Расплетин

ЗАРОЖДЕНИЕ ЛАЗЕРНОГО НАПРАВЛЕНИЯ

Александр Андреевич Расплетин обратился к лазерной тематике в 1964 году. К этому времени он уже был действительным членом АН СССР. У него сложились дружеские отношения с такими выдающимися учеными, как М. В. Келдыш, А. М. Прохоров, М. Д. Миллионщиков, И. И. Семенов, И. Г. Басов. Расплетин был в курсе всех событий по лазерной тематике в стране и часто задумывался о возможном их применении. Однако толчком к реальным шагам стало предложение председателя НТС ВПК академика АН СССР А. И. Щукина принять участие в обсуждении последних достижений ученых по применению лазеров. Круг обсуждаемых вопросов А. И. Щукин обозначил следующим образом: «Состояние работ и достигнутые результаты по созданию лазеров. Возможные пути их применения в военном деле». Основными докладчиками были А. М. Прохоров и И. Г. Басов.

К этому времени в лаборатории А. М. Прохорова в Физическом институте Академии наук СССР (ФИАН) на лазере на стекле с неодимом были получены очень высокие по тем временам параметры: энергосъем составил 5 Дж/см³, коэффициент полезного действия — 2–3 процента, и имелись реальные предпосылки увеличения этих параметров. Эти лазеры «прожигали» пятикопеечные монеты, что и демонстрировали гостям лаборатории.

Были получены интересные результаты и по полупроводниковым лазерам у Н. Г. Басова.

Особый интерес вызвало сообщение А. М. Прохорова о твердотельных лазерах на стекле с неодимом и перспективах повышения коэффициента полезного действия и энергосъема твердотельного лазера.

В завязавшейся дискуссии были высказаны самые разнообразные предложения. Одним из самых интересных предложений была идея А. А. Расплетина о возможности применения лазеров для поражения низколетящих целей.

Небольшая зона видимости целей на малых высотах при реализуемых скоростях полета ракеты приводила к ограниченным размерам зоны поражения и большему времени занятости стрельбового канала, требуемого для поражения цели. Это ограничение можно было в значительной степени устранить, если использовать сконцентрированные мощные потоки лазерного излучения. В этом случае открывалась возможность резкого сокращения занятости стрельбового канала, а благодаря узким лучам оптических генераторов возможно было обеспечить эффективное наведение поражающего излучения лазера на сколь угодно низко летящую цель, точное измерение координат которой с помощью радиолокаторов было затруднительно.

Сразу после НТС в Кремле А. А. Расплетин собрал в своем кабинете совещание, где рассказал о предложении А. Н. Щукина, поручил своему заместителю Б. В. Бункину организовать тематическую лабораторию по лазерному направлению и оценить энергию лазера, потребную для поражения цели. При этом он предложил взять в качестве исходных данных экспериментальные материалы по эффективному поражению аэродинамических целей осколочными боевыми частями. В те годы уже было известно, что отдельные осколки, разрушавшие конструкцию мишени, имели кинетическую энергию около 10 кДж, а количество осколков, необходимых для поражения цели, составляло около десяти, то есть суммарная кинетическая энергия осколков составляла около 100 кДж. Теперь надо было оценить возможность создания мощного лазера, обеспечивающего такую энергию на цели.

В феврале 1966 года Б. В. Бункиным была организована тематическая лаборатория по лазерам, руководителем которой был назначен Е. М. Сухарев.

Лаборатория на первом этапе насчитывала 14 человек. Подбором специалистов занимался лично Б. В. Бункин. Перед лабораторией была поставлена задача — быть в курсе всех разработок по лазерной тематике как в СССР, так и за рубежом, знать, по возможности, кооперацию основных исполнителей и проработать возможности построения оптических локаторов, сопрягаемых с радиолокаторами ЗРК. Молодые сотрудники лаборатории с энтузиазмом взялись за новую, очень интересную работу — следили за всеми публикациями, ходили на различные семинары и совещания, посвященные применению лазеров в различных областях науки и техники. Особенно много полезной информации давали посещения Межведомственного совета по применению лазеров в военном деле в 5-м ГУ Министерства обороны, которым руководил генерал-полковник Р. П. Покровский. А. А. Расплетин позвонил ему и попросил включить Е. М. Сухарева в состав слушателей этого семинара. Семинары проходили, как правило, в здании Минобороны недалеко от Аэровокзала на Ленинградском проспекте и пользовались большой популярностью. Результаты каждого семинара докладывались А. А. Расплетину.

Летом 1966 года Б. В. Бункин попал в автомобильную аварию и лежал с загипсованной ногой дома, поэтому Е. М. Сухареву приходилось часто встречаться и обсуждать различные вопросы по лазерной тематике с А. А. Расплетиным.

Одним из первых поручений Расплетина была оценка возможности создания ОКЛ на рубине. Генераторы на рубине он считал наиболее предпочтительными, так как уже тогда были известны первые проработки лазера на рубине с частотой повторения 10 Гц и энергией в импульсе ~1 Дж. Были выполнены необходимые оценки по использованию таких лазеров. А. А. Расплетин внимательно ознакомился с ними и сделал ряд замечаний, которые были учтены при окончательном оформлении отчета «Оценка возможности создания ОКЛ на рубине с использованием принципа некогерентного приема» (МКБ «Стрела», 1966).

В дополнение к отчету А. А. Расплетин попросил оценить требуемый потенциал оптического локатора в зависимости от точности целеуказания. В качестве источника целеуказания он предложил использовать РПЦ системы С-200. В результате был выпущен отчет «Оценка потенциала оптического локатора при поиске цели в зависимости от точности целеуказания» (МКБ «Стрела», 1966). Оказалось, что при ошибках целеуказания от РПЦ σ=3,5 утл. мин.), для обнаружения цели на дальности 12–15 километров в секторе 12 угл. мин. достаточно иметь две синхронно работающие линейки ОКЕ на рубине, а сопровождение проводить в секторе 4 угл. мин. с суммарной частотой повторения 40 Гц. Одобрив эти расчеты, А. А. Расплетин заметил, что такую схему работы оптического локатора при целеуказании от РПЦ надо положить в основу проектирования экспериментального образца оптического локатора, а для ускорения проектных работ использовать технические решения, принятые в РПЦ. Он имел в виду использование привода антенного поста К1, индикаторное устройство и ЭВМ «Пламя КМ» аппаратной кабины К2. При этом отметил, что РПЦ уже имеет возможность работать от средств внешнего целеуказания. И это следует учитывать при испытаниях оптического локатора. Кроме того, для оценки возможности наведения луча ОКГ на цель с учетом обеспечения условий эффективного воздействия Расплетин рекомендовал оценить возможность построения многоэлементного приемника, обеспечивающего формирование изображения сопровождаемой цели для выбора ее уязвимого места с учетом турбулентной атмосферы, а также использовать имитаторы мощных ОКГ. При этом для поддержания равенства коэффициентом усиления каналов приемника А. А. Расплетин рекомендовал использовать эталонный источник света. Для реализации этой идеи Расплетин по согласованию с Прохоровым послал Сухарева в Ленинград к заместителю директора ГОИ им. С. И. Вавилова профессору Е. Н. Царевскому. При обсуждении у Царевского нашли не только техническое решение по эталонному источнику света, калиброванным управляемым аттенюаторам, но и решение реализации предложения А. М. Прохорова по разводке сигналов из фокальной плоскости телескопической приемной системы к ФЭУ многоканального приемника с помощью световодов.

К этому времени еще не имелось четких количественных данных по влиянию атмосферы на параметры лазерного излучения и точностные характеристики оптического локатора. С этой целью сотрудники лаборатории А. М. Прохорова Ф. В. Бункин разработал программу работ по изучению влияния атмосферы на лазерное излучение, которая предусматривала подключение специалистов Института физики атмосферы АН СССР (ИФА). По предложению Б. В. Бункина был проведен ряд экспериментов по оценке влияния турбулентности на характеристики лазерного излучения путем обработки фотографий самолета, окрашенного с определенным шагом черными и белыми полосами, с помощью кинотеодолитов в условиях турбулентной атмосферы на различных дальностях и высотах. Полученные экспериментальные данные были обсуждены со специалистами ИФА АН СССР и приведены в первом совместном отчете «Экспериментальные исследования характеристик угла прихода световой волны, распространяющейся в турбулентной атмосфере». В отчете были впервые сформулированы требования к аппаратуре для комплексной оценки влияния параметров атмосферы на характеристики лазерного излучения.

На одном из семинаров Р. П. Покровского в мае 1966 года состоялась встреча с В. Е. Зуевым, в то время заведующим лабораторией инфракрасного излучения Сибирского физикотехнического института в Томске. О встрече с Зуевым было доложено Расплетину, который предложил возможность использования его лаборатории обсудить с Прохоровым.

А. М. Прохоров не был готов ответить на наши предложения. И лишь в январе 1967 года, после посещения А. М. Прохоровым и И. И. Собельманом лаборатории В. Е. Зуева в Томске, когда они дали положительное заключение о целесообразности создания Института оптики атмосферы СО АН СССР, А. М. Прохоров предложил поехать в Томск и на месте разобраться в необходимости привлечения к нашим работам коллектива В. Е. Зуева. Численность его лаборатории в то время достигала 150 человек.

В феврале 1967 года состоялась поездка в Томск. Провели беседы с сотрудниками, побывали на исследовательском полигоне на реке Томь. Ф. В. Бункин по просьбе В. Е. Зуева сделал научный доклад на семинаре лаборатории о проблемах, интересующих нас, и о своих теоретических оценках по влиянию атмосферы на лазерные пучки и впервые остановился на возможных нелинейных явлениях в атмосфере при прохождении мощного лазерного излучения. Нам понравился комплексный подход В. Е. Зуева к изучению параметров атмосферы, и мы предложили ему войти в нашу кооперацию не только по изучению атмосферы, но и по созданию новой аппаратуры, как мы ее назвали вначале — аппаратуры оперативного измерения параметров атмосферы — АОИПА (впоследствии такая аппаратура стала называться «лидарами»).

Так под руководством А. А. Расплетина формировалась программа разработки системы точного наведения лазерного излучения на цель. Эти идеи были обсуждены с Б. В. Бункиным и легли в основу наших дальнейших работ по оптическому локатору.

Учитывая рекомендации А. А. Расплетина по оценке кинетической энергии осколков боевой части ракеты, разрушавших конструкцию самолета (около 100 кДж), и царившие в те годы оптимизм и уверенность в возможности достижения высоких энергетических характеристик лазеров, в расчетах была принята величина удельного энергосъема 10 Дж/см³ и принципиальная возможность создания лазеров на неодимовом стекле с общим объемом активной среды порядка кубометра. В этом случае требуемая энергия лазера для поражения самолета составила около 10⁷ Дж. Тогда впервые возникла идея определения уязвимого места аэродинамической цели и наведения на него излучения мощного лазера с минимальной угловой расходимостью. Ясно, что сделать это можно было лишь с помощью оптического локатора, формирующего изображение сопровождаемой цели, идеи построения которого были обсуждены с А. А. Расплетиным.

С учетом необходимого запаса на затухание в атмосфере общая энергия излучения была оценена величиной в 2х10⁷ Дж. Учитывая достигнутый коэффициент полезного действия лазера 2–3 процента, для расчета был взят коэффициент полезного действия, равный ~3 процентам, энергия питания такого лазера составила 6—10⁸ Дж. При этом предполагалось, что источник питания должен обеспечить излучение не менее трех выстрелов подряд (с интервалом 2 секунды), чтобы гарантировать поражение цели.

В качестве источников питания для накачки лазеров Е. П. Велиховым было предложено использовать МГД-генератор.

Было известно, что коэффициент полезного действия магнитогидродинамического генератора на порохе с примесью цезия равнялся ~20 процентам, тогда потребная энергия составила 3х10⁹ Дж. Поскольку один грамм пороха имел энергию 3 кДж, то требуемая масса пороха равнялась 3х10⁹/3х10³ =10⁶ (одна тонна). Отсюда следовало, что такая лазерная установка гипотетически могла быть реализована. Эти выкладки Б. В. Бункин доложил А. А. Расплетину. Было это в 1965 году.

А. А. Расплетин и А. М. Прохоров поддержали предложения Б. В. и Ф. В. Бункиных и переговорили с академиком М. Д. Миллионщиковым. Он подтвердил возможность создания такого МГД-генератора на твердом топливе для питания мощного лазера на стекле с неодимом и официально поручил вести эти работы Е. П. Велихову, директору Филиала ИАЭ в Пахре под Москвой, а проектирование порохового заряда — Б. П. Жукову.

По договоренности с М. Д. Миллионщиковым Е. П. Велихов поехал на ГМЗ к директору В. Д. Максименко и договорился, что проектировать МГД-генератор будут в ОКБ завода, был определен также разработчик размыкателей и замыкателей для МГД-генератора — НИИ электрофизической аппаратуры.

Идея создания мощной лазерной установки, предназначенной для поражения низколетящих целей, обретала реальные очертания. И летом 1966 года в ФИАНе состоялась историческая встреча А. М. Прохорова, А. А. Расплетина, Е. П. Велихова, Б. В. Бункина, Ф. В. Бункина и П. П. Пашинина. Участники совещания договорились об оформлении записки в ЦК КПСС.

Под руководством А. А. Расплетина, А. М. Прохорова и М. Д. Миллионщикова начались интенсивные работы по подготовке постановления ЦК КПСС и СМ СССР и созданию широкой кооперации исполнителей для изготовления отдельных устройств и узлов системы. И уже к осени 1966 года были разработаны предложения по выполнению комплексной НИР по изысканию возможности и путей создания специальных систем на основе оптических квантовых генераторов.

Проведенные обсуждения и проработки показали реальную возможность создания лазерной установки с источником питания и системой высокоточного наведения излучения на цель. После обсуждения указанных предложений у министра оборонной промышленности С. А. Зверева был окончательно определен состав основных исполнителей и сформулирован ряд научно-технических проблем, решение которых позволило бы реализовать указанную идею:

создание мощного лазера многократного действия на твердом теле (ОКГ в терминологии 1970-х годов);

создание МГД-генератора на твердом топливе и электрической системы питания ОКГ;

создание установки точного наведения оптического луча на цель (впоследствии это вылилось в создание оптического локатора с формированием изображения сопровождаемой цели);

проведение исследований по взаимодействию лазерного излучения с конструкционными материалами, определению влияния атмосферы на характеристики мощного лазерного излучения и точностные характеристики оптического локатора и ряд других задач.

Головными исполнителями работ предполагалось назначить МКБ «Стрела» (ранее КБ-1), Физический институт им. П. Н. Лебедева и ИАЭ им. И. В. Курчатова.

Опыт А. А. Расплетина по разработке постановлений по созданию ЗРК позволил в проекте готовящегося постановления предусмотреть решение всех ключевых компонентов системы.

Постановление ЦК КПСС и СМ СССР вышло 23 февраля 1967 года, а 26 июня 1967 года вышло соответствующее решение ВПК. Указанные документы определили основные направления, кооперацию исполнителей и сроки создания лазерного комплекса «Омега». Это было первое в стране постановление по созданию мощных лазеров оборонного назначения.

Научными руководителями работ по основным направлениям темы «Омега» были определены:

по разработке комплекса «Омега» в целом — А. А. Расплетин, А. М. Прохоров, Б. В. Бункин;

по системе точного наведения лазерного излучения — Б. В. Бункин;

по созданию экспериментальных образцов ОКБ многократного действия на твердом теле — Б. В. Бункин, Е. Н. Царевский, П. П. Пашинин;

по созданию экспериментальных образцов источника питания ОКГ с применением МГД-генератора — М. Д. Миллионщиков, Е. П. Велихов;

по созданию активных элементов и ламп накачки для мощных твердотельных лазеров — Е. М. Дианов, И. М. Бужинский, П. П. Пашинин;

по фундаментальным физическим исследованиям, направленным на создание мощных ОКЕ многократного действия с коэффициентом полезного действия до 6–8 процентов и удельной плотностью до 1000 Дж/см³, по исследованиям взаимодействия излучения ОКЕ с конструкционными материалами, распространению излучения ОКЕ в атмосфере — А М. Прохоров, Ф. В. Бункин, В. Б. Федоров.

Надо сказать, что принятые в те годы условия проведения работ в соответствии с постановлением ЦК КПСС и СМ СССР возлагали огромную ответственность на разработчиков, особенно головные организации, и давали не только практически неограниченные финансовые возможности, но и определенные льготы, в частности при строительстве зданий и сооружений в Москве, получении жилья для работников, занятых в этих работах, повышенную оплату командировочных и др.

Так в стране зародилось новое научно-техническое направление по применению лазеров в зенитно-ракетных комплексах.

8 марта 1967 года скоропостижно скончался А. А. Расплетин. А. М. Прохоров, Б. В. Бункин и Е. П. Велихов взяли на себя всю ответственность за выполнение постановления. А. М Прохоров со свойственной ему энергией подключил к этим работам всех своих ведущих сотрудников, всех своих учеников из различных академических и ведомственных институтов.

Активную роль в решении всех вопросов создания средств системы стал играть Б. В. Бункин, заменивший в 1968 году А. А. Расплетина на посту генерального конструктора МКБ «Стрела».

Создание комплекса «Омега» шло под грифом «Сов. секретно», и его результаты не были известны широкой публике.

Лишь в 1974 году появились первые публикации, в которых рассказывалось о работах лазерной тематики.

В 1996 году были проведены две научно-технические конференции, посвященные 80-летию А. М. Прохорова. Первая такая конференция прошла 25–27 сентября на специализированном лазерном испытательном полигоне — лазерный центр РФ «Радуга», где, в частности, было впервые доложено о результатах разработки и испытаний экспериментального образца оптического локатора.

Успешные испытания экспериментального образца оптического локатора позволили разработать и изготовить опытный образец локатора, который испытывался совместно с мощным неодимовым лазером.

Вторая конференция состоялась в Портленде, США, 2–6 декабря 1996 года, где были доложены результаты разработки и испытаний мощных лазеров на стекле с неодимом и газодинамических лазеров.

Серьезные публикации по результатам разработки лазеров на стекле с неодимом были сделаны в 2004 году в книге воспоминаний о главном стекловаре СССР И. М. Бужинском и в книге воспоминаний о А. М. Прохорове.

10 сентября 2008 года в Президентском зале РАН состоялась НТК ОНИТ РАН и ОАО «ГСКБ “Алмаз — Антей”, посвященная 100-летию со дня рождения А. А. Расплетина. Е. П. Велихов подготовил доклад «Академик А. А. Расплетин — основоположник нового направления по применению лазеров в разработках ПВО страны».

15 сентября 2010 года Е. П. Велихов в составе авторского коллектива (Ф. В. Бункин, П. П. Пашинов, Е. М. Сухарев) сделал доклад «История разработки и создания мощных лазеров для промышленного и оборонного применения» на общем собрании РАН, проходившем 14–15 декабря и посвященном теме «Лазеры: 50 лет в науке, технологиях и медицине». При подготовке материалов к докладу удалось собрать большое количество материалов, которые частично были использованы в журнале «Вестник РАН» за 2010 год и в энциклопедии «Мощные лазеры России» (М., 2013).