок красивых видео или контролем пожаров, и заканчивая полноценным военными машинами для убийства, дроны, или же БПЛА, стали огромной проблемой на поле боя.
Методов противодействия дронам уйма, но чем эффективнее средство показывает себя на поле боя, тем менее рациональным в плане стоимости оно оказывается.

Стрелять по бездушному разведчику из пулемета дешево и сердито, но зачастую неэффективно. При большой удаче это сработает против низколетящего беспилотника, но если ваша цель летит на высоте километра... можете забыть о своем любимом ПКМ - скорее всего врага вы даже не увидите.

Где-то рядом находятся системы радио-электронной борьбы. В зависимости от вида, они по разному пытаются воздействовать на дрон, но чаще всего РЭБ давит помехами радиоканал управления и gps-навигации, иногда даже пытаясь подменить координаты в последней. Но как показывает практика, устойчивыми к подавлению оказываются даже гражданские БПЛА вроде того же Мавика.
Спуфинг GPS прекрасно убирается через прямое управление дроном или его перепрошивку. В таком случае глушение GPS-координат также становится бесполезным - дрон летит на ручном управлении и спутниковая навигация для него становится абсолютно неинтересным делом.
С подавлением канала управления все обстоит не так радужно, но зачастую борьба с РЭБ сводится к фразе: "Не залетай за ухо Красухе и все будет нормально". О военных беспилотниках, средства связи и защиты которых многократно лучше, стоит вообще молчать.

Конечно авиационные варианты радио-электронной борьбы показывают себя заметно лучше своих наземных аналогов, но позволить их себе в достаточных количествах может разве что одна страна в мире.

В самом дорогом конце списка у нас оказываются системы как наземной, так и воздушной ПВО. Авиация неплохо себя показывает в борьбе с БПЛА MALE-класса, но вот ее эффективность против менее высотных образцов уже не такая очевидная.
Наземное ПВО показывает себя получше против малых дронов, но страдает от того, что само становится жертвой действия бездушных разведчиков. К тому же будучи дорогими и неманевренными системами, наземные пусковые установки просто не могут прикрыть всю линию фронта, а если бы и могли, то страдали бы от точечных прорывов в виде локальных SEAD/DEAD миссий.

Проблема беспилотников породила собой бурление в военных кругах, где армейские эксперты разной степени компетентности пытаются придумать более эффективные приемы против этих бездушных засранцев.
Одним из таких и стали боевые лазеры, а если быть точнее, то оружие направленной энергии. Старая тема, которая раньше предполагалась как защита от ядерных боеголовок в космосе, потихоньку угасала, пока не нашла подъём в решении проблем уничтожения БПЛА.

ПЕРЕСВЕТ это оружие направленной энергии размером с большой грузовик, что использует для питания очень ядовитые элементы, а именно кислород и йод, для создания лазерного пучка. В отличии от твердотельных или газоразрядных лазеров, такому источнику излучения не нужны ядерные реакторы или штабеля огромных генераторов для работы, но с другой стороны любое пробитие баков осколком приведет к маленькой техногенной катастрофе.

Для обычного обывателя представленные ТТХ практически ничего не значат. Выходная мощность, диаметр зеркала, качество пучка. Так будет уничтожать планеты как в фильмах, или нет? Давайте посчитаем.

Смертоность лазера зависит от множества характеристик, но упрощенно нам хватит вот такого списка, под который я заранее создал калькулятор.
- Выходная мощность: это то самое заветное количество энергии которое задействовано в виде излучения. То бишь мощность световой энергии, которой мы будем пытаться просверлить во враге дыру. Чем этот параметр выше, тем лучше, однако повышение мощности ведет за собой увеличение расхода ядовитых реагентов нашей установки и усиление нагрева, что приведет к меньшему времени работы и увеличенным размерам установки.
- Расстояние и Дифракция: крайне коварный параметр для любого обычного обывателя, который наивно полагает, что лазер это идеальное оружие для огромных дистанций. Из апертуры, а это аналог казенника для нашего лазера, свет выходит не ровным потоком, а скорее расходящимся конусом, и чем большее расстояние он проходит, тем большим пятном попадет на цель. Это называется дифракцией, и чем больше у нас длинна волны лазерного излучения, тем сильнее расходится луч на расстоянии, превращаясь из оружия в обычный фонарик, так как одинаковое количество энергии будет все сильнее размазываться на большей площади.

- Коэффициент качества луча М2: важный коефициент который показывает, насколько хорошо мы способны фокусировать создаваемый лазерный луч. Коефициент М2 в районе единицы дает нам понять, что мы достигли предела физики и ограничены только дифракцией, но подобное доступно только самым маленьким лазерам. У военных образцов этот параметр заметно выше ввиду огромной мощности, и часто именно этот ТТХ оказывается для системы направленной энергии более важным, чем дифракция.
Например коефициент М2 в размере 5 говорит о том, что наш луч расходится на расстояние в 5 раз сильнее, чем теоретически-идеальный, что уменьшает его мощность в целых 25 раз.

- Длинна волны: зависит от типа используемого лазера и влияет на дифракцию. Чем меньше - тем лучше, но зачастую чем короче волна, тем сложнее создать лазер аналогичной мощности.
- Размер зеркала: Да-да, не оптики, а именно зеркала. В лазерном оружии используют термостойкие брэгговские зеркала, которые проводят луч изнутри установки на подвижную турель, которая фокусирует лазер главным зеркалом на цели таким образом, что бы создать как можно меньшую по площади точку. Чем больше у нас фокусирующее зеркало, тем сильнее мы сможем сфокусироваться на цели. Однако какое бы оно ни было, выше дифракции и коэффициента М2 мы не прыгнем.

Как все это посчитать? Да очень просто - сначала узнаем диаметр пятная на цели, после чего узнаем сколько мощности на это пятно приходится.

- Расстояние до цели(м) * Коэффициент M2 * Длинна волны(м) / Диаметр зеркала(м) = Диаметр пятна(м).

Выходная мощность(КВт) / ((3,1415*((Диаметр пятна*100)^2))/4) = Энергия, КВт/см2

В итоге на выходе мы получаем около 9,2 КВт/см2.

Что бы поджечь фанеру или сухую деревяшку нам нужна мощность 1 и более Кв/См2
Что бы резать кое как металл - 100 и более Кв/см2

Этот лазер способен поджигать фанеру или пластик на расстоянии в 5 километров в течении нескольких секунд. Но вот на дистанции в 20 километров это чудо будет способно поджечь разве что бумагу, чего уж говорить о стеклопластике, который применяется при создании военных БПЛА.

И это все, конечно, если речь о качестве пучка М2 является правдой. Коэффициент в районе 2 является чертовски высоким достижением при такой выходной мощности, и если окажется, что в реальности все с этим ттх не так радужно, то Пересвет может оказаться бесполезным даже против копеечного китайского Мавика. О военных БПЛА, которые сделаны уже из композитных и термических стойкий материалах, лучше молчать.

В теории мы можем еще сильнее улучшить уже имеющиеся ТТХ, например увеличив размер зеркала до 0,7 метров и удвоив выходную мощность в ущерб длительности работы. В конечном счете мы увеличим дальность до 10 километров, оставив примерно одинаковую плотность потока энергии.

Остается только один вопрос - будет ли разумно закупать столь химически опасное средство, вместе с оптико-электронными или радиолокационными станциями наведения, ради того, что бы уничтожать китайские дроны? Данный лазер не будет способен сражаться с современной авиации - на расстояниях в десятки километров он даже нагреть самолет не сможет, в отличии от классических систем ПВО типа того-же Бук-М2.

Упрощенный калькулятор для расчёта мощности теоретических боевых лазеров вот:
(Я упустил специально тонкие особенности вроде учета импульсного режима работы и его параметров)

=(C51*1000)*D51*(E51/1000000)/F51  - - - (G51)
=B51/((3,1415*((G51*100)^2))/4) - - - (H51)