К своим атомным бомбам, лазерам и плазме ядерный центр в Сарове добавил суперкомпьютер, работающий на новых физических принципах
Мало кто знает, но суперкомпьютеры в бывшем Арзамасе-16 пекли если не как пирожки, то, во всяком случае, достаточно массово для такой техники. И затем продавали совершенно как обычные компьютеры. В обычном железном корпусе. Положил в багажник и увёз.
А это точно – суперкомпьютер? Он же должен выглядеть как набор железных шкафов на площади с футбольное поле, к которым привязан чуть ли не целый энергоблок электростанции!
Оказывается, нет.
В технопарке «Система-Саров», созданном неподалёку от закрытого и круто засекреченного Российского федерального ядерного центра «Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» (РФЯЦ-ВНИИЭФ), уже лет семь назад освоили производство компактных суперкомпьютеров терафлопного класса для гражданских потребителей. И таких машин реализованы уже десятки. Что при желании и соответствующей организации даёт возможность слить их в единое «облако», в котором их возможности дополнят друг друга.
www.globallookpress.com
А облачные технологии позволяют наращивать поле памяти, а также процессорные, вычислительные возможности.
Так считает один из крупнейших в России специалистов в области системного анализа, информационных технологий, кибербезопасности, вычислительных и телекоммуникационных систем, заместитель директора Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) по науке, член-корреспондент РАН Игорь Шеремет.
По сути, облако – это сеть суперкомпьютеров, — отметил он. — То есть выстраивается архитектура, обеспечивающая живучесть, производительность. И самое главное – происходит наращивание объёмов памяти по мере наращивания объёмов данных, которые необходимо хранить».
Член-корреспондент РАН Игорь Шеремет. www.globallookpress.com
- К этому можно добавить, что в самом Саровском центре ещё в 2012 году уже работала супер-ЭВМ мощностью более 1 петафлопс, по поводу которой тогда же научный руководитель ВНИИЭФ академик Радий Илькаев озвучивал планы «к 2018 — 2020 году достичь уровня экзафлопс, то есть скорости 10 в 18 степени операций в секунду».
- Таким образом, легендарный ядерный центр в городе Сарове Нижегородской области, где была создана первая российская атомная, затем водородная бомба, где работали легендарные ученые Игорь Курчатов, Юлий Харитон, Михаил Лаврентьев, Георгий Флёров, Игорь Тамм, обозначил себя ещё и в качестве центра развития суперкомпьютерных технологий.
- Но это присказка.
- Сказка – не впереди. Сказка – уже здесь
И вот сегодня появляются сообщения, по которым получается, что ВНИИЭФ не только вполне уверенно шагал по пути, намеченному шесть лет назад, но и сделал широкий шаг вообще в будущее. В новое – НЕ электронное будущее.
Здесь разработан уникальный оптический суперкомпьютер, который не просто имеет большие преимущества перед традиционными супер-ЭВМ, но фактически работает на иных физических принципах. Дающих чрезвычайно широкие возможности как по быстродействию, так и по энергосбережению.
Согласно сообщению РИА Новости из РФЯЦ-ВНИИЭФ, здесь создана – и уже запатентована! — фотонная вычислительная машина. В отличие от обычного компьютера, информация здесь обрабатывается и передаётся не при помощи электронных импульсов, а при помощи импульсов лазерного излучения. То есть – световых.
www.globallookpress.com
«Физика» процесса примерно такая. В основе машины – фотонный процессор, в котором взаимодействуют, совершая вычислительные операции, не электроны, а кванты света. В процессор они заводятся по волноводам, по волноводам же выходят.
На входе же и на выходе работает уже обычная электроника, которая преобразует оптическую информацию в привычную нам электронную. Так что для пользователя практически ничего не меняется. Меняются две вещи. Облегчается «вес» информации.
Ведь фотон – частица без массы, а энергия его составляет, в зависимости от длины световой волны, от 1,8 до 3,6 электронвольт (эв), а вот электрон обладает массой, даже измеряемой в килограммах. Пусть этих килограммов всего 9,1·10 в минус 31 степени, но она есть. И в электронвольтах она составляет 0,51 миллионов этих самых единиц.
А энергия, как известно, с массой связана напрямую: E = mc2. На чьей стороне преимущество облегчённости — пояснять уже не надо. И при этом производительность фотонной машины повышается с понижением длины световой волны.
В общем, чтобы не усложнять, скажем так: быстродействие увеличивается, а энергопотребление уменьшается.
Как следует из приводимых агентством слов автора разработки, главного научного сотрудника Института теоретической и математической физики (ИТМФ) ВНИИЭФ Сергея Степаненко, применение фотонных технологий позволяет в десятки или сотни тысяч раз уменьшить количество энергии, необходимой для достижения одинаковой производительности с нынешними ЭВМ. Слова учёного довольно остроумно описывают разницу:
Если для супер-ЭВМ потребуется здание площадью с футбольное поле, то такая же производительность может быть достигнута ФВМ, которая помещается в поллитровой кружке, и отводимое тепло составляет около сотни ватт — меньше, чем у кипятильника».
Во ВНИИЭФ подсчитали, что при скорости в 50 петафлопсов пиковая мощность фотонного процессора составит лишь 100 ватт.
www.globallookpress.com
Это – прорыв
Это действительно прорыв, считают эксперты, связанные с соответствующими исследованиями. Конечно, настоящую революцию в вычислительной технике следует ожидать, когда в жизнь войдут квантовые компьютеры. Тогда да – нынешние компьютеры покажутся телегой рядом с современным автомобилем. Но путь квантовой техники в жизнь не устлан розами.
Или, точнее, не их лепестками, зато колючек немало. И до того, как на квантовом компьютере начнут играть хотя бы в «Тетрис», пройдёт не один год. А то и не одно десятилетие. Во всяком случае, десять лет с тех пор, как лично мне в Физическом институте РАН (ФИАН) рассказывали о «вот-вот» и «но мало денег», — как раз десятилетие и прошло.
Будем считать его первым.
В то же время уже всем понятно: электроника как таковая своего физического предела достигла. Природного предела.
И потому по всему миру параллельно последним, буквально выцарапываемым возможностям электронного взаимодействия идут поиски возможностей, которые даёт свет.
Это не революционное изменение, которое обещает квантовая техника, но в то же время достаточно серьёзный переход на новый технологический уровень.
Это как от медного кабеля перейти к оптоволоконному. Вроде и не революция – но возможности открываются широченные.
Вот такой переход на высший технологический уровень в компьютерной технике и совершили русские учёные.
«Задира» и «Пересвет»: как работают российские боевые лазеры
Российский боевой лазерный комплекс «Пересвет»
Presidential Press and Information Office / CC BY-SA 4.0 Боевые лазеры еще недавно ассоциировались с
фантастическими фильмами, вроде «Звездных войн». Но на днях российская армия их
применила в реальности. Боевое крещение на Украине прошел лазерный комплекс «Задира».
Как работает такое оружие и в чем его революционность?
Российские боевые лазеры могут «абсолютно свободно
сбивать беспилотники различного класса», сообщил в эфире Первого канала вице-премьер
Юрий Борисов.
Его спросили, используются ли подобные системы в ходе
спецоперации на Украине. «Да, первые
образцы уже используются», — ответил он. Речь идет о комплексах «Задира»,
уточнил вице-премьер.
Три года назад министр обороны Шойгу говорил, что в
ближайшей перспективе армия и флот должны получить «совершенно новое, не
имеющее аналогов оружие, основанное на лазерной энергии».
Лазерный луч
Слово «лазер» — это аббревиатура. С английского расшифровывается
как Light
Amplification
by
Stimulated
Emission
of
Radiation
—
«усиление света посредством вынужденного излучения».
Лазерный луч от обычного пучка света отличается едиными частотой и длиной волны. Иными словами, фотоны в луче колеблются в унисон (в пучке света в разнобой). Благодаря этому лазер может фокусироваться
в точку невероятно малого размера и переносить колоссальную энергию.
Первый действующий лазер был создан в 1960 году. С
тех пор на его основе разработано множество технологий. Он стал резать
металлы в производстве, заменил скальпель в медицине. Его стали применять для
иллюминации городов и депиляции в косметологии. Он добрался до быта в форме лазерных дисководов и указок.
А вот военные долго думали, как подступиться к лазеру.
У лазерного луча оказались свои плюсы и минусы.
- Плюсы:
- — Экономия. Лазерный луч может заменить дорогостоящие
ракеты; - — Мгновенный перенос огня. Может уничтожать
сверхманевренные цели и моментально переключаться с одной цели на другую; - — Неограниченность боекомплекта. Может вести огонь
пока есть энергия;
— Отсутствие сопутствующего ущерба. Может точечно
уничтожать цели без взрыва и осколков.
- Минусы:
- — Энергопотребление. Системе нужен отдельный и очень
мощный источник энергии; - — Габариты и ограниченная мобильность. Мощные лазеры
— громоздкие комплексы;
— Метеозависимость. Туман, дым, облака, дождь, снег
резко снижают эффективность лазерного луча.
Военная карьера
США и СССР в 1970-е годы изучали возможность
создания лазерного оружия для уничтожения межконтинентальных баллистических
ракет. Конструкторы столкнулись с техническими трудностями, и направление было
свернуто.
В 1980-е лазеры были перенаправлены на борьбу
со спутниками. Это направление оказалось более перспективным. Соединенные Штаты
разработали несколько проектов в рамках так называемых «звездных войн».
Оснащенный боевым лазером самолет-лаборатория А-60
Отечественные конструкторы для борьбы с космическими
аппаратами военного назначения создали программу «Сокол-Эшелон». Лазерное
оружие разместили на самолете А-60, созданном на базе транспортника Ил-76МД.
Соединенные Штаты и Советский Союз занимались и
менее глобальными проектами. Разрабатывались наземные комплексы тактического
звена для работы непосредственно на поле боя. Так, в СССР создали системы 1К11
«Стилет», СЛК «Сангвин», 1К17 «Сжатие». Эти работы велись в строгой
секретности, поэтому о них мало что известно.
Лазерный комплекс 1К17 «Сжатие» на базе танка Т-80
Vitaly V. Kuzmin / CC BY-SA 4.0
В наши дни работы по созданию боевых лазеров
подстегнуло массовое появление разного рода беспилотников. Уничтожение дронов
стало нетривиальной задачей для ПВО. На дешевые квадрокоптеры сейчас
приходиться расходовать зенитные ракеты стоимостью в десятки тысяч долларов.
В ходе эволюции военных лазеров они разделись на два
класса. Ослепляющие — они выводят из строя оптико-электронные системы различных
боевых машин. И уничтожающие — физически разрушают цель.
«Пересвет»
К первому классу лазеров относится комплекс «Пересвет».
Он представляет собой элемент эшелонированной системы ПВО, предназначенной для
борьбы с высокоточным вооружением с оптико-электронным наведением. Такими, к
примеру, являются американские крылатые ракеты.
Принцип действия «Пересвета» основан на засвечивании
и выведении из строя оптических систем мощным лазерным лучом. Он ослепляет
крылатые ракеты и сбивает их с курса.
Комплекс способен выводить из строя даже электронику
разведывательных спутников, расположенных на орбитах до 1500 километров. Эффективен и против обычных беспилотников.
По оценкам экспертов, «Пересвет» может
использоваться для маскировки стартовых позиций межконтинентальных
баллистических ракет. В 2019 году он встал на боевое дежурство для прикрытия мобильных
ракетных комплексов «Ярс».
«Задира»
Комплекс «Задира» относится ко второму классу лазеров.
Как сказал Борисов, в отличие от «Пересвета», он способен не только ослеплять
цель, но и прожигать ее. Благодаря чему можно не расходовать дорогостоящие ракеты
типа зенитно-ракетных комплексов «Панцирь» и «Тор».
По словам Борисова, сейчас промышленность серийно производит лазерные системы, позволяющие «осуществлять
тепловое поражение различных средств». Комплекс уничтожит цель за пять километров. «В течение пяти секунд беспилотное средство было просто сожжено
и прекратило свое существование», — отметил он.
Реальность такова, что традиционные системы вооружений практически
исчерпали потенциал развития. Будущее за оружием, основанным на новых физических
принципах. И боевые лазеры уже реальность.
По словам вице-премьера, следом идет «электромагнитное широкополосное оружие,
которое придет на смену обычному вооружению в ближайшее десятилетие».
Лазерные процессоры в ближайшие годы могут привести к появлению настольных суперкомпьютеров
Исследователи из британского стартапа Optalysys на днях рапортовали о серьезном успехе в области разработки оптического процессора. Согласно заявлению компании, в январе следующего года она представит первый работающий прототип, который по стандартам американского космического агентства НАСА будет иметь 4-й уровень готовности.
Производительность этого процессора оценивается в 340 гигафлопс (109). По меркам супер ЭВМ это весьма скромный уровень производительности (для сравнения один современный десктопный процессор Intel Core i5-2500K 3.3-3.
7 ГГц имеет призводительность до 118 гигафлопс), но уже сейчас Optalysys работает над созданием двух прототипов, быстродействие которых к 2017 году достигнет 1.32 и 9 петафлопс (1015), а к 2020 — 300 петафлопс и 17.1 экзафлопс (1018).
Напомним, что быстродействие самого производительного на сегодня компьютера, Tianhe-2, созданного китайским Оборонным научно-техническим университетом НОАК, достигает 33.86 петафлопс.
К тому времени производительность традиционных, на базе кремниевых процессоров, суперЭВМ по расчетам Optalysys достигнет 1 экзафлопса, т.е. в 17 раз меньше одного из ее прототипов настольного компьютера с лазерным процессором.
Прежде чем перейти к принципу действия созданного Optalysys процессора, давайте рассмотрим характер выполняемых суперкомпьютерами задач. В большинстве случае это чрезвычайно трудоемкие расчеты (такие как прогноз погоды, распознавание образов, имитация ядерного взрыва и т.д.
), которые математически описываются при помощи сложных дифференциальных уравнений. Для решения таких уравнений математики прибегают к преобразованию Фурье — операции по разложению исходной функции на элементарные составляющие, позволяющей заменить решение дифференциального уравнения более простыми алгебраическими вычислениями.
Для выполнения этих преобразований на традиционном компьютере требуется специальное программное обеспечение со сложными алгоритмами. Особо трудоемкие задачи, вроде описанных выше, зачастую требуют использования супер ЭВМ с миллионами процессоров.
Проведение на этом невообразимом количестве чипсетов синхронных вычислений — чрезвычайно сложная задача, требующая соответствующего программного обеспечения.
Вот здесь и проявляется достоинство предлагаемых Optalysys лазерных процессоров. Пучок лазерных лучей направляется на решетку, состоящую из микроскопических жидкокристаллических дисплеев, управление которыми осуществляется входным цифровым сигналом.
Таким образом лазерный луч кодируется входным сигналом и передается дальше для последующего преобразования Фурье на оптическом уровне. Благодаря этому все соответствующие вычисления в процессоре происходят одновременно и практически со скоростью света.
При этом наращивать производительность лазерного процессора можно при помощи увеличения разрешающей способности жидкокристаллической решетки, в то время как затраченное на вычисления время остается постоянным.
Другим преимуществом созданного Optalysys процессора является очень низкое, по сравнению с классическими суперкомпьютерами, энергопотребление. Если расходы на одно только электропитание Tianhe-2 (который сам по себе уже стоит $320 млн.) составляет $21 млн.
в год, то экзафлопсный компьютер с лазерным процессором можно будет питать от обычной электрической розетки, расходуя на это £2,100 в год.
По словам основателя и главы компании, д-ра Ника Нью (Nick New), «будучи амбициозными, наши цели вполне достижимы, и мы уверены, что технология Optalysys изменит правила игры в глобальной науке и технике«.
Optalysys по наводке Engadget
На короткой волне
Все мы давно привыкли к смартфонам, и нас совсем не удивляет, что с каждым годом они становятся все меньше и тоньше, выполняя все больше функций и постепенно превращаясь из переговорного устройства в полноценный компьютер.
Для создания все более функциональных устройств производителям приходится находить инновационные технологии, и российские компании активно им в этом помогают.
Одна из таких компаний — «Троицкий инженерный центр» — ТИЦ (резидент «Сколково»), который выпускает источники ЭУФ-излучения для метрологии, необходимой при производстве микросхем.
Физика без лирики
Но сначала немного физики. Начнем с того, что микросхемы, на которых построена вся современная электроника, «печатаются» из кремния по технологии проекционной литографии.
Тот же принцип используется при печати фотографий, вот только в этом случае изображение с пленки проецируется на бумагу с увеличением, а при печати микросхем специальная пластина — маска, где записано изображение микросхемы, с уменьшением проецируется на полупроводниковую пластину из кремния, покрытую фоторезистом (светочувствительный полимерный материал), который потом, как и фотопленку, проявляют.
Всем известный закон Мура гласит, что каждые два года число элементов на микроэлектронных схемах удваивается, а следовательно, их размер должен пропорционально уменьшаться.
«В рекламе каждого нового айфона, например, мы видим, что процессор сделан по технологии 20, 15, 10, 7, 5 нанометров (нм) и на следующий год уже запланировано 3 нм,— говорит генеральный директор ТИЦ Евгений Горский.
— В чем там техническая проблема? Свет, с помощью которого все это осуществляется, обладает волновой природой, а волны имеют определенную длину.
Как только мы пытаемся элемент изображения сделать меньше длины волны источника света, вместо резкого изображения благодаря явлению дифракции получаем размазанное пятно. Следовательно, для уменьшения размеров элементов микросхем нужно уменьшить длину волны источников света.
Если до 1990-х годов для производства микросхем использовались ртутные лампы, то в начале 2000-х их сменили эксимерные лазеры с длиной волны 248 нм. Сейчас мировой стандарт для производства микросхем — 193 нм, на этой длине волны работает почти вся современная микроэлектроника. Коммерчески доступных лазеров на длину волны меньше 193 нм пока нет. А микросхемы с элементами в 3–5 нм уже есть. Как такое возможно?»
Для создания более коротковолновых источников, чем 193 нм, ученые обратились к плазме. «Плазма позволяет получить практически любую длину волны, но использование коротковолнового излучения в технике имеет ряд особенностей,— объясняет Горский.
— Свет в диапазоне 10–100 нм, называемый экстремальным ультрафиолетом, сокращенно ЭУФ, не проходит через воздух и какие-либо оптические материалы и почти ни от чего не отражается.
Создать его можно, но для литографической машины нужна еще оптика, формирующая изображения будущих чипов».
Поскольку для создания линз на ЭУФ-диапазон подходящих материалов в природе не существует, ученые стали думать, как сделать оптику отражающей. В результате было изобретено многослойное диэлектрическое покрытие, состоящее из десятков слоев молибдена и кремния толщиной по нескольку нанометров каждый.
Такие зеркала отражают примерно 80–85% ЭУФ-излучения с длиной волны 13,5 нм, которая сегодня используется в промышленности. Но возникла новая проблема: найти плазменный источник, эффективно создающий излучение на длине волны, которую отражает зеркало.
И в начале 2000-х в лаборатории Константина Кошелева в Институте спектроскопии РАН было предложено использовать оловянную плазму, потому что у олова большая группа ионов излучает с достаточно высокой эффективностью именно в том диапазоне, который отражает зеркало из молибдена и кремния.
На этой идее российских ученых построено современное производство микросхем, и 5 нм в айфоне последнего поколения получены с использованием олова в источнике излучения. Первые поставки коммерческих чипов на основе ЭУФ-технологий начались в 2019 году.
Литограф
Все эти высокотехнологичные процессы осуществляются в машине, которая называется ЭУФ-литограф. Это установка размером с небольшой дом стоимостью от €120 млн за штуку. Выпускает такие машины одна-единственная компания в мире — нидерландская ASML. «В этом литографе очень много российской научной работы,— подчеркивает Евгений Горский.— В ASML есть холл, где в рамочках висят патенты.
Их там несколько сотен, и значительная часть патентов по ЭУФ выписана на людей с русскими фамилиями. У нас в Институте спектроскопии РАН (ИСАН) была создана признанная во всем мире научная школа по изучению физических процессов в литографии.
В начале 2010-х на основе этой школы при содействии «Сколково» и «Роснано» возникла компания «ЭУФ Лабс», целью которой стала разработка новых принципов создания высокотехнологичного оборудования для ЭУФ-литографического процесса. Там же, в ИСАНе, была создана очень сильная школа по математическому моделированию процессов, происходящих в ЭУФ-плазме.
Коллеги сейчас создали свою компанию, и у них заказывает моделирование процессов взаимодействия плазмы с элементами конструкции источника пятерка лидеров мировой электронной промышленности».
«Понятно, что технологическая линия обычно состоит не из одного только литографа, а из нескольких сот разных машин, работающих по сложным процессам,— продолжает гендиректор ТИЦ.
— В центре современной ЭУФ-литографии находится источник излучения, в котором организован поток из летящих в вакууме капелек олова, где каждую каплю расстреливают импульсом мощного лазера.
Под действием лазерного импульса вещество капли превращается в плазму, часть излучения от которой попадает в нужный для литографии диапазон 13,5 нм».
При этом все процессы в литографии требуют метрологии, то есть контроля параметров. Необходимо постоянно проверять состояние источника, оптики, систем позиционирования, точности совмещения слоев и т. д. Особенно остро в ЭУФ-литографии стоит вопрос контроля чистоты и состояния масок, поскольку даже нанометровые загрязнения будут приводить к созданию дефектных чипов.
Источник света для метрологии
Здесь стоит вспомнить, что ЭУФ-технология жестко привязана к длине волны 13,5 нм, поэтому для метрологии нужен источник ровно на той же длине волны, как на производстве, только более компактный, с более высокой яркостью и при этом не требующий сложной инфраструктуры. Но и это еще не все.
Вся ЭУФ-техника вакуумная, излучение тоже должно появляться в вакууме и передаваться дальше в метрологическую часть оборудования — туда, где находятся маски, оптика, детекторы и прочие элементы. В этой метрологической зоне должна царить идеальная чистота.
«Но у нас нет возможности между нашим источником и целевой машиной поставить защитное окно, потому что оно поглотит ЭУФ-излучение,— объясняет Евгений Горский.— Выход один: делать чистый источник, который не создает «грязи». Над этой проблемой работали многие научные коллективы и коммерческие компании всего мира.
Принципиально новый подход к этой теме был разработан и запатентован компанией «ЭУФ Лабс». Техническое решение было настолько успешным, что «ЭУФ Лабс» тут же получила предложение о продаже права использовать эту технологию от одного из крупнейших производителей оборудования для полупроводниковой промышленности.
В России тоже решили строить такие источники, и задачей ТИЦ было перейти от принципа и макетного прототипа к настоящему коммерческому прибору для самой высокотехнологичной мировой индустрии. И мы такой прибор построили».
Устройство, которое производит ТИЦ, представляет собой источник ЭУФ-излучения на 13,5 нм для целей метрологии. Это ключевой элемент больших метрологических установок. По словам Горского, на рынке есть и другие источники ЭУФ, но они менее яркие, более грязные и требуют частого обслуживания.
Как и источник излучения для ЭУФ-литографа, прибор ТИЦ тоже работает на основе оловянной лазерной плазмы. «Вот это диск,— объясняет Евгений Горский принцип действия прибора,— на его боковой стенке находится пленка из жидкого олова, в которую стреляет лазер.
В точке, в которую попадает лазерный импульс, образуются плазма и поток частиц, которые разлетаются в разные стороны. В результате получается примерно 2% полезного излучения и 98% всего остального: ненужного излучения, капель, ионов и прочего, что не должно попасть в установку пользователя.
Коллеги из «ЭУФ Лабс» предложили гениальную по своей простоте идею: быстро вращать этот диск. В таком случае загрязняющие частицы, живущие в системе отсчета, связанной с диском, после выстрела летят по инерции дальше.
Таким образом, грязь можно собрать в ловушку и безопасно утилизировать; для этого скорость вращения диска должна быть больше скорости разлета частиц. Это первое, что значительно очищает выходное излучение».
Но помимо оловянных капель в состав «грязи» входят и легкие ионы, которые все-таки частично проникают вперед. Чтобы уменьшить этот поток, на их пути создается магнитное поле. Частицы начинают закручиваться вокруг силовых линий и не долетают до выхода. Это вторая линия защиты.
Третья заключается в том, что в конус, из которого выходит полезное излучение, противотоком под небольшим давлением подается особо чистый газ, который выдувает все, что туда попало.
Наконец, в особо точных измерениях требуется еще один уровень защиты. Для этого используют CNT-мембраны (carbon nanotube — углеродные нанотрубки). Это такая тонкая углеродная сетка, состоящая из хаотически расположенных нанотрубок. Она задерживает случайно залетевшие частицы, ведь даже единичные «соринки» на выходе недопустимы.
Трудности реализации
«Все это в теории,— уточняет Горский.— А дальше идет техническая реализация. И тут одна за другой возникают трудности. Первое: диск должен вращаться в вакууме с огромной скоростью, а значит, нужны скоростные подшипники.
Для нашей задачи удалось подобрать специальные композитные подшипники с керамическими шариками: обычные стальные в таких условиях не справляются. Подшипники надо смазывать, а смазка всегда испаряется и улетает. В вакууме источника ничего летать не должно.
И мы нашли специальную смазку, которая используется для космических аппаратов».
В вакууме, как известно, нет теплопроводности, а значит, все, что греется в объеме установки, требует принудительного охлаждения.
При этом диск работает в очень сложном температурном режиме: в центре диска для обеспечения нормальной работы подшипников должно быть не более 60°С, при этом на наружной поверхности — расплавленное олово при температуре около 300°С, а температура излучающей ЭУФ-плазмы вообще близка к миллиону градусов. Инженеры подобрали для диска особый титановый сплав, рассчитали его форму для обеспечения необходимой прочности.
«Отдельная проблема — как забирать тепло с диска,— говорит Евгений Горский.— Лазер мощностью несколько сот ватт стреляет прямо в диск, соответственно, все тепло выделяется на нем.
Мы сделали так, что внизу под диском находится система лабиринтного уплотнения, которая забирает тепло и отдает его охлаждающей жидкости. Вакуум в системе поддерживается турбомолекулярным насосом.
В машине установлено много сопутствующих систем: нагрев, охлаждение, вакуум, газы, вода, теплообменники, электрика, автоматика для управления и поддержания рабочих режимов».
«До нас в этой сфере в России практически не было положительного опыта по созданию коммерческого оборудования,— говорит в заключение гендиректор ТИЦ.— Все технологии разрабатывались и продавались как IP (интеллектуальная собственность), а мы впервые попытались создать готовый к использованию прибор.
И у нас это получилось: в этом году мы уже поставили две машины в Корею и собираем еще несколько. У нас в стране между наукой и продуктом, который можно выпускать серийно, лежит пропасть. Нам удалось ее преодолеть, и это важно: Россия не должна оставаться на задворках мирового инновационного процесса».
Елена Туева
Что известно о новейшем комплексе «Задира»
РИА НовостиРИА Новости
Российские войска в ходе спецоперации ВС РФ на Украине применили новейший лазерный комплекс «Задира». Об этом рассказал вице-премьер РФ Сергей Борисов, выступая на просветительском марафоне «Новые горизонты» Российского общества «Знание».
Замглавы правительства заявил, что цель в виде БПЛА была поражена на дальности 5 км тепловым излучением, исходившем от «Задиры».
«В течение пяти секунд беспилотное средство было просто-напросто сожжено», — сказал Борисов.
«Наращивание мощности»
«Если «Пересвет «ослепляет», то новое поколение лазерного оружия уже приводит к физическому поражению объекта, то есть к тепловому поражению, прожигает его… Это уже, как говорится, совершенно другого класса техника для борьбы с беспилотьем, чтобы нам не расходовать дорогостоящие ракеты типа «Панциря» и «Тора», — пояснил Борисов.
Как добавил Борисов, нынешняя дистанция поражения не является пределом и может быть увеличена при наращивании удельной мощности комплекса.
Из слов вице-премьера следует, что «Задира» поставляется в российские войска. Кроме того, как заявил Борисов, комплекс уже применялся в ходе специальной военной операции на Украине.
Как отметил в беседе с RT кандидат военных наук Сергей Суворов, лазерное оружие является технологически сложным изделием, однако стоимость одного выстрела из него существенно ниже, чем из зенитного ракетного комплекса (ЗРК). Кроме того, лазерный луч практически мгновенно достигает цели и его невозможно перехватить.
«Преимущество лазерного оружия в том, что у него очень высокое быстродействие. Оно фактически действует со скоростью света. В настоящее время лазер не имеет такой разрушительной мощи как, например, зенитная ракета, однако он намного эффективнее, когда требуется вывести из строя оптику или электронику на летательных аппаратах», — говорит Суворов.
Схожий взгляд на применение «Задиры» в целях повышения эффективности противовоздушной обороны РФ в разговоре с RT высказал военный эксперт, экс-начальник зенитно-ракетных войск командования специального назначения ВВС России Сергей Хатылёв.
«Задира» хорошо показала себя в борьбе с БПЛА, но, скорее всего, спектр применения комплекса шире — это другие воздушные цели, имеющие относительно невысокую скорость», — предположил эксперт.
По словам эксперта, особенность «Задиры» заключается в том, что комплекс способен разрушать элементы конструкции беспилотников. Таким образом лучи лазерного комплекса «наносят физическое поражение воздушным объектам».
Впервые о «Задире» стало известно во время международного военно-технического форума «Армия-2017». На его полях Минобороны РФ и ФГУП «Российский федеральный ядерный центр» подписали контракт на выполнение опытно-конструкторской работы (ОКР) под наименованием «Задира-16».
Проект предполагал разработку боевого комплекса на новых физических принципах. Со стороны военного ведомства свою подпись поставил Борисов — на тот момент он находился в должности замминистра обороны РФ.
В июне 2019 года министр обороны Сергей Шойгу, открывая научно-практическую конференцию с руководящим составом ВС РФ, заявил, что в ближайшей перспективе армия и флот должны получить «совершенно новое, не имеющее аналогов оружие», основанное, в том числе, на лазерной энергии.
«В ближайшей перспективе армия и флот получат совершенно новое, не имеющее аналогов оружие, основанное на технологиях гиперзвука и лазерной энергии. Первые его образцы уже поставлены на опытно-боевое дежурство», — заявил глава российского военного ведомства.
В январе 2020 года на сайте Минобороны РФ было опубликовано сообщение, посвящённое планам оснащения армии «инновационными видами оружия, основанными на новых физических принципах».
В числе приоритетов упоминалась ОКР по созданию лазерного комплекса тактического назначения для уничтожения БПЛА и вывода из строя легкозащищённых надводных целей. Такая опытно-конструкторской работа проводится в интересах Сухопутных войск, Воздушно-космических сил и Военно-морского флота.
«Комплекс будет иметь модульный принцип построения основных систем, что в перспективе позволит проводить поэтапное наращивание мощности и номенклатуры поражаемых целей», — говорилось на сайте военного ведомства РФ.
«Пересвет» и «Лучезар»
До недавнего времени из номенклатуры боевого лазерного вооружения широкой аудитории был известен только самоходный комплекс «Пересвет».
В своём выступлении на просветительском марафоне «Новые горизонты» Борисов сообщил, что система серийно поставляется в подразделения ВС РФ.
По словам вице-премьера, лазерный луч этого оружия способен выводить из строя спутники на орбитах высотой до 1,5 тыс. км. Другие тактико-технические характеристики «Пересвета» не разглашаются.
Ранее военные анонсировали планы нарастить мощность «Пересвета» и установить его на воздушную платформу. На текущий момент о результатах этих работ пока ничего не сообщалось.
«Проводятся работы по отработке технологий создания мощных лазеров различных типов. Мы также ведём работы по наращиванию мощности комплекса «Пересвет». В ближайшие годы предусматривается его размещение на авиационном носителе», — заявил в конце 2019 года в интервью «Красной звезде» замминистра обороны РФ Алексей Криворучко.
Минобороны не раскрывает наименование разработчика «Пересвета», однако в августе прошлого года Сергей Шойгу сообщил, что комплекс является детищем одного из предприятий Сарова (Нижегородская область).
Известно, что центром компетенций в сфере лазерных технологий в этом городе является Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ).
В 2020 году учёные этого предприятия запустили первый модуль самой мощной в мире лазерной установки УФЛ-2М. Отмечалось, что с её помощью будут возможны исследования для определения возможности создания новых источников энергии и проектирования новых видов ядерного оружия.
Помимо «Задиры» и «Пересвета», российские специалисты создают ещё один новый образец лазерного оружия в рамках проекта «Лучезар», который реализует военный инновационный технополис «Эра» (Анапа). Изделие предназначено для вывода из строя средств наблюдения противника и отличается компактными размерами.
«Это перспективный малогабаритный мобильный комплекс, способный нейтрализовать приборы разведки, содержащие ПЗС-матрицы, путём функционального поражения лазерами излучения. Особенностью данного комплекса является разрабатываемый объектив, позволяющий поражать средства наблюдения», — говорится на сайте МО РФ.
Также, по данным Минобороны РФ, последнее время проводятся работы по оснащению лазерными системами самолётов стратегической, тактической и армейской авиации. Они обеспечивают защиту носителей от поражения ракетами класса «земля — воздух» и «воздух — воздух» с оптическими головками самонаведения.
Как пояснил Сергей Хатылев, за минувшие 5—10 лет Россия добилась значительного прогресса в развитии боевых лазерных технологий. Между тем эксперт обратил внимание на необходимость дальнейшего совершенствования оружия данного класса.
«В перспективе лазерное оружие, конечно же, должно быть компактнее и мощнее. Нужны новые источники энергии, более ёмкие и способные работать продолжительное время.
Эти проблемы сдерживают по-настоящему масштабное размещение лазеров на различных носителях. Однако у нас понимают важность развития таких технологий.
Мы видим, что в России ведутся интенсивные работы по улучшению характеристик лазерного оружия», — заключил Хатылев.
Новый российский боевой лазерный комплекс «Задира». Для борьбы с какими целями он предназначен
Одна из главных новостей дня – в российские войска поступили первые образцы новейшего лазерного оружия. Докладываю свои мысли о возможности его использования.
Сенсацию выдал вице-премьер правительства России Юрий Борисов. Кстати, он мой земляк и имеет классный чин, соответствующий воинскому званию генерал армии.
СМИ сообщают, что на просветительском марафоне «Новые горизонты» он заявил, что новый российский лазерный боевой комплекс «Пересвет» (о нем стало известно только в 2018 году) – вчерашний день отечественной оборонной промышленности.
В войска уже поступает новый комплекс «Задира», способный выжигать внутренности БПЛА противника.
Я специально нашел и пересмотрел репортаж Первого канала. Предположим, что про вчерашний день «Пересвета» были слова корреспондента, а не Юрия Борисова. Возможно, что он их и произнес, но я не услышал.
На самом деле это очень современный лазерный комплекс, способный бороться с орбитальной боевой группировкой противника и ослеплять вражеские объекты на высоте до 1500 км. У него еще масса способностей, только вот в район боевых действий его особо не пошлешь.
У этой громадины совсем другие задачи, связанные с воздушно-космической обороной страны.
Так выглядит «Пересвет». По центру сам комплекс. В левом верхнем углу боевая установка. Фото из откр. источниковТак выглядит «Пересвет». По центру сам комплекс. В левом верхнем углу боевая установка. Фото из откр. источников
Но нам-то сейчас куда интереснее про самый новый комплекс. Подробно о нем Юрий Иванович рассказал не с трибуны, а в кулуарах форума. Вице-премьер был краток и сообщил минимум, который сводится к следующим пунктам.
Дальность действия до 5 километров (может и больше, если конструкторы нарастят мощность). Способен выжигать внутренности БПЛА противника (в отличие от «Пересвета», который ослепляет). Позволяет не тратить дорогостоящие ракеты типа «Панциря» и «Тора».
И, главное! Уже поставляется в район СВО. Имя комплексу – «Задира».
Сегодня вы не найдете даже фотографий «Задиры» в интернете, не то что его ТТХ. Поэтому дальше мы ступаем на тропу догадок. Первая из них поражает своей простотой.
Если «Задира» с легкостью прожигает БПЛА, то что ему мешает сделать то же самое с боевым самолетом, вертолетом или, предположим, с крылатой ракетой противника? Скорость их полета? Не думаю, что это представляло трудность для наших разработчиков.
Хотя, конечно, хотелось бы услышать мнение специалистов, которые наверняка найдутся среди моих читателей. В качестве примера могу привести испытания американской лазерной пушки HELWS, проведенные 31 марта этого года.
В ходе демонстрационной стрельбы она сбила два роя из 9 БПЛА каждый, перемещающиеся на высокой скорости. Полагаю, что наши конструкторы сработали не хуже. Я склоняюсь к мысли, что «Задира» может столь же удачно бороться с пилотируемыми летательными аппаратами противника (особенно с вертолетами), как и с БПЛА.
Такую картинку размещают СМИ, рассказывая о лазерной пушке США HELWS. Фото из откр. источниковТакую картинку размещают СМИ, рассказывая о лазерной пушке США HELWS. Фото из откр. источников
Второй момент. А что мешает применять лазерное оружие по наземным целям? Понятно, что если пушка установлена в низине или в лесу, то цель ей не поразить.
Лазерные лучи еще не научились летать по искривленной траектории.
Но, если установка находится на господствующей высоте, что мешает ей поразить вражеский объект и сжечь всю его электронику? Броня этой цели? Очень бы хотелось узнать мощность выжигания лазерным лучом.
Есть еще один важный нюанс, который активно обсуждается экспертами. Неспособность лазерного луча эффективно преодолевать непрозрачность воздуха. Оружие теряет эффективность в условиях дождя, сильного тумана, дымовой завесы… Насколько мне удалось понять, наши ученые смогли минимизировать эту проблему. Но точный ответ будет получен в самое ближайшее время.
В общем, вопросов много. Но это приятные вопросы. Одно несомненно, что мы победим. А с новой «Задирой» сделаем это еще быстрее.
- Подписываемся на канал.
- Подписываемся на резервную группу в ВК.
- Ниже кнопка не про акцию!
- Илья Гусаров
Загрузка...
