Ионная пушка. Электронные и ионные пушки. Как создавалась ионная пушка

В вымышленных вселенной «Звёздных войн» активно используются планетарные ионные пушки - оружие наземного или корабельного базирования, способное поражать вражеские корабли на низких орбитах. Применение планетарной ионной пушки не наносит физического ущерба кораблю, а выводит из строя его электронику. Недостатком ионной пушки является маленький сектор обстрела, позволяющий защищать территории площадью всего в несколько квадратных километров. Поэтому данный вид оружия используют только для прикрытия стратегических объектов (космопортов, генераторов планетарных щитов, крупных городов и военных баз). Скорострельность ионной пушки составляет 1 выстрел в 5-6 секунд, поэтому для полноценной обороны планеты необходимо использовать целую систему огневых точек и щитов Примером ионной планетарной пушки является созданный на верфях Куата «Планетарный защитник V-150», который применялся силами Альянса на базе Хот. V-150 защищен сферической пермацитовой оболочкой. Питание от реактора, находящегося в 40 метрах под поверхностью земли. Боевой расчет - 27 солдат. На открытие сферической оболочки для выстрела требуется несколько минут. Именно V-150 вывела из строя имперский звёздный разрушитель «Мститель». Ионные пушки входят в состав вооружения звёздного разрушителя класса «Победа».В фильме «Чужие» упоминается такой вид оружия.Ионная пушка характерна для компьютерных игр в жанре глобальных стратегий: серия Command & Conquer (орбитального базирования), Crimsonland (ручной вариант), Master of Orion, Ogame (не ручной вариант)], «Вселенная X» от Egosoft, линейка StarWars от Bioware Corporation, Petroglyph Games (развившая идею до ионной гаубицы) и другие. Ионная пушка в указанных компьютерных играх предстает в разных обличьях: от ручного оружия до орбитального аппарата[. Например в Command & Conquer выпускаемый с орбитальной станции мощный ионный луч уничтожал цели на поверхности Земли. Из-за огромных размеров существовала только одна ионная пушка, к тому же имевшая большое время перезарядки. Являлась стратегическим оружием GDI (Global Defense Initiative). Применение ионной пушки вызывало ионные штормы в атмосфере с нарушением связи и повышением уровня озона. Однако на самом деле ионная пушка способна пробить только достаточно разряженную планетарную атмосферу, тогда как плотную планетарную атмосферу, как например атмосферу Земли, пробить уже неспособна и, следовательно, неспособна поразить цели на поверхности Земли (проведённые в 1994 году в США эксперименты определили дальность действия пучкового оружия в условиях атмосферы всего в несколько километров). А в OGame ионное орудие входит в состав планетарной обороны. Оно имеет преимущество в виде мощного силового щита, недостаток в виде высокой стоимости и по боевым параметрам уступает линкору].Новейшие виды вооружения не ограничиваются источниками электромагнитного излучения. Космический вакуум дает возможность использовать в качестве оружия и вещественные носители энергии, движущиеся с большой скоростью: ракеты-перехватчики, самонаводящиеся высокоскоростные снаряды ($m\approx 1$ кг, $v \approx 10-40$ км/с), разгоняемые в электромагнитных ускорителях, и микроскопические частицы (атомы водорода, дейтерия; $v\sim c$), также ускоренные электромагнитным полем. Все эти виды оружия рассматриваются в связи с программой "звездных войн".

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПУШКИ (ЭП)-Их называют также оружием высокой кинетической энергии, или электродинамическими ускорителями массы. Заметим сразу, что они интересуют не только военных. С помощью ЭП предполагается осуществлять выброс радиоактивных отходов с Земли за пределы Солнечной системы, транспортировку с поверхности Луны материалов для космического строительства, запуск межпланетных и межзвездных зондов. Предварительные подсчеты показывают, что доставка грузов в космос с помощью ЭП обойдется в 10 раз дешевле, чем с помощью шаттла (300 долл. за 1 кг, а не 3000 долл., как у шаттла).В рамках СОИ предполагается использовать ЭП для запуска баллистических (неуправляемых) или самонаводящихся снарядов для поражения взлетающих МБР (возможно, еще в верхних слоях атмосферы) и боеголовок вдоль всей траектории их полета.Идея использования ЭП восходит еще к началу нашего века. В 1916 г. была первая попытка создать ЭП, надевая на ствол орудия обмотки из провода, по которым пропускался ток. Снаряд под действием магнитного поля последовательно втягивался в катушки, получал ускорение и вылетал из ствола. В этих экспериментах снаряды массой 50 г удавалось разогнать до скорости только 200 м/с. С 1978 г. в США была начата программа создания ЭП в качестве тактического оружия, а в 1983 г. она была переориентирована для создания стратегических средств ПРО.Обычно в качестве космической ЭП рассматривается "рельсотрон" - две токопроводящие шины ("рельсы"), между которыми создается разность потенциалов. Токопроводящий снаряд (или его часть, например, облачко плазмы в хвостовой части снаряда) располагается между рельсами и замыкает электрическую цепь). Ток создает магнитное поле, взаимодействуя с которым снаряд ускоряется силой Лоренца. При токе в несколько миллионов ампер можно создать поле в сотни килогаусс, которое способно разгонять снаряды с ускорением до 105g. Чтобы снаряд приобрел необходимую скорость 10-40 км/с, потребуется ЭП длиной 100-300 м. Снаряды у таких орудий, вероятно, будут иметь массу $\sim 1$ кг (при скорости 20 км/с запас его кинетической энергии будет $\sim 10^8$ Дж, что эквивалентно взрыву 20 кг тротила) и будут снабжены полуактивной системой самонаведения. Прототипы таких снарядов уже созданы: они имеют ИК-датчики, реагирующие на факел ракеты или на излучение "подсвечивающего" лазера, отраженное от боеголовки. Эти датчики управляют реактивными двигателями, создающими снаряду боковой маневр. Вся система выдерживает перегрузки до 105g.Созданные сейчас американскими фирмами опытные образцы ЭП стреляют снарядами массой 2-10 г со скоростью 5-10 км/с. Одной из важнейших проблем при создании ЭП является разработка мощного импульсного источника тока, в качестве которого обычно рассматривается униполярный генератор (ротор, разгоняемый турбиной до нескольких тысяч оборотов в минуту, с которого путем короткого замыкания снимается огромная пиковая мощность). Сейчас созданы униполярные генераторы с энергоемкостью до 10 Дж на 1 г собственной массы. При их использовании в составе ЭП масса энергоблока будет достигать сотни тонн. Как и для газовых лазеров, большую проблему для ЭП представляет рассеяние тепловой энергии в элементах самого устройства. При современной технике исполнения КПД ЭП вряд ли будет превышать 20%, а значит, большая часть энергии выстрела будет уходить на разогрев орудия. Можно не сомневаться, что прекрасные перспективы для разработчиков ЭП открывает недавнее создание высокотемпературных сверхпроводников. Использование этих материалов, вероятно, приведет к значительному улучшению характеристик ЭП.

РАКЕТЫ-ПЕРЕХВАТЧИКИ-Может показаться, что стратегия "звездных войн" полностью основана на новых технических принципах, но это не так. Значительная доля усилий (примерно 1/3 всех ассигнований) тратится на развитие традиционных средств ПРО, т. е. на разработку ракет-перехватчиков, или как их еще называют, противоракет, антиракет. В связи с прогрессом электроники и улучшением системы управления ПРО антиракеты теперь все чаще снабжаются неядерными боеголовками, поражающими ракету противника путем прямого соударения с ней. Для надежного поражения цели такие ракеты снабжены специальным поражающим элементом зонтичного типа, который представляет из себя раскрывающуюся конструкцию диаметром 5-10 м из сетки или упругих металлических лент.Для защиты важных наземных объектов создаются противоракетные комплексы, способные уничтожать боеголовки на конечном участке траектории, в верхних слоях атмосферы. Иногда их боеголовки снабжают взрывчатым зарядом осколочного типа, рассеивающим в пространстве поражающие элементы наподобие картечи. Не отказываются и от применения ядерных зарядов в связи с появлением боеголовок, способных маневрировать в атмосфере. Для защиты шахтных пусковых установок МБР существуют артиллерийские и ракетные системы залпового огня, создающие на высоте несколько километров над землей плотную завесу из стальных куоиков или шариков, которые поражают боеголовку при столкновении с ней.Предполагается разместить ракеты-перехватчики и на орбитальных платформах для борьбы с ракетами и боеголовками вдоль всей надатмосферной части их траектории Не исключено, что именно антиракеты космического базирования станут первым реально развернутым в космосе элементом стратегической ПРО. Нынешняя администрация США хорошо понимает, что не успеет в полном объеме осуществить свои планы "звездных войн". Но, чтобы следующей администрации не было пути назад, важно уже сейчас сделать что-то реальное перейти от слов к делу. Поэтому в срочном порядке обсуждается возможность в ближайшие годы развернуть в космосе примитивную систему ПРО на основе самонаводящихся антиракет, не способную в полном объеме выполнить задачу "космического зонтика над страной", но дающую некоторые преимущества в случае глобального ядерного конфликта.

ПУЧКОВОЕ ОРУЖИЕ-Мощный пучок заряженных частиц (электронов, протонов, ионов) или пучок нейтральных атомов также может быть использован в качестве оружия. Исследования по пучковому оружию начались более 10 лет назад с целью создать морскую боевую станцию для борьбы с противокорабельными ракетами (ПКР). При этом предполагалось использовать пучок заряженных частиц, которые активно взаимодействуют с молекулами воздуха, ионизуют и нагревают их. Расширяясь, нагретый воздух существенно уменьшает свою плотность, что дает возможность заряженным частицам распространяться дальше. Серия коротких импульсов может сформировать своеобразный канал в атмосфере, сквозь который заряженные частицы будут распространяться почти беспрепятственно (для "пробивания канала" можно использовать и луч УФ-лазера). Импульсный пучок электронов с энергией частиц $\sim 1$ ГэВ и силой тока в несколько тысяч ампер, распространяясь через атмосферный канал, может поразить ракету на расстоянии 1-5 км. При энергии "выстрела" 1-10 МДж ракета получит механические повреждения, при энергии $\sim 0,1$ МДж может произойти подрыв боезаряда, а при энергии 0,01 МДж может быть повреждена электронная аппаратура ракеты.Однако использовать пучки заряженных частиц в космосе для целей ПРО считается бесперспективным. Во-первых, такие пучки имеют заметную расходимость из-за кулоновского отталкивания одноименно заряжен ных частиц, а во-вторых, траектория заряженного пучка искривляется при взаимодействии с магнитным полем Земли. При ведении морского боя это не заметно, но на расстояниях в тысячи километров оба эти эффекта становятся весьма существенными. Для создания космической ПРО считается целесообразным использовать пучки нейтральных атомов (водорода, дейтерия), которые в виде ионов предварительно разгоняются в обычных ускорителях.Быстролетящий атом водорода является достаточно слабо связанной системой: он теряет свой электрон при соударении с атомами на поверхности мишени. Но образующийся при этом быстрый протон обладает большой проникающей способностью: он может поразить электронную "начинку" ракеты, а при определенных условиях даже расплавить ядерную "начинку" боеголовки.Поскольку в основе своей пучковое оружие связано с электромагнитными ускорителями и концентраторами электрической энергии, можно предположить, что создание промышленных высокотемпературных сверхпроводников ускорит разработку и улучшит характеристики этого оружия.
http://www.astronet.ru/db/msg/1173134/ch3.html

Военный эксперт, директор аналитического издания «Русь православная» Константин Душенов в авторской статье рассказал о разработке Россией мощнейшего оружия на новых физических принципах – «пучкового оружия». По словам Душенова, это оружие будет самым мощным из всех имеющихся на вооружении любого государства. Эксперт отмечает, что на данный момент разработки настолько секретны, что даже их внешний облик известен очень малому кругу военных специалистов. Сейчас РФ делает все возможное для развития такого оружия, поскольку его создание сделает Россию бесспорным лидеров в вооружении на десятки лет вперед. Это будет настоящая революция в сфере ведения боевых действий. Так называемое «пучковое оружие», утверждает эксперт, является особой разновидностью вооружения. Принцип его действия заключается в формировании пучка частиц (электронов, протонов, ионов или нейтральных атомов), которые специальным ускорителем будут достигать околосветовых скоростей. Кроме того, будет использоваться кинетическая энергия для поражения объектов. В 90-х годах США пытались протестировать подобное оружие, однако их опыт был неудачен, и разработки прекратились. Россия, считает Душенов, продвинулась в этом вопросе намного дальше, учитывая наличие уникальной технологии - компактного модульного трехмерного линейного ускорителя на обратной волне. Подобная технология используется в работе современного марсохода. На нем установлена нейтронная пушка, созданная в России. Это наглядный пример того, что у россиян есть такие технологии, и они с каждым годом модернизируются. Эксперт отметил, что «пучковое оружие» в несколько раз мощнее лазерного, поскольку лазер представляет собой поток интенсивного света и не содержит заряженных частиц. В «пучковом оружии» используются протоны. А они – монстры по сравнению с фотонами лазера. Это просто беспрецедентная мощь. К примеру, протонный генератор способен одним импульсом увеличить мощность ядерного реактора в 1000 раз, что приведет к мгновенному взрыву. В заключение Душенов отметил, что военные эксперты не теряют надежды на внесение данного оружия в госпрограмму вооружений 2025 года.

Некоторые частицы ионной пушки имеют потенциальное практическое применение, например, как противоракетная система обороны или защиты от метеоритов. Однако подавляющее большинство концепций этого оружия относится к миру научной фантастики, где подобного рода пушки присутствуют в большом изобилии. Они известны под многочисленными именами: фазеры, пушки из разряженных частиц, ионные пушки, протонные лучевые орудия, лучевые пушки и т. д.

Концепция

Концепция оружия с частичным пучком исходит из надежных научных принципов и экспериментов, которые в настоящее время проводятся во всем мире. Один эффективный процесс причинения ущерба или уничтожения цели - просто перегреться, пока она в миг не исчезнет. Тем не менее после десятилетий исследований и разработок оружие с частичным пучком все еще находится на стадии исследования, и нам еще предстоит проверить на практике, можно ли использовать подобные пушки в качестве эффективного средства поражения. Многие мечтают собрать ионную пушку своими руками и проверить ее свойства на практике.

Ускорители частиц

Ускорители частиц - это хорошо развитая технология, используемая в научных исследованиях на протяжении десятилетий. Они используют электромагнитные поля для ускорения и направления заряженных частиц по заранее определенному пути, а электростатические «линзы» фокусируют эти потоки на столкновения. Катодно-лучевая трубка во многих телевизорах XX века и компьютерных мониторах - очень простой тип ускорителя частиц. Более мощные версии включают синхротроны и циклотроны, используемые в ядерных исследованиях. Оружие с электронно-лучевым зарядом является доработанной версией этой технологии. Оно ускоряет заряженные частицы (в большинстве случаев электроны, позитроны, протоны или ионизированные атомы, но очень продвинутые версии могут ускорить другие частицы, такие как ядра ртути) почти до скорости света, а затем выпускает их в цель. Эти частицы обладают огромной кинетической энергией, которой они заряжают материю на поверхности мишени, вызывая почти мгновенный и катастрофический перегрев. Это, в сущности, и есть основной принцип работы ионной пушки.

Физические особенности

Основные возможности ионной пушки все-таки сводятся к мгновенному и безболезненному уничтожению цели. Заряженные пучки частиц быстро расходятся из-за взаимного отталкивания, поэтому чаще всего предлагаются нейтральные пучки частиц. Оружие с нейтральным пучком частиц ионизирует атомы путем отгонки электрона от каждого атома или за счет того, чтобы каждый атом мог захватывать дополнительный электрон. Затем заряженные частицы ускоряют и снова нейтрализуют добавлением или удалением электронов.

Ускорители циклотронных частиц, ускорители линейных частиц и ускорители синхротронных частиц могут ускорять положительно заряженные ионы водорода до тех пор, пока их скорость не приближается к скорости света, а каждый отдельный ион имеет кинетическую энергию от 100 Мэв до 1000 МэВ или более. Тогда полученные высокоэнергетические протоны могут захватывать электроны от электрона эмиттерных электродов и таким образом электрически нейтрализоваться. Это создает электрически нейтральный пучок атомов водорода с высокой энергией, который может протекать по прямой линии вблизи скорости света, чтобы разбить ее цель и повредить ее.

Преодолевая скоростные ограничения

Пульсирующий пучок частиц, излучаемый таким оружием, может содержать 1 гигаджоуль кинетической энергии или больше. Скорость луча, приближающаяся к скорости света (299 792 458 м/с в вакууме) в сочетании с энергией, созданной оружием, отрицает любые реалистичные средства защиты цели от пучка. Целевое упрочнение путем экранирования или выбора материалов было бы непрактичным или неэффективным, особенно если пучок мог поддерживаться на полную мощность и точно фокусироваться на цели.

В армии США

Инициатива США в области оборонной стратегии вложила в разработку технологию нейтрального пучка частиц, которая будет использоваться в качестве оружия в космическом пространстве. В Лос-Аламосской национальной лаборатории была разработана технология ускорителя нейтрального луча. Прототип нейтрального водородного лучевого оружия был запущен на борту суборбитальной зондирующей ракеты из ракеты White Sands Missile в июле 1989 года в рамках проекта Beam Experiments Aboard Rocket (BEAR). Он достиг максимальной высоты 124 миль и успешно работал в космосе в течение 4 минут, прежде чем вернуться на Землю. В 2006 году восстановленное экспериментальное устройство было переведено из Лос-Аламоса в Смитсоновский музей воздуха и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия. Однако полная история разработки ионной пушки скрыта от массового обывателя. Кто знает, каким еще оружием обзавелись американцы за последнее время. Войны будущего могут нас сильно удивить.

Во вселенной "Звездных войн"

В "Звездных войнах" ионные воздушные пушки являются формой вооружения, в результате которой ионизированные частицы, способные разрушать электронные системы, могут даже отключить крупный капитальный корабль. Во время битвы при Острове Сикка продолжающийся огонь этих пушек со стороны нескольких кораблей нанес значительный урон корпусу по меньшей мере одного легкого крейсера класса Арквитенс.

В световом перехватчике класса «Эта-2» использовались такие же пушки, которые изрыгали плазму, что может вызвать временные электрические сбои в механизме при ударе.

Истребители Y-wing также были оснащены этими пушками в первую очередь теми, что использовались Золотой эскадрильей Альянса. Хотя их поле огня было несколько ограничено, ионные пушки были достаточно мощными, и было достаточно трех взрывов, чтобы отключить командный крейсер Arquitens, и только один, чтобы полностью отключить истребитель TIE / D Defender. Это было продемонстрировано во время перестрелки в туманности Архейон.

В начале Войны клонов оснастила массивный тяжелый крейсер Суджугатора с огромными ионными пушками. С командованием генерала Гривуса этот крейсер напал на десятки военных кораблей Республики и дал им сполна почувствовать разрушительную мощь ионного оружия. После битвы при Абрегадо Республика узнала о них.

Ионные пушки Ярости были отключены Теневой эскадрильей Республики во время битвы вблизи Туманности Калиида. Гигантский крейсер позже был разрушен, когда джедай-генерал Энакин Скайуокер захватил корабль изнутри и заставил его врезаться в Мертвую Луну Антара.

Во время раннего восстания против Галактической Империи бомбардировщики «Золотой эскадрильи» были оснащены ионными пушками. Крейсеры MC75, используемые Альянсом повстанцев, были вооружены тяжелыми ионными креплениями.

Во время Галактической гражданской войны Союз повстанцев использовал стационарную пушку, стреляющую ионами, чтобы отключить Звездные разрушители Эскадрильи смерти во время эвакуации Базы Эха.

Программа для DDOS

Low Orbit Ion Cannon (низкоорбитальная ионная пушка) - это сетевая утилита с открытым исходным кодом и приложение для атаки на отказ в обслуживании, написанное на языке C #. LOIC был первоначально разработан Praetox Technologies, но позже был выпущен для бесплатного общественного пользования и теперь размещен на нескольких платформах с открытым исходным кодом.

LOIC выполняет DoS-атаку (или, при использовании несколькими лицами, DDoS-атаку) на целевом сайте, наводя сервер TCP или UDP-пакетами с целью нарушения службы конкретного хоста. Люди использовали LOIC для присоединения к добровольным бот-сетям.

Программное обеспечение вдохновило на создание независимой версии JavaScript под названием JS LOIC, а также на веб-версию LOIC под названием Low Orbit Web Cannon (Низкоорбитальная веб-пушка). Она позволяет совершать DoS-атаку прямо из веб-браузера.

Способ защиты

Эксперты по безопасности, цитируемые "Би-Би-Си", указали, что хорошо продуманные настройки брандмауэра могут отфильтровывать большую часть трафика от DDoS-атак через LOIC, тем самым предотвращая полную эффективность этих самых атак. По крайней мере в одном случае фильтрация всех UDP и ICMP-трафика блокировала атаку LOIC. Поскольку провайдеры интернет-услуг обеспечивают меньшую пропускную способность для каждого из своих клиентов, чтобы обеспечить гарантированные уровни обслуживания для всех своих клиентов одновременно, правила брандмауэра такого типа более эффективны, если они реализованы в точке, расположенной выше по потоку от интернет-восходящего канала сервера приложений. Другими словами, легко заставить провайдера отказаться от трафика, предназначенного для клиента, отправив больше трафика, чем разрешено ему, и любая фильтрация, которая возникает на стороне клиента после того, как трафик проходит эту ссылку, не может запретить поставщику услуг отказаться от избыточного трафика, предназначенного для этого пользователя. Так и совершается атака.

Атаки LOIC легко идентифицируются в системных журналах, и атака может быть отслежена вплоть до используемых IP-адресов.

Главное оружие анонимов

LOIC был использован группировкой "Анонимус" во время Project Chanology, чтобы атаковать веб-сайты Церкви сайентологии, и затем успешно атаковать веб-сайт Ассоциации звукозаписывающих компаний Америки в октябре 2010. Затем приложение снова было использовано анонимусами во время их операции Occupy в декабре 2010 года для атаки на сайты компаний и организаций, которые выступали против WikiLeaks.

В ответ на закрытие службы обмена файлами Megaupload и ареста четырех сотрудников члены группировки "Анонимус" начали DDoS-атаки на веб-сайты Universal Music Group (компания, ответственная за иск против Megaupload), Министерства юстиции Соединенных Штатов, Бюро по защите авторских прав Соединенных Штатов, Федерального бюро расследований, MPAA, Warner Music Group и RIAA, а также HADOPI, во второй половине дня 19 января 2012 года - через ту самую "пушку", позволяющую совершать атаки на любой сервер.

Приложение LOIC названо в честь ионной пушки, вымышленного оружия из многих научно-фантастических работ, видеоигр, и, в частности, серии игр Command & Conquer. Трудно назвать игру, в которой бы не было оружия с таким названием. Например, в игре Stellaris ионная пушка играет немаловажную роль, несмотря на то, что эта игра является экономической стратегией, пусть и с космическим сеттингом.

Пучковое оружие - насколько оно реально?

Камера перезарядки пучковой пушки.

("Крылатые ракеты в морском бою" Б.И. Родионова, Н.Н. Новикова, изд. Воениздат, 1987 года.)

Пучковое оружие

Вот мы и добрались до пресловутой ионной пушки. Впрочем, пучок заряженных частиц - это не
обязательно ионы. Это могут быть электроны, протоны и даже мезоны. Можно разгонять и
нейтральные атомы или молекулы.

Суть метода состоит в том, что заряженные частицы, обладающие массой покоя, разгоняются в
линейном ускорителе до релятивистских (порядка скорости света) скоростей и превращаются в
своеобразные «пули» с высокой пробивной способностью.

На заметку: первые попытки взять на вооружение пучковое оружие относятся к 1994 году.
Исследовательская лаборатория ВМФ США провела серию испытаний, в ходе которых выяснилось,
что пучок заряженных частиц способен пробить проводящий канал в атмосфере и без особых
потерь распространяться в нем на расстоянии нескольких километров. Предполагалось
использовать пучковое оружие для борьбы с самонаводящимися противокорабельными ракетами.
При энергии «выстрела» 10 кДж повреждалась электроника наведения на цель, импульс в 100 кДж
подрывал боевой заряд, а 1 МДж приводил к механическому разрушению ракеты. Однако
совершенствование других способов борьбы с противокорабельными ракетами сделало их
дешевле и надежнее, поэтому пучковое оружие во флоте не прижилось.

Зато исследователи, работающие в рамках СОИ, обратили на него самое пристальное внимание.
Однако первые же эксперименты в вакууме показали, что направленный пучок заряженных частиц
невозможно сделать параллельным. Причина - электростатическое отталкивание одноименных
зарядов и искривление траектории в магнитном поле Земли (в этом случае - именно сила Лоренца).
Для орбитального космического оружия это было неприемлемо, поскольку речь шла о передаче
энергии на тысячи километров с высокой точностью.

Разработчики пошли по другому пути. В ускорителе разгонялись заряженные частицы (ионы), а
затем в специальной камере перезарядки они становились нейтральными атомами, но скорости
при этом практически не теряли. Пучок нейтральных атомов может распространяться сколь угодно
далеко, двигаясь практически параллельно.

Факторов поражения у пучка атомов несколько. В качестве разгоняемых частиц используются
протоны (ядра водорода) или дейтроны (ядра дейтерия). В камере перезарядки они становятся
атомами водорода или дейтерия, летящими со скоростями в десятки тысяч километров в секунду.

Попадая в цель, атомы легко ионизируются, теряя единственный электрон, при этом глубина
проникновения частиц увеличивается в десятки и даже сотни раз. В результате происходит
термическое разрушение металла.

Кроме того, при торможении частиц пучка в металле возникнет так называемое «тормозное
излучение», распространяющееся по ходу движения пучка. Это рентгеновские кванты жесткого
диапазона и рентгеновские кванты.

В итоге, даже если обшивка корпуса не будет пробита пучком ионов, тормозное излучение с
большой вероятностью уничтожит экипаж и выведет из строя электронику.

Также под воздействием пучка частиц высокой энергии в обшивке будут наводиться вихревые
токи, рождающие электромагнитный импульс.

Таким образом, пучковое оружие обладает тремя поражающими факторами: механическое
разрушение, направленное гамма-излучение и электромагнитный импульс.

Однако «ионная пушка», описанная в фантастике и фигурирующая во многих компьютерных
играх, - это миф. Ни в каком варианте подобному оружию, находящемуся на орбите, не удастся
пробить атмосферу и поразить какую-либо цель на поверхности планеты. С таким же успехом
ее жителей можно бомбить подшивками газет или рулонами туалетной бумаги. Ну, разве что
планета лишена атмосферы, а ее жители, не нуждающиеся в дыхании, свободно разгуливают по улицам городов.

Основная цель пучкового оружия - боевые блоки ракет на заатмосферном участке, челночные
корабли и аэрокосмические самолеты класса «Спираль».

ПУЧКОВОЕ ОРУЖИЕ

Поражающим фактором пучкового оружия является остронаправленный пучок заряженных или
нейтральных частиц высоких энергий – электронов, протонов, нейтральных атомов водорода.
Мощный поток энергии, переносимый частицами, может создать в материале цели интенсивное
тепловое воздействие, ударные механические нагрузки, инициировать рентгеновское излучение.
Применение пучкового оружия отличается мгновенностью и внезапностью поражающего действия.
Ограничивающим фактором по дальности действия этого оружия являются частицы газов,
находящиеся в атмосфере, с атомами которых взаимодействуют разогнанные частицы, постепенно
теряя свою энергию.

Наиболее вероятными объектами поражения пучкового оружия может быть живая сила,
электронное оборудование, различные системы вооружения и военной техники: баллистические и
крылатые ракеты, самолеты, космические аппараты и т.п. Работы по созданию пучкового оружия
получили наибольший размах вскоре после провозглашения президентом США Рональдом Рейганом
программы СОИ.

Центром научных исследований в этой области стала Лос-Аламосская национальная лаборатория.
Эксперименты в ту пору проводились на ускорителе ATS, затем на более мощных ускорителях.
При этом специалисты полагают, что такие ускорители частиц явятся надежным средством
селекции атакующих боеголовок ракет противника на фоне «облака» ложных целей. Исследования
пучкового оружия на основе электронов ведутся также в Ливерморской национальной лаборатории.
По заявлению некоторых ученых, там предпринимались успешные попытки получить поток
высокоэнергетических электронов, по мощности превосходящий в сотни раз получаемый в
исследовательских ускорителях.

В этой же лаборатории в рамках программы «Антигона» было экспериментально установлено,
что электронный пучок почти идеально, без рассеяния, распространяется по ионизированному
каналу, предварительно созданному лучом лазера в атмосфере. Установки пучкового оружия имеют
большие массово-габаритные характеристики и поэтому могут создаваться как стационарные либо
на специальной подвижной технике большой грузоподъемности.

PS: случайно в широко известном коммьюнити science_freaks завязался спор о реальности
систем пучкового оружия, причём оппоненты всё больше выступали именно за его нереальность.
Пошарив в открытых всему инету источниках, нарыл массу информации, часть которой привёл
выше. Интересует, кто что может сказать обоснованно по наличию действующих и перспективам
разработки новых систем вооружений, относимых к пучковому оружию?

Самонаводящийся ускоритель частиц. Бабах! Полгорода эта штучка зажарит.
Капрал Хикс, х/ф «Чужие»

В фантастической литературе и кинематографе используется множество пока не существующих типов . Это и различные бластеры, и лазеры, и рельсовые пушки, и много что еще. По некоторым таким направлениям сейчас идут работы в разных лабораториях, но особых успехов пока не наблюдается, а массовое практическое применение подобных образцов начнется, как минимум, через пару десятков лет.

Среди прочих фантастических классов оружия иногда упоминаются т.н. ионные пушки. Их также иногда называют пучковыми, атомными или частичными (такой термин используется гораздо реже по причине специфического звучания). Суть этого оружия заключается в разгоне каких-либо частиц до околосветовых скоростей с последующим направлением их в сторону цели. Такой пучок атомов, обладая колоссальной энергией, может нанести серьезный урон противнику даже кинетическим способом, не говоря уже об ионизирующем излучении и других факторах. Выглядит заманчиво, не так ли, господа военные?

В рамках работ по Стратегической Оборонной Инициативе в Соединенных Штатах рассматривалось несколько концепций средств перехвата вражеских ракет. Среди прочих изучалась и возможность использования ионных орудий. Первые работы по теме начались в 1982-83 году в Лос-Аламосской национальной лаборатории на ускорителе ATS. Позже начали использовать другие ускорители, а потом в исследованиях заняли и Ливерморскую национальную лабораторию. Помимо непосредственных исследований на предмет перспектив ионного оружия, в обеих лабораториях пытались также повышать энергию частиц, естественно с оглядкой на военное будущее систем.

Несмотря на затраты времени и сил, проект исследований пучкового оружия «Антигона» был выведен из программы СОИ. С одной стороны, это можно было рассматривать как отказ от неперспективного направления, с другой – как продолжение работ по проекту, имеющему будущее, независимо от заведомо провокационной программы. К тому же в конце 80-х «Антигону» перевели из стратегической противоракетной обороны в корабельную: почему так сделали, Пентагон не уточнил.

В ходе исследований по воздействию лучевого и ионного оружия на цель было выяснено, что пучок частиц/лазерный луч с энергией порядка 10 килоджоулей способен сжечь аппаратуру самонаведения ПКР. 100 кДж в соответствующих условиях уже могут вызвать электростатическую детонацию заряда ракеты, а пучок в 1 МДж делает из ракеты, в прямом смысле, нанорешето, что приводит и к уничтожению всей электроники, и к подрыву боезаряда. В начале 90-х появилось мнение, что ионные пушки все-таки можно использовать в стратегической противоракетной обороне, но не в качестве средства поражения. Предлагалось стрелять пучками частиц с достаточной энергией по «облаку», состоящему из боевых блоков стратегических ракет и ложных целей. По задумке авторов этой концепции, ионы должны были выжигать электронику боевых блоков и лишать их возможности маневрировать и наводиться на цель. Соответственно, по резкому изменению поведения метки на радаре после залпа можно было вычислять боевые блоки.

Однако перед исследователями в ходе работ встала проблема: в использовавшихся ускорителях можно было разгонять исключительно заряженные частицы. А у этой «мелюзги» есть одна неудобная особенность – они не хотели лететь дружным пучком. Из-за одноименного заряда частицы отталкивались и вместо точного мощного выстрела получалось множество гораздо более слабых и рассеянных. Еще одна проблема, связанная со стрельбой ионами заключалась в искривлении их траектории под действием магнитного поля Земли. Возможно именно поэтому ионные пушки в стратегическую ПРО не пустили – там требовалась стрельба на большие расстояния, где искривление траекторий мешало нормальной работе. В свою очередь, использованию «ионометов» в атмосфере мешало взаимодействие выстреленных частиц с молекулами воздуха.

Первая проблема, с кучностью, была решена путем введения в пушку специальной камеры перезарядки, расположенной после разгонного блока. В ней ионы возвращались в нейтральное состояние и уже не отталкивались друг от друга после вылета из «дула». Заодно немного уменьшилось взаимодействие частиц-пуль с частицами воздуха. Позже, в ходе экспериментов с электронами, было выяснено, что для достижения наименьшего рассеивания энергии и обеспечения максимальной дальности стрельбы, перед выстрелом нужно подсветить цель специальным лазером. Благодаря этому в атмосфере создается ионизированный канал, по которому электроны проходят с меньшими потерями энергии.

После введения в состав пушки камеры перезарядки было отмечено небольшое повышенное ее боевых качеств. В такой версии пушки в качестве снарядов использовались протоны и дейтроны (ядра дейтерия, состоящие из протона и нейтрона) – в камере перезарядки они присоединяли к себе электрон и летели к цели в виде атомов водорода или дейтерия соответственно. При ударе о цель атом теряет электрон, рассеивает т.н. тормозное излучение и продолжает движение внутри цели в виде протона/дейтрона. Также под действием освободившихся электронов в металлической цели возможно появление вихревых токов со всеми последствиями.

Однако все работы американских ученых так и остались в лабораториях. Приблизительно к 1993 году были подготовлены эскизные проекты систем противоракетной обороны для кораблей, но дальше них дело так и не пошло. Ускорители частиц с приемлемой для боевого применения мощностью имели такой размер и требовали такого количества электроэнергии, что за кораблем с пучковой пушкой должна была следовать баржа с отдельной электростанцией. Читатель, знакомый с физикой, может сам посчитать, сколько мегаватт электричества требуется, чтобы придать протону хотя бы 10 кДж. На такие расходы американские военные пойти не могли. Программу «Антигона» приостановили, а потом и вовсе закрыли, хотя время от времени появляются сообщения разной степени достоверности, в которых говорится о возобновлении работ по теме ионного оружия.

Советские ученые не отставали в области разгона частиц, но о военном применении ускорителей долго не раздумывали. Для оборонной промышленности СССР были характерны постоянные оглядки на стоимость оружия, поэтому от идей боевых ускорителей отказались, не начав по ним работы.

На данный момент в мире насчитывается несколько десятков различных ускорителей заряженных частиц, но среди них нет ни одного боевого, пригодного для практического применения. Лос-аламосский ускоритель с камерой перезарядки лишился последней и теперь используется в других исследованиях. Что до перспектив ионного оружия, то саму идею пока придется положить под сукно. До тех пор, пока у человечества не появятся новые, компактные и сверхмощные источники энергии.