Адаптивные лазерные системы реактивной тяги, создаваемой при взаимодействии излучения с веществами CHO-химического состава тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.03, доктор технических наук Резунков, Юрий Александрович

• Резунков, Юрий Александрович
• доктор технических наук
• 2006

Оглавление диссертации доктор технических наук Резунков, Юрий Александрович

Перечень основных условных обозначений

Индексы (нижние)

Перечень условных сокращений.

Введение

Глава 1 ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРОБЛЕМЫ

РАЗРАБОТКИ ЛАЗЕР11ЫХ СИСТЕМ РЕАКТИВ1ЮЙ ТЯ1 И

1 1 Основные этапы развития исследований по лазерной тяге

12 Основные характеристики гя! и лазерных реактивных двигателей

1 3 Основные механизмы формирования лазерной реактивной тя1 и

1 3 1 Формирование тяги в лазерных воздушно-реакшвных двшашчях

1.3 2 Лазерная тяга на основе эффекта лазерной абляции

1.3 3 Лазерно-химические реактивные двигатели

1 3 4. Основные типы лазерных реактивных двигателей

1 4 Лазерные системы реактивной тя1и на основе лазерных систем передачи световой энергии

1 4 1 Запуск космических аппаратов на околоземную орбиту Требования к оптимальным характеристикам лазерной реактивной тяги

1.4 2. Межорбитальные полеты космических аппаратов с лазерным реактивным дви1а1елем

1 4 3 Особенности применения ЛРСТ для коррекции движения низкоорбитальных спутников

1 5 Выводы.

Глава 2 ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИМПУЛЬСА С ПЛАЗМОЙ ПРИ ОПТИЧЕСКОМ ПРОБОЕ ГАЗОВЫХ

И ГАЗОКАПЕЛЫ1ЫХ СРЕД.

2 1 Введение

2 2 Модели формирования лазерной реактивной тяги при оптическом пробое газовых и газокапельных сред

2 3 Экспериментальные исследования взаимодействия лагерного излучения с

1азовыми и газокапельными средами.

2 4 Модель лазерной плазмы, возникающей при взаимодействии мощною импульса Nd-лазера с газами

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Адаптивные лазерные системы реактивной тяги, создаваемой при взаимодействии излучения с веществами CHO-химического состава»

5 2 СОглазеры с дифракционной расходимостью и?лучения, ОВФ на основе эффекта самово?действия излучения в активной среде лазера . 166

5 2 1 Состояние исследований по ОВФ излучения импульснопериодических СО^-лазеров 166

5 2 2 ЧВВ излучения в инвертированной среде COi-лазера 167

5 2 3 Постановка экспериментальных исследований но ОВФ в активной среде СОг-лазера . 170

5 2 4 Особенности ЧВВ излучения в активной среде импульсного

СОг-лазера . 173

5 2 5 Характеристики ЧВОС при ЧВВ излучения в акшвной среде лазера 177

5 3 Генерация мощного СОг-лазериого пучка с дифракционной расходимостью на выходе лазерной системы. . . 179

5 3 1 ФОС на основе телескопа типа ГЕНОКОМ и ОВФ-зеркала на основе элегаза с изотопически замещенной серой 4SFft 181

5 3.2. ФОС на основе телескопа типа IEHOKOM и внутрирезонаторпого

ОВФ-зеркала. .183

5 4 Лазерная система на основе метода квази-ОВФ с динамической коррекцией внутри системных аберраций. . 185

5 5 Особенности использования излучения СО^-лазера для запуска аппаратов с ЛРД в атмосфере Земли . . . . .191

5 5 1 Эффект термоблюминга на горизонтальных атмосферных трассах 191

5 5 2 Влияния атмосферной турбулентности на доставку лазерной энергии . . 194

5 5 3 Ал1 оритм "ярко1 о спекла" и лазерная система доставки энергии в атмосфере на ею основе . .199

5 6 Выводы. . . 210

Глава 6 ЛАЗЕРНЫЕ СИСТЕМЫ РЕАКТИВНОЙ ТЯГИ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ

ПОЛЕТОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ. 212

6.1 Введение.212

6 2 Влияние турбулентности на доставку лазерной энергии к космическому аппарату с ЛРД . . . . . . . 213

6 3 Алгоритм формирования силового лазерною пучка с использованием источника когерентного оптического излучения (ИКОИ) . . . 217

6 4 Лазерная система реактивной тяги космическо1 о базирования геостационарная орбита) для межорбитальных полетов космических аппаратов. .225

6 5. Лазерная система реактивной тяги на основе лазеров с солнечной накачкой в системе ориентации и стабилизации положения межпланетного космического аппарата . . 214

6 6 Заключение . . . . . 240

Заключение. . 243

Список литературы 248

Перечень основных условных обозначений а - ускорение (м/с2), ае - константа скорости ионизации,

Ст - удельный импульс реактивной отдачи (H/Bi), с - скорость свега (км/с), ср, - теплоемкость при постоянном давлении (Дж/К),

Се - энергетическую стоимость перевода единицы массы полезной нагрузки аппарата с орбиты на орбиту (Д/к/кг), С] - структурная постоянная турбулентности (м2/3), Сг- цена тяги (Вт/Н),

D - диаметр апертуры главного зеркала (м), Е - энергия в импульсе (Дж), / частота повторения импульсов (с),

1\- кадровая частота смещения, информационного канала (Гц), g - ускорение свободного падения (м/с2), п - посюянная Планка, 6,626 10 34 (Дж с), Д Н" - энтальпия образования вещества (Дж/моль), - интенсивность лазерно1 о излучения (Вт/см2), hp ~ удельный импульс (с), h - потенциал ионизации (В), ./- механический импульс (Н*с),

К - коэффициент увеличения удельного импульса реактивной отдачи, т - масса испаренного вещества (г), т, - масса атомов или молекул испаренного вещества (i/моль), т - массовый расход топлива (скорость абляции) (г/см2хс), т\ - масса полезной нагрузки космического аппарат (ki ), М-число Маха,

А/о - начальная масса космическо1 о аппарата (ki ), пе - плотность электронов (см'3), N- коэффициент доюрания, р - давление газа (Па), р0 - давление воздуха (атм, мм рт ст ), q - плотность потока излучения (Дж/см2) или удельная теплота парообразования, (Дж/кгхК) см по тексту), Р - мощность лазерного излучения (кВт), Q - удельная теплота сгорания топлива (Дж/г),

Q* - удельная энергия лазерною импульса, необходимая для испарения единицы массы вещества (Дж/г),

R - характерный геометрический параметр реактивного сопла или коэффициент отражения (см по тексту),

R' - универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/моль*К, Ro- динамический радиус в теории локального взрыва (м), S - площадь (м2), t - время (с), Г - тяга двигателя (Н),

7'к,,,, - температура кипения вещества (°С, К), Ге - электронная температура (эВ), v - средняя скорость истечения продуктов сгорания испаренно1 о вещества (м/с, км/с), V-скорость объекта (м/с, км/с), W- мощность тепловых источников (Вт),

Z- заряд, равный числу электронов, приходящихся на один атом, а - коэффициент преобразования энер(ии лазерною излучения в тепловую энергию вещества,

Р - эффективность вклада лазерной энергии в плазму оптического пробоя, у - эффективный показатель адиабаты испаренною вещества, б - размер элемента разрешения (м),

Fe - кинетическая энергия электронов (эВ), г\ - коэффициен г поле знот о действия,

О - угловая расходимость излучения, угол упреждения (рад ),

Brf- дифракционная угловая расходимость излучения (рад ),

0 - утл сведения световых пучков (рад ), X - длина волны (м),

А - шаг голографической решегки (мм),

1 - молекулярная масса газа (испаренного вещества) (г/моль), ц, - коэффициент поглощения лазерного излучения веществом (см '), р - плотность газа (г/см3), ст - температурный коэффициент объемного расширения (К '), ае - сечение ионизации электронным ударом (см2), т - длительность импульса (с), то - характерное время локального взрыва, X - температуропроводность среды (м2/с), о) - частота свободных колебаний маятника (Гц) или частота и злучения (см по тексту), Q - телесный угол в вершине полого конуса (стер), или частота амплитуды акустической волны (с"')(см по тексту),

Индексы (нижние) взр - взрывной процесс, дет - процесс детонации, диск - дискретизация, дог - процесс догорания, ис - излучаемый сигнал, КА - космический аппарат, об - объект, осл - ослабление излучения, пн - полезная нагрузка, пр - продукты реакции, пс - принимаемый chi нал, турб - "замороженноегь турбулентности", с - процесс сгорания, d -дифракцмонный,

1 - атом, молекула испаренного вещества, О - начальные параметры,

X - для данной длины волны

Перечень условных сокращений

АКЛРД - аэрокосмический лазерный реактивный двигатель, ВВКР - вращательное вынужденное комбинационное рассеяние ВКР - вынужденное комбинационное рассеяние, ГСО - геостационарная орбита, ЗГ - задающий генератор,

ИКОИ - источника когерентного оптического излучения, ИМ - мелкомасштабные искажения, И11 - импульсно-периодический, КА - космический аппарат,

КВКР - колебательное вынужденное комбинационное рассеяние,

КДУ - корректирующая двигательная установка,

КПД - коэффициент полезного действия,

ЛВРД- лазерный воздушно-реактивный двигатель,

ЛРД - лазерный реактивный двигатель,

JICPI - лазерная система реактивной тяги,

ЛХРД - лазерно-химический реактивный двигатель,

МДВ - метеороло1 ической дальности видимости,

МЛД- макег лазерно1 о двигателя,

МЭК - Марсианский экспедиционный комплекс,

НЗО - низкая околоземная орбита,

ОВФ - обращение волнового фронта,

ПММА - полиметилметакрилат,

РДТТ - ракетный двигатель на твердом топливе,

СГЗ - составное главное зеркало,

СДВ - светодетонационпая волна,

СИ 1 - светоиндуцировапное тепловыделение,

СРВ - сверхзвуковая радиационная волна,

ТЬНОКОМ - телескоп с нелинейно-опгической компенсацией искажений,

ФОС - формирующая оптическая система,

ХРД - ракетный двигатель на химическом топливе,

ЧВВ - четырехволновое взаимодействие излучения в нелинейных средах,

ЧВОС - четырехволновое взаимодействие с усилением в петле обратной связи,

ЭРД - электрический реактивный двигатель,

LOTV - лазерный орбитальный транспортный аппарат,

LTD - демонстрационная модель светового аппарата

ВВЕДЕНИЕ

Современное развитие космонавтики и технологий освоения космического пространства приводит к необходимости разработки более дешевых способов запуска космических аппаратов на околоземные орбиты и энергетически более эффективных сиаем формирования тя1 и Одним из перспективных направлений в космонавтике в XX веке считалось развитие многоразовых транспортных средств для доставки спутников на околоземные орбиты К этим средствам, в первую очередь, относя 1ся частично многоразовые аэрокосмические системы типа "Space Shuttle" (США) и "Буран" (СССР), созданные на основе ракетных носи1елей Однако стоимость запуска аппаратов на орбшу с помощью таких систем велика, а основную массу системы составляет ракетное топливо Развитие исследований в области гиперзвуковой аэродинамики и соответствующих аэрокосмических технологий привело к разработке однос1упенча1ых аэрокосмических самолетов (типа Х-30 в США, "Hotol" в Великобритании или "Игла" в России), ню, по оценкам, должно существенно снизить стоимость запуска

В данной работе рассматриваются лазерные системы реактивной тяги (JICPI) как одно из перспективных направлении решения проблемы создания энергетически эффективных транспортных систем Одним из принципиальных преимуществ ЛСР1 является отсутствие какой-либо отделяемой или возвращаемой на Землю отработанной ракетной ступени Еще одним преимуществом рассматриваемою варианта аэрокосмическои системы является использование эколотчески чистых видов топлива таких, как атмосферный воздух (на этапе запуска аппарата) или полимерные материалы СНО-химическою состава При значительном количестве (свыше 1000 в год) такая система может быть экономически выгодной

В работе исследуются проблемы создания ЛСРТ применительно к запуску аппаратов на околоземную орбиту а, также, применительно к орбитальным полетам спутников для астрофизических телескопов, мониторинга и исследования околоземного космического пространства, защиты космических станций Рассматриваются возможности использования лазерной тяги как систем стабилизации и ориентации межпланетных аппаратов Достижение энергетической эффективности лазерной тяги и обеспечение экономного расхода топлива являются основными задачами в разработке лазерных систем реактивной гяги космического применения

Лазерная реактивная тяга является частью более общей концепции использования энергии направленного излучения - от радиоволн до излучения Солнца, - которая в настоящее время интенсивно разрабатывается во всем мире применительно к созданию новых транспортных средств. Концепция лазерной тяги основывается на использовании jHepi ии удаленного лазерного источника, доставляемой к аппарату специальными средствами Лазерная тя1а - развивающаяся область квантовой электроники и лазерной физики, объединяющая такие направления, как физика плазмы, взаимодействие лазерного излучения с веществом, а также прохождение лазерного излучения в атмосфере и др Особенностью исследований по лазерной тяге является то, что механизмы, ответственные за ее формирование, "включаются" под воздействием интенсивного лазерного излучения К таким механизмам относятся а) лазерная абляция, б) вынос рабочей массы газа лазерной детонационной волной (или ударной волны, в) высвобождение химической энергии связи молекул рабочего вещества, которое само по себе является химически нейтральным

Анализ исследований по лазерной тя1е показывает, что их можно условно разделить на несколько этапов 70-е года прошлого века являются началом исследований, разработкой первых концепции применения лазерной тяги В 80-е годы намечается поиск научно-технических решений обеспечения оптимальный условии формирования лазерной ТЯ1И, включая конструкции лазерного реактивною двшателя и состав оптимального топлива Этап 90-х годов был посвящен концептуальным разрабо1кам использования лазерной тяги в космосе На современном этапе (начало 2000-х годов) формируется практический подход к подготовке и проведению демонстрационных экспериментов, обосновывающих возможности применения лазерной тяги в ракетной технике и технологии

В данной работе рассматриваются проблемы разработки лазерных систем реактивнои тяги в наиболее общем виде с включением в их состав таких компонент, как

-лазер (лазерный источник энергии) с телескопической системой передачи эпер1ии к аппарату с ЛРД,

- системы управления лазерным пучком (включая управление ею волновым фронтом для компенсации искажений, вносимой трассой распространения излучения на эффективность доставки энергии к аппарату с ЛРД),

- собственно лазерный реактивный двигатель; и, наконец,

- летательный аппарат с ЛРД и приемной оптическои системой на боргу

Целью диссертационной работы является теоретическое и эксперимента шное обоснование возможности разработки чазерных систем реактивной тяги на основе решения физических пробчем создания универсачьных шзерных реактивных двигатели и адаптивных методов управчения лазерным чучом, обеспечивающих эффективную доставку юзерной энергии от чазеров наземного и космического базирования

В работе рассматриваются следующие задачи, решение которых направлено на достижение поставленной цели1 а) исследование процессов взаимодействия чазерного ujучения с рабочим веществом, вчияющих на формирование эффективной шзерной реактивной тяги разработка их физических модечей дчя решения пробам создания униьерииьных чазерных реактивных двигатечей (ЛРД), б) обоснование выбора перспективного топчива din шзерно-химических реактивных двигатегей на основе экспериментатюго исс сдавания взаимодействия изучения с веществами СПО-химического состава, в) экспериментачыюе обоснование возможности создания высокоэффективных шзерных реактивных двигате ieit с высокими удегьными характеристиками тяги такими, как удечьный импучьс реактивной отдачи 6oiee 103 11/Вт и удемныи импучъс 103 с и выше, г) разработка ачгоритмов эффективной доставки чазериой энергии к аппарату с ЛРД на борту дш компенсации искажений шзерного пучка при его прохождении через атмосферу Земчи, д) обоснование общей схемы построения адаптивных ЛСРТ на основе универсачьных ЛРД и адаптивных методов управ гения лазерны м пучко м

Методология работы

Подготовка и проведение экспериментальных исследований по взаимодействию лазерного излучения с веществом проводятся на основе разработанных меюдов ре1ис1рации эффективности вклада лазерной энергии в плазму оптического пробоя с применением теневых методов и мзодинамической теории локального взрыва Теоретические модели многократно ионизованной плазмы оптического пробоя ызовых сред используются для обработки и анализа экспериментальных данных с целью определения эффективности вклада лазерной энергии в рабочее вещество и эффективности формирования лазерной тяги

Численное моделирование прохождения лазерного излучения через атмосферу Земли используется для определения основных факторов, ограничивающих эффективность доставки энергии к аппарату с лазерным реактивным двигателем Экспериментальные модельные исследования по взаимодействию лазерного излучения с атмосферой проводятся для обоснования алгоритма управления лазерным пучком, определяющею схемы построения адаптивных ЛСРТ.

В качестве основного метода управления излучением СОг-лазера используется метод обращения волнового фронта (ОВФ) па основе эффекта четырехволновою взаимодействия (ЧВВ) излучения среднего ИК диапазона в элегазе с изотонически замещенной серой

34SF6) Для записи динамической голограммы-коррекюра волнового фронта излучения СОг-лазера используется тепловая решетка плотности газа, формируемая под воздействием излучения лазера Модельные экспериментальные исследования в импульсно-периодическом режиме работы лазера позволяют продемонстрировать эффективность разрабатываемых алгоритмов коррекции волнового фроша и формирования лазерной ши в динамическом режиме работы моделей J1CP7,

Научная новизна работы

1 Разработана экспериментальная методика определения эффекшвносш вклада лазерной энергии в тепловую энергию 1азовых и газокапельных сред на основе теории локального взрыва На основе этой методики проведены экспериментальные исследования по взаимодействию излучения импульсных СОг- и Nd-лазеров с различными газовыми и газокапельными средами, позволившие экспериментально оценить эффективноеib вклада лазерной энергии в плазму оптического пробоя указанных сред с привлечением модели многократно ионизованной плазмы, создаваемой под воздействием лазерного излучения с интенсивностью 1 = (10п-1014) Вт/см2

2 Разработана полуэмпирическая модель формирования тяги в лазерно-химических реактивных двшателях на основе анализа экспериментальных исследований по взаимодействию лазерного излучения двух длин волн (к =10,6 мкм и 1 =1,06 мкм) с веществами CIIO-химического состава (твердыми и жидкими)

3 Предложена лазерная система реактивной тяги, включающая в себя лазер, адаптивные системы управления лазерным пучком, приемную оптическую систем), устанавливаемую па аппарате, и аэрокосмический лазерный реактивный двигатель, работающий с использованием излучения как непрерывных, 1ак и импульсно-периодических лазеров При этом направление движения аппарата (или направление вектора тяги двигателя) не зависит от взаимной пространственной ориентации аппарата и лазерного источника энергии Разработаны макеты лазерных систем реактивнои тяги и проведены экспериментальные исследования по полеiу моделей аппаратов с лазерным двшагелем, подтвердившие модельные представления формирования лазерной тяги с использованием излучения СОг-лазеров

4. Впервые экспериментально продемонстрирована возможность компенсации искажений лазерного пучка на всем оптическом тракте, охваченном петлей обращения вочнового фронта (ОВФ), в импульсно-периодическом режиме работы СОг-лазера с использованием методов ОВФ при четырехволновом взаимодействии излучения в различных нелинейных средах (элега!, активная среда лазерного усилителя), включая схемы ЧВВ с петлей обратной связи

5 Разработан и экспериментально подтвержден метод ОВФ излучения импульсно-периодических ССЬ-лазеров, основанный па записи голограммы-корректора в газовой среде (элегаз 34SF6>, - метод квази-ОВФ Теоретически и экспериментально показано, что быстродействие такого корректора равно 2-5 мкс, что позволяе1 компенсировать практически все аберрации волнового фронта лазерного пучка, включая динамические аберрации, вызванные атмосферной турбулентностью

6 Предложен алгоритм компенсации аберраций лазерного пучка, возникающих при его распространении от лазера к аппарату с ЛРД в направлении упреждения, для повышения эффективности доставки лазерной энергии к космическому аппарату с ЛРД на борту с лазера наземного или самолетного базирования, основанный па использовании источника koi ерентного оптического излучения, создаваемого в атмосфере специальным опорным лазером В качестве такою источника излучения предложено использовать эффект вынужденного комбинационного рассеяния излучения в верхних слоях ашосферы (на уровне 30 км)

Практическая значимость резулыаюв исследований

Разработанные методы формирования и наведения лазерного пучка, эффективной транспортировки лазерной энергии через земную атмосферу могут быть использованы в задачах запуска малоразмерных спутников на околоземные орбиты с использованием излучения импульсно-периодических лазеров, а также уничтожения космического мусора с использованием излучения импульсных лазеров наземного базирования.

Разработанная концепция универсальною аэрокосмического лазерного реактивною двигателя (АКЛРД), включающего приемную оптику, концентратор лаверною пучка, реактивное сопло, а также результаты экспериментальных исследований по лагерной ше с различными моделями лазерных реактивных двигателей могут быть использованы для разработки реальных лазерных двшателей и рекомендации по типу космического аппарата с лазерной тягой для демонстрационных экспериментов в космосе

1еоретический анализ механизмов формирования лазерной реактивной тяги, основанный на модели многократно ионизированной плазмы и газодинамическои теории локального взрыва, может быть также использован для исследования взаимодеиствия лазерною излучения с газовыми средами и определения эффективности такого взаимодействия

Разработанные методы создания эффективной лазерной ши будут способствовать разработке новою класса реактивных двигателеи экологически безопасных для окружающей среды

Основные положения и научные результаты, выносимые на защиг>

1 Теоретические и экспериментальные результаты исследований процессов формирования лазерной тяги, зависимости характеристик лазерной тяги от параметров лазерного излучения, состава рабочего вещества, геометрии взаимодействия излучения с веществом, геометрических характеристик моделей лазерных двигателей

2 Физические модели формирования лазерной тяги в лазерно-химических реактивных двигателях, разработанные на основе экспериментальных исследований взаимодействия лазерного излучения с веществами СНО-химическот состава, как в вакуумных, так и в атмосферных условиях.

3 Физические методы формирования лазерной тяги с высокими удельными характеристиками, в том числе с использованием рабочего вещества СНО-химического состава, подтвержденные экспериментально с использованием разработанных моделей аэрокосмических лазерных реактивных двигателеи, обеспечивающих независимость (универсальность) принципов построения лазерных систем реактивнои тяги от типа и режима работы лазера

4 Принципы построения лазерных систем реактивной тяги, работающих как в импульсно-периодическом, так и в непрерывном режимах работы, имеющих в своем составе а) лазерный излучатель, б) адаптивную лазерную систему, построенную с использованием искусственного когерентного источника излучения в атмосфере, в) приемную оптическую систему с лазерным реактивным двигателем, расположенные на самом аппарате, позволяющие обеспечить свободу в управлении направлением движения аппарата с ЛРД, исключить влияние выхлопной реактивной струи на лазерное излучение, конструктивно разделить оптический концентратор лазерного пучка и реактивное сопло

5 Алгоритмы работы и схемы построения адаптивного контура лазерных систем реактивной тяги с использованием голограммы-корректора и искусственного когерентного источника излучения в атмосфере, реализующие компенсацию искажений лазерного пучка из-за неизопланатизма распространения лазерного излучения в атмосфере Земли, разработанные с привлечением методов численного моделирования прохождения лазерного излучения в атмосфере.

Апробация результатов исследований

Научные результаты работы докладывались на международных научных конференциях.

- "Оптика лазеров", Санкт-Петербург - 1992, 1994, 1996, 1998,2000,2003;

- "High-Power Laser Ablation", Santa Fe (США) - 2000, Taos (США) - 2002,

- "Beamed Energy Propulsion", Huntsville (США) - 2002, Sendai (Япония) - 2003, Tro> (CIIIA) - 2004, Nara (Япония) - 2005, а также

- на конференции "Системы и технологии освоения космоса", Москва - 2003,

- на семинарах в научном и технологическом центре НАСА в Huntsville (США) -2003, 2004,

- на научных семинарах в НИИКИ ОЭП, ИЛФИ ВНИИЭФ (г Сэров), ИЛФ (г Санкт-Петербург), ФТИ им А Ф Иоффе (г Санкт-Петербург), ФГУП «Центр Келдыша» (i Москва)

Список основных публикаций по материалам диссертационной работы составляет 34 печатных работы, в том числе 32 статьи и 2 патента на и юбретеиия

Научные результаты работы реализованы по следующим направлениям

- метод обращения волнового фронта на основе четырехволнового взаимодеиствия излучения в нелинейных средах, аппаратура и система для засветки объектов защищены патентом Российской Федерации и исиольюваны при разработке алгоритмов управления лазерным пучком, выполненных по темам Российского агентства по атомной энергии,

- аэрокосмический лазерный реактивный двигатель защищен патентом Российской Федерации и международным патентом, испольюван при проведении НИР' Факел" (заказчик - Институт лазерно-физических исследований ВНИИЭФ, i Саров) для обоснования выбора топлива для лазерно-химических реактивных двигателеи, а также предложен в качестве прототипа лазерных двигателей, рафабашваемых в рамках международных проектов Международного научно-технического центра (МН1Ц, № 1801, ведущая ортанимция -НИИКИ ОЭП и № 2260, ведущая организация - ФГУ1Г'Центр Келдыша"),

- алгоритмы работы и схемы построения адаптивного контура лазерных систем реактивнои тяги с использованием юлотраммы-корректора использованы при исследованиях по проекту МНТЦ№ 1801

Данная диссертационная работа проводилась в рамках тематики НИР, выполняемых в НИИКИ ОЭП по заказам Российскою атентсгва по атомной энергии, Министерства обороны РФ, Министерства энергетики и промышленности РФ, а также по проектам МНТЦ

Результаты работы использованы при разработке и постановке составной части НИР "Двигатель", утвержденной в рамках Федеральной космической программы развития ракетно-космической техники России на период до 2015 г

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения на 256 страницах, включая 112 рисунков, 24 таблицы, список литературы из 173 наименований

Заключение диссертации по теме «Квантовая электроника», Резунков, Юрий Александрович

5.6. Выводы

Проведенный цикл экспериментальных исследований по управлению излучением СОг-лазеров позволил обосновать возможность использования методов обращения волнового фронта при четырехволновом взаимодействии излучения в различных нелинейных средах, включая элегаз с изотопически замещенной серой и активную среду СОг-лазера В последнем случае экспериментально обоснована схема ЧВВ излучения СОг-лазера с петлей обратной связи Впервые в импульсно-периодическом режиме работы лазера экспериментально продемонстрирована возможность компенсации искажении лазерного пучка на всем лазерном оптическом тракте, охваченном петлей обратной связи с ОВФ-зеркалом, т е от выхода задающего генератора до выхода телескопа

На основе анализа ограничений традиционного метода ОВФ предложен и экспериментально подтвержден метод квази-ОВФ (аналог метода динамической юлограммы) излучения импульсно-периодических СОг-лазеров Продемонстрирована работа алгоритмов управления лазерным пучком на основе квази-ОВФ на базе СОг-лазера и телескопической системы типа ТЕНОКОМ с диаметром главного зеркала D = 400 мм В качестве голограммы-корректора использовалась кювета с элегазом 34SF6 В экспериментах диапазон компенсируемых аберраций составного главною зеркала телескопа достигал, yi ловых ± 80</, поршневых до 50 мкм При этом энергия в лазерном импульсе, доставляемом на удаленный объект, достигала ~ 1,5 Дж при начальном сигнале от нею ~ 20 мДж В ходе исследований выявлен ряд свойств, присущих схеме с голограммой-корректором влияние дифракционной эффективности голограммы на энергетические характеристики схемы, наличие спектральной селективности, динамические свойства голограх мы в течение импульса излучения Теоретически и экспериментально показано, что быстродействие такого корректора достигает 2-5 мкс, что позволяет компенсировать практически все аберрации волнового лазерного пучка, включая динамические аберрации, вызванные атмосферной турбулентностью

Предложенная СОг-лазерная система на основе метода квази-ОВФ с динамическои коррекцией внутри системных аберраций может рассматриваться как базовая для разработки адаптивных лазерных систем для запуска космических аппаратов с лазерными реактивными двигателями. В данной системе решен вопрос о достижении дифракционной расходимости лазерного пучка на выходе лазерной системы и засветки этим пучком удаленного объекта Однако эффективность доставки лазерной энергии к аппарату в эюм случае будет определяться также влиянием атмосферы на расходимость лазерного пучка

На основе анализа экспериментальных исследований по распространению лазерного излучения через атмосферу Земли обоснованы основные факторы, влияющие на эффективность доставки лазерной энергии к аппарату с лазерным двигателем на борту Показано, что возможность управления лазерным пучком в турбулентной атмосфере с целью доставки лазерной энергии к летательному аппарату существенным образом зависит от состояния турбулентности атмосферы и алгоритма управления лазерным пучком Так, в алгоритме на основе динамической голограммы регистрация углового распределения отраженного излучения определяется разрешением голограммы, а в алгоритме "яркий спекл" происходит сканирование пространства в плоскости аппарата и анализируется амплитуда отраженного излучения во времени с целью определения момента включения основного лазера В обоих случаях возникает проблема недокомпенсации турбулентных искажений лазерного пучка при доставке лазерной эггергии к аппарату

На наш взгляд, решение данной проблемы может быть найдено, если усовершенствовать предложенный метод квази-ОВФ, рассматривая его применительно к трассе распространения лазерного пучка в атмосфере Более того, предложенные принципы формирования обращенного излучения на основе использования голограммы-корректора и традиционного ОВФ-зеркала позволяют сформулировать общий алгоритм управления лазерным пучком, в основу которого может быть положен принцип эквивалентной замены объекта возмущений лазерного пучка на его юлографический аналог Последний позволяет проводить операцию формирования обращенного пучка в отсутствие самого объекта. Голограмма может быть записана с требуемой частотой повторения импульсов, с которой, например, следуют лазерные импульсы, или с частотой, соответствующей времени "замороженности" атмосферной турбулентности так, как это было предложено в [154] Применение голограммы-корректора для управления лазерным пучком и увеличения эффективности доставки лазерной энергии к космическим аппаратам с ЛРД подробно рассматривается в следующей главе.

ГЛАВА 6

ЛАЗЕРНЫЕ СИСТЕМЫ РЕАКТИВНОЙ ТЯГИ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ПОЛЕТОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

6.1. Введение

Необходимость получения информации о возможных искажениях лазерного пучка на трассе его распространения и организации процесса ОВФ существенно влияют на облик лазерной системы реактивной тяги при обеспечении полетов космических аппаратов Широкие возможности методов ОВФ для компенсации искажений лазерного пучка, его быстродействие позволяют проводить динамическую компенсацию практически всех аберраций, которые можно ожидать при использовании реальных ЛСРТ

При условии сохранения высокого качества ОВФ-зеркала и взаимности распространения сигнального (пробного) и обращенного пучков достигается полная компенсация неоднородностей трассы распространения и их влияния па эффективность доставки лазерной энергии к аппарату Однако введение угла упреждения в обращенный пучок, связанное с конечной скоростью распространения света и высокой скоростью движения космического аппарата, нарушает это условие [155]

Для решения проблемы точной доставки энергии излучения к космическим аппаратам через турбулентную атмосферу в настоящей главе рассматривается алгоритм, основанный на использовании опорного источника когерентного излучения, создаваемого в верхних слоях атмосферы Этот алгоритм является аналогом алгоритма "запись-считывание", но отличается от пего как по способу реализации процедуры "запись-считывание", так и по способу управления силовым лазерным пучком. Предлагаемый алгоритм во многом подобен алгоритму лазерных опорных звезд (или "искусственного опорного источника" [156]), однако отличается от него тем, что для формирования голограммы-корректора используются когерентные свойства сигнала вынужденного комбинационного рассеяния излучения опорного лазера в верхних слоях атмосферы. В данной главе на основе теоретического моделирования рассматриваются условия реализации этого алгоритма

В случае космического базирования лазерной системы реактивной тяги отпадает необходимость компенсировать неоднородности трассы распространения лазерного пучка Однако в этом случае возникают другие ограничения по дальности действия лазерной системы, связанные с большими скоростями движения космического аппарата Для межпланетных полетов в качестве перспективных рассматриваются ЛСРТ на основе лазеров с солнечной накачкой

6.2. Влияние турбулентности на доставку лазерной энергии к космическому аппарату с ЛРД

Для уточнения влияния эффекта пеизопланатизма [156] на точность доставки лазерной энергии рассмотрим космический аппарат типа LOTV при его полете с низких орбит на геостационарную Этот полет можно условно разделить на три последовательных стадии Первая стадия включает в себя движение аппарата на низких (порядка 300 км) орбитах, вторая - подъем аппарата на орбиту высотой до 5000 км, когда размер лазерного пучка в дифракционном приближении меньше или равен апертуре приемного коллектора аппарата LOTV. Третья стадия соответствует орбитам выше 5000 км, когда размер пучка даже в дифракционном приближении больше апертуры коллектора

При этом предполагается также, что апертура передающего объектива самой лазерной системы ограничена величиной 1 м, характерной для лазерных систем самолетного базирования. На низких орбитах кроме введения угла упреждения предполагается вводить расфокусировку в обращенный пучок с целью обеспечения наиболее равномерного заполнения приемного коллектора LOT V лазерным пучком [63]

Для оценки влияния атмосферной турбулентности па характеристики лазерного пучка было проведено численное моделирование его распространения через верхние слои атмосферы с использованием модели атмосферы и метода фазовых экранов, разработанных в [143, 144] Алгоритм управления лазерным пучком моделировался в виде трех последовательных операций.

-регистрации волнового фронта пробного излучения, пришедшею в апертуру передающего телескопа лазерной системы;

- формирования силового лазерного пучка е использованием идеального ОВФ-зеркала,

-поворота оси пучка на уюл упреждения и введение, если необходимо, в его волновой фронт дополнительной кривизны, обеспечивающей заполнение коллектора. В дальнейшем этот алгоритм называется алгоритмом прямою метода ОВФ. Для проведения численных расчетов была выбрана известная Колмогоровская модель атмосферной турбулентности Результаты расчетов для высоты орбиты аппарата 300 км представлены на рис. 6.1 и 62 Из рис 6 1 видно, что в апертуру приемного коллектора аппарата будет доставлено не менее 80 % начальной лазерной энер1 ии даже в худших турбулентных условиях. Уширение пучка за счет рыскания (уширение при "длительной экспозиции") составляет величину порядка 6х1,22ШХ В то время как уширение за счет мелкомасштабных аберраций (уширение при "мгновенной экспозиции") составляет

2,5x1,22X/D. При заполнении излучением коллектора радиусом 5 м рыскание увеличит радиус пучка до 7 м. Потери энергии без компенсации рыскания составят 50 %.

Расчеты показывают также, что влияние уширения на доставку энергии, связанного с расфокусировкой излучения, близко к величине влияния уширения, вызванного поворотом пучка на угол упреждения. Следует отметить спеклованность светового поля по апертуре приемного коллектора, что свидетельствует о том, что операция ОВФ в этом случае не обеспечивает полную компенсацию мелкомасштабных искажений лазерного пучка. И хотя они не сказываются на энергетических характеристиках доставленного излучения, возникает вопрос о фокусировке спеклованного лазерного пучка в рабочую зону лазерного двигателя.

А Л

80,7 % 5.27Е-02 f ' 9

86,5 % 5.75Е-02

85,7 % 6,49Е-02

Рис. 6.1. Худшие условия по атмосферной турбулентности. Выходная апертура 1 м на высоте 10 км, прием на высоте 300 км, угол упреждения 50 мкрад. Расфокусировка (кривизна поля) в плоскости передающего телескопа AR = - 33 км, круг, диаметром

Юм расположен в точке прицеливания. А - единичные реализации распределения интенсивности, В - процентное отношение энергии, попавшей в круг диаметром Юм, С - относительное значение интенсивности в максимуме

Рис. 6.2. Средние условия по атмосферной турбулентности. Выходная апертура 1 м на высоте 10 км, прием па высоте 300 км, угол упреждения 50 мкрад

Для орбит аппарата с высотой порядка 3000 км (рис. 6.3, 6.4) расчеты показывают, что на приемном коллекторе формируется пучок в виде одного-двух ярких спеклов, блуждающих случайным образом по апертуре приемного коллектора в диапазоне углов 10'6 рад. Размер спекла (а = (АХ)1/2 = 1,7 м) меньше дифракционного размера пучка (с/=2,44Ш£> = 7,3 м). Отметим, что это блуждание не является рысканием лазерного пучка как целого, а зависит от конкретной структуры атмосферной турбулентности, реализованной случайным образом от импульса к импульсу. Доля лазерной мощности, попадающей в приемный коллектор, сохраняется практически неизменной при блуждании спеклов по апертуре коллектора и составляет величину 38-45 % от начальной мощности лазера.

Худшие условия по атмосферной турбулентности

А 1 J 1 Ф # I 1 « 1 ( • ■ / s." '

В 38,496033 % 45,069374 % 45,049339 %

С 1,345171Е-02 2,331733Е-02 2,429388Е-02

Рис. 6.3 Выходная апертура 1 м на высоте 10 км, прием на высоте 3000 км, угол упреждения

40 мкрад

Средние условия по атмосферной турбулентности

А • 1 • 1 ЯШ • V . г*

В 81,573746% 84,572891 % 84,659645 %

С 4J88491E-02 5,360933Е-02 5,383868Е-02

Рис. 6.4. Выходная апертура 1 м на высоте 10 км, прием на высоте 3000 км, угол упреждения 40 мкрад

Для орбиты аппарата высотой около 30000 км (рис. 6.5, 6.6) можно считать, что волновой фронт лазерного пучка, перехватываемый коллектором, является плоским. Как видно из рис. 6.6, в худших турбулентных условиях смещение пучка по апертуре приемного коллектора составляет величину порядка 3х 10"7 рад. При этом доля доставленной лазерной энергии уменьшается с 6,2 % до 2,5 % (т.е. почти в 2,5 раза).

В табл. 6.1 приведены значения эффективности доставки лазерной энергии к аппарату LOTV, усредненные по отдельным реализациям численного моделирования прямого метода ОВФ для управления лазерным пучком, для трех значений высоты орбиты аппарата и двух условий состояния атмосферной турбулентности.

Худшие условия по атмосферной турбулентности

А — т •

В 2,486693 % 3,969683 % 4,770397 % с 2.578499Е-04 3.846689Е-04 4.240325Е-04

Рис. 6.5. Выходная апертура I м на высоте 10 км, прием на высоте 30000 км, угол упреждения

20 мкрад

Средние условия по атмосферной турбулентности.

I I

5,559045 %

5,976750 %

6,203288 %

5.265852Е-04

5,668281Е-04

5,777296Е-04

Рис. 6.6. Выходная апертура 1 м на высоте 10 км, прием на высоте 30000 км, угол упреждения

20 мкрад

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе проведено теоретическое и экспериментальное обоснование возможности создания адаптивных лазерных систем реактивной тяги, которые включают в себя такие важные компоненты и узлы, как

- универсальный лазерный реактивный двигатель, работающий как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах (т е. с использованием излучения непрерывных и импульсно-периодических лазеров);

-лазер (лазерный источник энергии) с формирующей оптической системой для передачи лазерной энергии к аппарату с ЛРД;

- система управления лазерным пучком, включая управление его волновым фронтом для компенсации искажений, вносимой трассой распространения излучения к аппарату с ЛРД; и, наконец,

- приемная оптическая система, расположенная на борту летательного аппарата вместе с ЛРД

Для обоснования возможности создания универсальных лазерных реактивных двигателей решены такие задачи, как определена эффективность взаимодействия лазерного излучения с газовыми, газокапельными и средами, а, также, с веществами СНО-химического состава Обоснован выбор топлива и экспериментально показана возможность получения высоких удельных характеристик тяги в лазерно-химических реактивных двигателях. Разработана конструкция аэрокосмического лазерного реактивного двигателя и в ходе демонстрационных экспериментов показана возможность обеспечения необходимых полетных характеристик макета аппарат с таким типом лазерного двигателя

Для обеспечения эффективной доставки лазерной энергии к аппарату с ЛРД рассмотрены вопросы прохождения лазерного излучения через атмосферу Земли, проведены экспериментальные исследования по отработке алгоритмов управления и наведения лазерного пучка с использованием методов ОВФ и динамической голографии в импульсном и в импульсно-периодическом режимах работы лазера. Рассмотрены схемы построения лазерных систем реактивной тяги космического базирования, определены возможности их применения для организации космических полетов аппаратов

Проведенные исследования позволяют определить основные направления развития разработки лазерных систем реактивнои тяги, а, также, прогнозировать развитие технологии лазерной тяги применительно к перспективным задачам освоения космического пространства, включая: а) межорбитальные полеты аппаратов, б) коррекцию орбиг автономных спутников и космических станций, в) стабилизацию пространственного положения и ориентация аппаратов и межпланетных станций при полетах в солнечной системе Разработанные методы построения лазерных систем реактивной тяги могут использоваться также в задачах г) обнаружения космического мусора и защиты космических станций от объектов этою мусора, д) выведения и ликвидации радиоактивных отходов атомной энергетики за пределами Земли и околоземного космического пространства

Разработанные в процессе выполнения исследований методы формирования и наведения лазерного пучка, эффективной транспортировки лазерной энергии через земную атмосферу могут быть использованы также в задачах запуска малоразмерных спутников на околоземные орбиты с использованием излучения импульсно-периодических лазеров, уничтожения космического мусора с использованием излучения импульсных лазеров наземного базирования и в других, аналогичных, применениях лазерного излучения

На основе проведенных исследований можно выделить следующие результаты, в которых заключается научная новизна работы

1 Разработана методика определения эффективности процессов взаимодействия лазерною импульса с газовыми и газокапельными средами на основе приближения теории локального взрыва и теневого метода регистрации плазмы На основе этой методики экспериментально показано, что эффективность преобразования энергии лазерною импульса в тепловую энергию газа не превышает 35 %

В рамках модели многократно ионизованной газовой плазмы проведена оценка эффективности вклада лазерной энергии в плазму оптического пробоя в зависимости о г электронной температуры (концентрации) плазмы в диапазоне изменения интенсивностей лазерного излучения /= (1011—1014) Вт/см2 Величина удельного энерговклада составила 300-500 Дж/см3 в диапазоне давлений газа 0,3-1 атм, при понижении давления до 0,1 атм она уменьшалась вдвое На основе этой модели показано также, что повышение эффективности вклада энергии до 50 % возможно лишь при повышении температуры плазмы до 40-60 эВ.

2 Проведены экспериментальные исследования по взаимодействию лазерного излучения двух длин волн (Л. = 10,6 мкм и ?i=l,06 мкм) с веществами СНО-состава (твердыми и жидкими) Предложены физические модели формирования тяги в лазерно-химических реактивных двигателях На основе этих моделей показано, что увеличение импульса реактивной отдачи зависит как от состава вещества, так и от характеристик лазерного импульса, а именно пропорционально величине 1 + (В/А х0х(Д<^г^) где / интенсивность лазерного излучения, X - длина волны излучения, х - длительность лазерного импульса, коэффициенты А и В зависят от состава рабочего вещества.

3. На основе анализа процессов формирования лазерной тяги предложена модель аэрокосмического лазерного реактивного двигателя для полетов аппаратов в атмосфере и в космических условиях с использованием излучения как непрерывных, так и имггульсно-периодических лазеров В основу АКЛРД положен принцип конструктивного и функционального разделения основных узлов - оптического концентратора лазерного пучка и сопла реактивного двигателя Схема построения ЛСРТ с аэрокосмическим лазерным реактивным двигателем позволяет формировать тягу независимо от взаимной ориентации летательного аппарата и источника лазерной энергии и обеспечивать возможность эффективного маневрирования аппарата на космической орбите Для увеличения эффективности работы лазерного двигателя с непрерывным лазерным излучением в АКЛРД обеспечивается стабилизация пространственного положения и характеристик непрерывного оптическою разряда за счет поперечной продувки зоны взаимодействия лазерного излучения и плазмы оптического разряда

На основе демонстрационных экспериментов с использованием СОг-лазеров и моделей двигателя показана универсальность предложенной концепции АКЛРД как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах работы лазера

В импульсно-периодическом режиме работы лазера проведены полетные испытания модели АКЛРД В экспериментах использовался электроионизационный СОг-лазер с энергией в импульсе до 130 Дж, частотой повторения импульсов 50 Гц и средней мощностью излучения -6-6,5 кВт Полет осуществлялся навстречу лазерному пучку по двум параллельным проволокам, натянутым от стартовой площадки к узлу вывода излучения из лазера Общая масса каретки и модели двигателя составила 0,15 кг В качестве рабочего вещества использовался Делрин (полиформальдегид)

Исследуемая мидель АКЛРД показала следующие полетные характеристики

- максимальная скорость полета модепи 3-4 м/с,

- максимальное ускорение 0,4-0,5 g,

- максимальный удечьный импульс реактивной отдачи 2,5* I04 Н/Вт,

- максимальная развиваемая тяга 1,3-1,5 11

В экспериментах с использованием газодинамического СОг-лазера с выходной мощностью излучения до 20 кВт основное внимание было уделено определению оптимального расхода воздуха в области фокусировки лазерного излучения, который обеспечивал поперечную продувку области взаимодействия лазерного излучения с рабочим веществом Максимальная тяга, развиваемая макетом двигателя, составила величину ~ 2,0 Н, которая была получена при мощности излучения 10 кВт и расходе воздуха 0,2-0,4 г/с, те Ст = 10"4 Н/Вт. Дальнейшее увеличение расхода воздуха приводило к уменьшению тяги

4 Проведен цикл экспериментальных исследований по управлению излучением импульсно-периодических СОг-лазеров с использованием методов обращения волнового фронта при четырехволновом взаимодействии излучения в различных нелинейных средах (элетз, активная среда лазерного усилителя), включая схемы ЧВВ с петлей обратной связи Впервые в импульсно-периодическом режиме работы лазера экспериментально продемонстрирована возможность компенсации искажений лазерного пучка на всем лазерном оптическом тракте, охваченном ОВФ-зеркалом, те от выхода задающего генератора до выхода телескопа На основе анализа ограничений традиционного метода ОВФ предложен и экспериментально подтвержден метод квази-ОВФ (анало1 метода динамической голограммы) излучения импульсно-периодических СОг-лазеров В экспериментах диапазон компенсируемых аберраций составного главного зеркала телескопа достигал угловых ± 89д, поршневых до 50 мкм. При этом энергия на объекте достигала ~1,5 Дж при начальном сигнале от него ~20 мДж

Продемонстрирована работа алгоритмов управления лазерным пучком на основе квази-ОВФ на базе СОг-лазера и системы ТЕНОКОМ с размером главного зеркала D - 400 мм В качестве голограммы-корректора использовалась кювета с элегазом 34SF6 В ходе исследований выявлен ряд свойств, присущих схеме с голограммой-корректором влияние дифракционной эффективности голограммы на энергетические характеристики схемы, наличие спектральной селективности, динамические свойства голограммы в течение импульса излучения. Теоретически и экспериментально показано, что быстродействие такого корректора достигает 2-5 мкс, что позволяет компенсировать практически все аберрации волнового лазерного пучка, включая динамические аберрации, вызванные атмосферной турбулентностью

Предложенная СОг-лазерная система на основе метода квази-ОВФ с динамической коррекцией внутри системных аберраций может рассматриваться как базовая для разработки адаптивных лазерных систем для запуска космических аппаратов с лазерными реактивными двигателями В данной системе решен вопрос о достижении дифракционной расходимости лазерного пучка па выходе лазерной системы и засветки этим пучком удаленного объекта Однако эффективность доставки лазерной энергии к аппарату в этом случае будет определяться также влиянием атмосферы на расходимость лазерного пучка

5 На основе анализа экспериментальных исследований по распространению лазерного излучения через атмосферу Земли обоснованы основные факторы, влияющие на эффективность доставки лазерной энергии к космическому аппарату с лазерным двигателем на борту. Показано, что необходимость введения угла упреждения в этом случае существенно влияет на эффективность доставки излучения в зависимости от высоты аппарата, самолета-носителя и уровня турбулентности.

С использованием численного моделирования показано, что применение традиционных методов ОВФ для доставки энергии к аппарату ограничено и зависит от уровня атмосферной турбулентности и от расположения лазерного источника энергии (наземное или воздушное базирование). Предложен алгоритм, основанный на использовании источника когерентного оптическою излучения, создаваемого в атмосфере специальным опорным лазером, для компенсации аберраций лазерного пучка, возникающих при ею распространении к аппарату в направлении упреждения В качестве такого источника излучения предлагается использовать эффект вынужденного комбинационного рассеяния излучения в верхних слоях (на уровне 30 км) атмосферы

Поэтапное численное моделирование алгоритма опорного источника показывает, чю основной вклад в недокомпенсацию атмосферных искажений вносит нестабильность положения опорного источника относительно оси излучения силовог о лазера, направляемого в точку упреждения, а также сферический неизопланатизм, возникающий при перефокусировке "обращенного" пучка в плоскость приемной апертуры В дальнейшем для адаптации алгоритма опорного источника к сложным турбулентным условиям при различной высоте расположения лазерного источника предлагается использовать несколько опорных источников излучения, расположенных в верхних слоях атмосферы в пределах апертуры силового пучка

В качестве перспективною варианта предложено использовать лазсрггуго систему реактивной тяг и на основе разработанных универсальных лазерных реактивных двигателей (АКЛРД) в качестве корректирующих двигательных установок при полетах экспедиций на Марс В случае подготовки экспедиций на эту планету потребуются крупногабаритные космические комплексы, способные на автономные полеты в течение достаточно продолжительного времени (ггесколько лет) Учитывая достаточно большие габариты таких аппаратов, а по оценкам размеры солнечных батарей, используемых для энергетического питания космического комплекса, будут достигать ггесколько сотен метров (до километра), возникает необходимость в разработке эффективных систем корректировки и стабилизации полета такого комплекса.

Полученные результаты в целом ггозволяют сделать вывод о том, что диссертационная работа посвящена актуальной проблеме разработки адаптивных лазерных систем реактивной тяги и созданию новых энергетически эффективных транспортных средств Работа содержит научно обоснованные технические решения как в части подготовки и проведения экспериментальных исследований по формированию лазерной тяги и управления лазерным пучком, так и в части разработки моделей лазерных реактивных двигателей и схем построения лазерных систем реактивной тяги в целом.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Резунков, Юрий Александрович, 2006 год

1. A Kantrowitz Propulsion to orbit by ground-based lasers Astronautics & Aeronautics, Vol.10, №5, 1972, pp 74-76.

2. Leik N Myrabo and Dean Ing The future of flight A Bean Book, NY, 1985,285 p.

3. Claude R Phipps Will your children ride a laser beam into orbit9 Would you want them to? Beamed Energy Propulsion, A1P Conference Proceedings, Vol. 766, 2004, pp 11-22

4. Peter E Nebolsine, Anthony N Pirri Laser propulsion the Early Years Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol 664, 2003, pp 11-21

5. Jordin T Kare Laser Launch The second wave. Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol. 664,2003, pp. 22-36.

6. John D G Rather. Ground to space laser power beaming mission, technologies, and economic advantages Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol 664, 2003,pp 37-48

7. Lee W Jones A brief history of laser propulsion at the Marshall Space Flight Center. Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol. 664,2003, pp 61-78.

8. Leik. N Myrabo Brief history of the Lightcraft Technology Demonstrator (LID) project Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol 664, 2003, pp 49-60.

9. Masayuki Nnno, Masakatsu Nakano, Mitsurur Ohnishi, Katsuto Kisara, and et al LE-NE Г and multi-purpose laser propulsion system AIAA Paper, No. 2176, 2002,4 pp

10. Jordin T Kare Vehicle and system concepts for laser orbital maneuvering and interplanetary propulsion Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol 664, 2003, pp 662-673.

11. Sadao Nakai Progress of power lasers and its application to space Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol. 702, 2003, pp 3-22.

12. ЮИ Лобаповский Концепция перспективной аэрокосмической транспортной системы. Препринт ЦАГИ, № 95, 1994, 32 стр13 10 И Лобановский Цена космоса: сколько стоит выход на орбиту9 2003 http//www synerjetics ru/

13. Claude R Phipps, James P Reilly, Jonathan W Campbell Optimum parameters for laser launching objects into low Earth orbit Laser and lower Beams Vol.18, 2000, pp 661-695

14. В А Данилычев, ВД Зворыкин. Экспериментальное исследование радиациопно-изодинамических процессов, развивающихся под действием мощных лазерных импульсов Груды ФИАН, т. 142, 1983, стр. 117-171.

15. ФВ Бункин, AM Прохоров Использование лазерного источника энергии для создания реактивной тяги Успех физических наук, т. 119, вып 3, 1976, стр 425-446

16. Агеев В П, Барчуков А И, и dp Лазерный воздушно-реактивный двигатель Квантовая электроника, 1977, т 4, № 12, стр. 2501 -2513

17. Лиуконен РА Эффективность преобразования энергии излучения в механический импульс в реактивном лазерном движителе Письма в ЖТФ, 1992, т 18, вып.7, стр 7679.

18. Takashi Yabe, Ryou Nakagawa, Masashi Yamaguchi, and et al Simulation and Experiments on Laser Propulsion by Water Cannon Target. Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings Vol 664,2002, pp. 185-193.

19. Simons G A , Pirri A N. The fluid mechanics of pulsed laser propulsion AIAA Journal, Vol 18, No 6, 1977, pp 835 842 (Ракетная техника и космонавтика, т 15,1977, № 6)

20. Leik М Myrabo, Donald G Mess it, Franklin В Mead, Jr. Ground and flight tests of a laser propelled vehicle. AIAA Paper, No 98-1001, 1998.

21. Лиуконен PA, AM Трофименко Сила реактивной тяги в лазерном движителе Письма в ЖТФ, 1992, т. 18, вып 7, стр 81-85.

22. WO Schall, WL Bohn, H-A Eckel, W Mayerhofer, and et al Lightcraft Experiments in Germany. High-Power Laser Ablation 111, Proceedings of SPIE, Vol 4065, 2000, pp. 472481.

23. Г А Аскарьян, EM Мороз Давление при испарении вещества в луче радиации ЖЭТФ, письма в редакцию, т.43, № 12, 1962, стр. 2319-2321.

24. ГА Аскарьян, БМ Манзон Лазерное ускорение макрочастиц для подпитки термоядерных реакторов дейтериевым топливом Физика плазмы, т 6, выи 1, 1980, стр.59-68

25. ГА Аскарьян, БМ Манзон. Исследование импульса отдачи и светореактивно1 о ускорения при воздействии лазерного излучения различной длительности Применение бегущей фокусировки при ускорении Физика плазмы, т. 7, № 2, 1981, cip 255-266.

26. Claude R Phipps, Daniel В Seibert, Robert Rouse et al Very High Coupling Coefficient at Low Laser Fluence with a Structured Target High-Power Laser Ablation 111, Proceedings of SPIE, Vol 4065, 2000, pp 931-938

27. R Fabbro, J Fournier, P Ballard et al Physical Study of Laser-Produced Plasma in Confined Geometry. Journal of Applied Physics. Vol. 68, No 2, 1990, pp 775-784

28. Takashi Yabe, Claude R Phipps, Keuchi Aoki et al Laser-Driven Vehicles from Inner-Space to Outer- Space. High-Power Laser Ablation, Proceedings of SPIE Vol. 4760, 2002, pp 1-12

29. Claude R Phipps, TP Turner, R F Harrison et al Impulse coupling to targets in vacuum by KrF, I IF, and CO2 single-pulse lasers Journal of Applied Physics Vol. 64 No 3, 1988, pp 1083-1096.

30. Nino Masayuki, Kmetik Wiliam, Kumagai Tatsuo et al Impulse Generated from Laser Targets High-Power Laser Ablation III, Proceedings of SPIE. Vol 3885, 2000, pp 370-377

31. А А Мак, H А Соловьев Введение в физику высокотемпературной лазерной плазмы Ленинград, Издательство Ленинградского Университета, 1991, 151 сгр

32. MS Thompson, К A Herren, J Lin, and А V Pakhomov Effects of time separation on double-pulsed laser ablation of graphite. Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol 664,2003, pp 206-213

33. A V Pakhomov, MS Thompson, Don A Gregory. Ablative laser propulsion1 a study of specific impulse, thrust and efficiency Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol. 664,2002, pp 194-205.

34. A V Pakhomov, T Cohen, Jun Lin Ablative laser propulsion an update Part 1 Beamed Energy Propulsion, AIP Conference proceedings, Vol 702, 2003, pp 166-177.

35. A V Pakhomov, T Cohen, Jun Lin. Ablative laser propulsion an update. Part 2 Beamed Energy Propulsion, AIP Conference proceedings, Vol. 702, 2003, pp 178-189.

36. Jordin T Kare. Laser Launch The Second Wave. Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings Vol 664,2002, pp.22-23.

37. John L Remo and Peter Hammerlmg, Experimental and Computational Results for 1054 nm Laser Induced Shock Effects in Confined Meteorite and Metallic Targets High-Power Laser Ablation III, Proceedings of SPIE, Vol. 4065, 2000, pp 635-643

38. К С Гуськов, С Ю Гуськов. Эффективность абляционного нагружения и предельная глубина разрушения материала под действием мощного лазерною импульса Квантовая электроника, т. 31, № 4, 2001, стр. 305-310.

39. WO Schall, H-A Eckel, W Mayerhofer and et al. Comparative lightcraft impulse measurements High-Power Laser Ablation, Vol. 4760, 2002

40. ЮС Протасов, ЮЮ Протасов Исследование и разработка космических лазерных микродвигателей 4.1 О тягово-энергетических характеристиках лазерных двигателей эрозионного типа Известия вузов, Машиностроение, № 5, 2002, стр 35-40

41. Ю С Протасов, Ю Ю Протасов. Исследование и разработка космических лазерных микродвигателей ЧIII Об импульсно-периодическом режиме работы лазерныхмикродвигателей эрозионного типа Известия вузов, Машиностроение, № 8, 2002, стр 29-33

42. С R Phipps, G Albert, Н Fiedman, and et al Clearing of near-Earth space debris using 20 kW, 530 nm, Earth-based, repetitively pulsed laser. Laser and Particle Beams. Vol 14, No 1,1996, pp 1-44

43. JIM Кузнецов, В И Ярыгин Лазерно-реакгивный метод очистки космического пространства от малоразмерною мусора Квантовая электроника, т 21, № 6, 1994, стр 600-602.

44. IМ Belousova, VA Grigoriev, OB Danilov, and et al On the effective transportation of laser radiation through the atmosphere Proceedings of SPIE, Vol 2771, 1995, pp 252-262

45. NG Basov, EM Zemskov, RI Il'kaev, et al Laser system for observation and removal of space debris Proceedings of SPIE, Vol. 3574, 1998, pgs 437-439.

46. ЛИ Кузнецов, ВЮ Савичев, НН Тихонов Лазерно-реактивная защита космических аппаратов от малоразмерного мусора Квантовая электроника, т. 25, № 4, 1998, стр 372-376

47. ЛИ Кузнецов Импульс отдачи на твердую поверхность в режиме развитого лазерно1 о испарения. Квантовая электроника, т 20, № 12, 1993, стр 1191-1195

48. VD Bulaev, VS Gusev, IP Zhigan and et al The experimental laser facility based on the high-power repetitively-pulsed E-beam sustained CO2 laser Beamed Energy Propulsion, Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol 766, 2004, pp 361-372

49. Jordin T Kare Vehicle and system concepts for laser orbital maneuvering and interplanetary propulsion Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol 664, 2002, pp 662-673

50. К W Billman, В A Hjrwitz, P L Shattuck Airborne laser system Common Path/Common mode design. Proceedings of SPIE Vol 3706, 1999, pp 196-205

51. Vladimir Sherstobitov, Aleksey A Leihchev, Leonid N Soms Nonlinear optics techniques of laser beam control for laser propulsion application. Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol. 664, 2002, pp. 620-633

52. NA Romanov, A Yu Rodionov, VE Sherstobitov, VE Semenov Optical problems of laser radiation transport in the LOTV concept. Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol. 702, 2003, pp. 310-321

53. Aviad Bromtein. Laser Propulsion System for Space Vehicles Journal of Propulsion and Power, Vol. No. 1998, pp 261-268.

54. JT Kare. Executive summary of the SDIO/DAPRA Workshop on Laser Propulsion, Proceedings of LLNL, November 1986, CONF-860778

55. LeikN Myrabo, Donald G Messit, Franklin В Mead, Jr. AIAA Paper No 98-1001, 1998

56. Jacques С Richard, Leik N Myrabo, Analysis of laser-generated impulse in an airbreathing pulsed detonation engine Part 1. Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol. 766, 2004, pp. 265-278.

57. Jacques С Richard, Leik N Myrabo. Analysis of laser-generated impulse in an airbreathing pulsed detonation engine: Part 2 Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol 766, 2004, pp 279-291.

58. MA Libeau, LN Myrabo, M Filippelli, J Melnerney Combined theoretical and experimental flight dynamics investigations of a laser-propelled vehicle Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol. 664, 2002, pp. 125-137.

59. V Hasson, FB Mead, Jr, С W Larson, HP Chou. Launching of micro-satellites using ground-based high-power pulsed lasers Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol 766, 2004, pp 32-45.

60. P Garrison, G FStoky Space rocket engines of the future Journal of Propulsion and Power No 6, 1988, pp. 520-525.

61. Yu Rezunkov. Laser propulsion for LOTV Space Missions. Beamed Energy Propulsion, A IP Conference Proceedings Vol 702,2003, pp. 228-241.

62. Yu Rezunkov, A V Pakhomov. Perspective in-space laser propulsion demonstration mission. Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings Vol 702, 2003, pp 205-215

63. Next generation of Space Telescopes Web-site: httpWngst. gsfc. nasa gov .

64. Титов Г.С., Иванов В A, Горьков В Jl. Межорбитальные и шкальные маневры космических аппаратов М , Машиностроение, 1982, 245 стр.

65. М Борн, Э Вольф. Основы оптики «Наука», М , 1970, 850 стр.

66. Бурдаков В П., Зигель Ф Ю Физические основы космонавтики М , Атомиздат, 1975, 231 стр

67. Зорин Э Ф, Далабаев П Б, Работько С Н Численно-аналитическая методика оперативною определения параметров двухимпульсной коррекции орбит КА, близких к круговым. ЦНИИ Министерства обороны РФ, 2001, 120 стр.

68. Химическая энциклопедия. Москва, Советская энциклопедия, 1988

69. Rezunkov Yu А , Ageichik А А, Golovachov Yu Р, Kurakin Yu А , Stepanov VV, Schmidt A A Laser propulsion at ambient vacuum conditions. The review of laser engineering (Japan), Vol.29, No.4,2001, pp 269 273

70. Зельдович Я Б, Райзер Ю П Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений М , Физматгиз, 1963, 800 стр.

71. Райзер 10 П. Лазерная искра и распространение разрядов М Наука, 1974, 350 стр

72. Лютер-Девис, У Г Гамалий, Янжи Ванг, А В Роде, ВТ Тихончук Вещество в сверхсильном лазерном поле. Квантовая электроника, т 19, № 4, 1992, стр 317-359

73. Kronin ON. Modern physical principles of laser ablation High-Power Laser Ablation 11, Proceedings of SPIE, Vol 4065, 2000, pp 6-16

74. Zvorykm V D Comparative analysis of gasdynamic regimes of high-power UV and IR gas lasers interactions with solids in atmosphere High-Power Laser Ablation II, Proceedings of SPIE, Vol 4065,2000, pp 128-139

75. Yu P Golovachov, Yu A Kurakin, Yu A Rezunkov, A A Schmidt, V V Stepanov Numerical analysis of gas-dynamic aspects of laser propulsion Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol. 702,2003, pp. 149-159.

76. Wang T-S, Cheng Y-S, Liu J, Myrabo LN, Mead FВ Jr Performance modeling of an experimental laser propelled lightcraft. AIAA Paper 2000, No 2347, 12 p

77. Ю ПГочовачев, E А Ноткина, А В Чижов, А А Шмидт Расчет ударпо-волновых течений со свободными поверхностями Журнал вычислительной математики и математической физики, т. 41, № 1, 2001, стр. 157.

78. Тарнавский ГЛ, Шпак СИ. Эффективный показатель адиабаты в задачах гипер звукового обтекания тел реальным газом Теплофизика и аэромеханика, т 8,№ 1, 2001, стр 41-58.

79. Крайко А Н Аналитическое представление термодинамических функций воздуха Инженерный журнал, т IV, вып. 3, 1964, стр. 548 550.

80. Chylek Р, Jarzembsh MA, et al Pressure dependence of the laser-induced breakdown thresholds of gases and droplets Applied Optics Vol 29, No 15, 1990, pp 2303-2306

81. ЛМ Биберман, ГЭ Норман Непрерывные спектры атомарных газов и плазмы Успехи физических наук, т 91, вып 2, 1967, стр. 193-245.

82. ВФ Комаров, В А Шандаков. Твердые топлива, их особенности и область применения. Физика горения и взрыва, т 35, № 2, 1999, стр 30-34

83. J1.T Еременко, Д А. Нестеренко. Химия детонации Генерация детонационной энергии взрывчатыми веществами различного атомного состава Черноголовка, 1992, 28 стр

84. С Wiliam Larson, Franklin В Mead Jr, and Sean D Kneeht Laser Propulsion and the constant Momentum Mission Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol. 702,2003, pp 216-227.

85. Willy L Bohn, Wolfgaang О Schall. Laser propulsion activities in Germany Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol 664, 2002, pp 79-91

86. Грасси, Дж Скотт. Деструкция и стабилизация полимеров М., Мир, 1988,446 стр.

87. М Асеева, Е.Е. Заиков Горение полимерных материалов М , Наука, 1981, 280 стр

88. У Гаррисон, Дж Ф Стоки Двигатели космической техники будущего. Аэрокосмическая техника, т 7, № 5, 1989, стр 203-211

89. Дж Глемб, X Криер. Принципы устройства и современное состояние лазерных ракетных двигателей Аэрокосмическая техника, т 3, № 1, 1985, стр 119-132.

90. А Лиуконен, А М Трофименко Исследование сильг реактивной тяги в испарительном режиме лазерного воздействия на мишень Тезисы доклада 8 Всесоюзная конференция по взаимодействию излучения с веществом Ленинград, 1990.

91. Wiliam Larson, Franklin В Mead Energy conversion in laser propalsion III Beamed Energy Propulsion, AIP Conference proceedings, Vol 664, 2002, pp 170-181

92. К Toyoda, К Komurasaki and Y Arakawa. An Experimental Research on a CW CO2 Laser 1 hruster. 26-th 1EPC, Octl7-21, 1999, Kitakyushu, Japan

93. P Molina-Morales, К Toyoda et al CFD Simulation of a 2-kW Class Laser Thruster, 38th Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, AIAA2001-0650, Jan 10-13, 2001, Reno, Nevada

94. A Ageichik, MS Egorov, YuA Rezunkov and et al Model tests of Aerospace Laser Propulsion Engine. Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings Vol 766, 2004, pp 183-192.

95. А А Агейчик, M С Егоров, Ю А Резунков, A JI Сафронов, В В Степанов Аэрокосмический лазерный реактивный двигатель. Патент № 2266420 от 08 октября 2003.

96. ЮА Резунков, ВС Сиразетдипов, АД Стариков, А В Чарухчев Моделирование высокоэпергетических физических процессов с использованием многоцелевых лазерных комплексов Оптический журнал, №1, 1994, стр. 84-94

97. ЮП Райзер Основы современной физики газоразрядных процессов М , Наука, 1980, 415 стр

98. Michael С Fowler, David С Smith С02 coupling material USA Patent # 4,426,843 of Jan 24,1984

99. Г И Козлов. Письма в ЖЭТФ, т.4, №10, 1978, стр 586-588.

100. НА Генералов, AM Захаров, ВД Косынкин, МЮ Якимов. Устойчивость непрерывного оптического разряда в потоке атмосферного воздуха. Физика горения и взрывы Т.22, №2, 1986, стр. 91-93.

101. ЭБ Кулумбаев, ВМ Лелевкин. Численный анализ характеристик непрерывного оптического разряда в воздухе. Физика плазмы, т. 27, № 26 стр. 12-15.

102. V S Rachuk, V Yu Guterman, V Ivanov, S G Rebrov, N Golikov, N В Ponomarev, Yu A Rezunkov Experimental Investigations of Laser Propulsion by Using Gas-Dynamic Laser Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings. Vol 830,2005, pp 48-57

103. Г.Н. Абрамович Прикладная газовая динамика, М , 1976, 888 стр.

104. В И Копав, А С Силенок Исследование импульсных оптических разрядов в режимах с боковым выталкиванием. Физика плазмы, т .11, № 5, 1985, стр 600-609.

105. В Я. Зельдович, Н Ф Пилипецкий, В В Шкунов Обращение вочнового фронта М, Наука, 1985, 250 стр

106. МА Воронцов, В И. Шмальгаузен Принципы адаптивной оптики М, Наука, 1985, 335 стр

107. Ageichik А А , Dimakov S А , Gorjachkin D А , and et al Phase conjugation in a high-power E-beam-sustained C02 laser Proceedings of SPIE, Vol 1841,1992, pp 181-189

108. А А Агейчик, Ю А Резунков, В В Степанов Исследование инерционности тепловых динамических голограмм в 34SF6 при четырехволновом взаимодействии излучения импульсного СОг-лазера Квантовая электроника Том 20, №1, 1993, стр 84-88

109. Н В Каранаухов, ЮА Резунков, В В Степанов Мелкомасштабные неоднородности плотности при параметрическом взаимодействии излучения с газовыми средами Квантовая электроника, т 16, № 9, 1989, стр 1931-1936

110. Андреев РБ , Волосов ВД Иртуганов В М u dp ОВФ-коррекция искажений в формирующем телескопе с дифракционным оптическим элементом. Квантовая электроника т 18, № 6,1991, стр 762-767

111. Вастьев М В, Венедиктов В Ю, Лещев А А Компенсация аберраций наблюдательной системы с использованием обращения волновою фронта Известия АН СССР, Серия физическая, т.55, № 2, 1991, стр. 260-266.

112. Багио И Дж, Фечдман БДж, Фишер Р А Эффективное обращение ВФ в i ермании и в инвертированном углекислом газе (обзор) Квантовая электроника, т 6, № 11, 1979, стр 2318-2325.

113. Галушкин МГ, J1B Ковальчук, АЮ Родионов, AM Серегин, IIД Устинов, НВ Чебуркин. Самовоздействие излучения в резонаторе СОг-лазера Квантовая электроника, т. 12, № 4,1985, стр 868-871.

114. С А Димаков, JIB Ковачьчук, А Г Пельменев, ВФ Петров, А 10 Родионов, и др. Влияние тепловой нелинейности на динамику излучения электроионизационною СОг-лазера с неустойчивым резонатором. Квантовая электроника т 14, № 3, 1987, стр 466476.

115. Бельдюгин ИМ, Б Я Зельдович, MB Золотарев, В В Шкунов Лазеры с обращающими волновой фронт зеркалами Квантовая электроника, т. 12, № 12, 1985, стр 2394-2421.

116. Бечьдюгин ИМ, Золотарев MB, Степанов А А идр Эффективность кольцевых схем самоОВФ излучения на ВЧВ в средах с тепловой нелинейностью. Квантовая электроника, т 16, №4,1989, стр 771-777.

117. Бетин А А, Русое НЮ Структура мод генерации нри четырехволновом взаимодействии с обратной связью Квантовая электроника, т 15, № 5, 1988, стр 10211031.

118. Бетин АА, Митропольский О В Генерация излучения при четырехволновом взаимодействии в схеме с обратной связью в диапазоне Х=10 мкм Квантовая электроника, т.14, № 5,1987, стр 1002-1008

119. Павловский А И, Боровков В В, Корнилов В Г и др Экспериментальное исследование теплового самовоздействия излучения электроионизационного СОг-лазера в системе задающий генератор-усилитель Квантовая электроника, т. 16, № 8, 1989, стр 15511556.

120. Блинов НА, ВН Золотков, АЮ Лезин. Тепловое самовоздействие электромагнитного излучения в среде с перегревной неустойчивостью Квантовая электроника, т. 14, № 12,1987, стр. 2540-2542.

121. Гачушкин М Г, Земское Е М, Клушин ВН и др. ФИАН, препринт № 191, М , 1987.

122. Агейчик А А, Резунков ЮА, Степанов В В Исследование инерционности тепловых динамических голограмм в 34Sb"6 при четырехволновом взаимодействии излучения импульсного СОг-лазера Квантовая электроника, т 20, № 1, 1993, стр 84-88

123. Л Г. Лойцянский Механика жидкости и газа. Л , Наука, 1972, 800 стр

124. А А Агейчик, О Г Котяев, ЮА Резунков, В В Степанов, АЛ Сафронов ОВФ на основе эффекта самовоздействия излучения в активной среде СОг лазера Оптический журнал, том 64, № 6, 1997, стр 28-37.

125. Ageichik А А , Dimakov SA , Gorjachkin DA , et al Phase conjugation in a high-power E-beam-sustained СОг-laser active medium Proceedings of SPIE Vol 1841, 1992, pp 181-189

126. ЮН Денисюк, CH Соскин Голографическая коррекция деформационных аберрации главного зеркала телескопа. Оптика и спектроскопия, т.31, 1971, стр. 992-999

127. Ageichik A A, Dimakov SA, Kotyaev OG, and et al The use of dynamic holography technique for corrections of aberrations in telescopes Proceedings of SPIE, 1995, Vol 2771, pp 156-163

128. А А Агейчик, ЮА Резунков, В В Степанов Способ обращения волнового фронта излучения, устройство для его осуществления и система направления лазерного излучения на мишень Патент Российской Федерации № 2112265 от 26 июля 1996 г.

129. АС Башкин, ВН Безноздрев, НА Пирогов. Об эффективности прохождения излучения различных лазеров через приземную турбулентную атмосферу. Квантовая электроника, т 33, № 1,2003, стр 31-36

130. ВМ Осипов, И А Попов, ЮА Резунков. Особенности транспортировки излучения импульсно-периодического СОг-лазера через атмосферу Оптика атмосферы и океана Гом 13, №5, 2000, стр 437-446

131. В Л Окулов, ЮА Резунков, ИВ Сидоровский, АН Старченко Особенности аэрозольного рассеяния излучения импульсно-периодического СОг-лазера в атмосфере. Оптический журнал. Т 66, № 11, 1999, стр 33-38

132. Vorob'ev V V Thermal blooming of laser beams in atmosphere. Progress in Quantum Electronics, 1991, Vol 15, No 1/2, pp 1-152.

133. Татарский В И Распространение волн в турбулентной атмосфере М , «Наука», 1967, 548 стр

134. Осипов ВМ, Борисова НФ Ослабление УФ-радиации на атмосферных трассах. Оптика атмосферы и океана, т.11, №5, 1998, стр 440-444.

135. В В Воробьев, ВМ Осипов, ЮА Резунков Оценки влияния средней атмосферы на прохождение мощного лазерного пучка. II. Искажения пучков, обусловленные изотропными и слоистыми неоднородностями Оптика атмосферы и океана, т 16, № 8,2003,стр 695-703

136. Шереметьева ТА , Фичиппов Г И Метод моделирования случайных возмущений волнового фронта с широким диапазоном масштабов флуктуаций Оптика атмосферы и океана Том 13, N5,2000, стр 529-533.

137. Лукин В.П. Атмосферная адаптивная оптика Н , Наука, 1986, 248 стр

138. А А Мак, BE Шерстобитов, В И Купрешок, А А Лещев, ЛН Соме Современные оптические технологии в задачах передачи лазерной энергии на космические расстояния. Оптический журнал, т. 65, №12,1998, стр 52-61.

139. В П Лукин. Возможности нацеливания оптических пучков через турбулентную атмосферу. Оптика атмосферы и океана, том 18, № 1-2, 2005, стр. 75-85.

140. ФП Барышников. Передача лазерной энергии через турбулентную атмосферу на удаленный движущийся объект ЖГФ, том 64, в 7, 1994, стр 168-180

141. Hans Bruesselbach, D Cm Jones, David A Rockwell and et al Real-time atmospheric compensation by stimulated Bnllouin-scattering phase conjugation Journal of Optical Society of America, В Vol 12, No 8, 1995, pp. 1434-1447

142. Sherstobitov V E, Kuprenyuk VI, Goryachhn DA, and et al. Experimental verification of a bright-speckle algorithm of compensation for turbulent wandering of a repetitively-pulsed C02 laser beam Proceedings of SPIE, 1999, Vol 3647

143. David L Fried Anisoplanatism in adaptive optics J.Opt Soc Am Vol 72, No 1 1982, pp 52-61

144. ВП Лукин. Бистатические и гибридные схемы формирования лазерных опорных звезд Оптика атмосферы и океана, т. 14, № 5,2001, стр 439-446 .

145. VE Sherstobitov, N A Kaliteevsky, VI Kuprenjuk, and et al On a possibility of laser beam control in LOTV mission by means of nonlinear and coherent optics techniques Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol. 702, 2003, pp 296-309.

146. NA Romanov, A Yu Rodionov, VE Sherstobitov, VE Semenov Optical problems of laser radiation transport in the LOTV concept Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol. 702,2003, pp. 310-321.

147. ВС Авербах, А И Макаров, В И Таланов Вынужденное молекулярное рассеяние света в газах при различных давлениях. Квантовая электроника, 1975, т2, №10, стр 2207-2216

148. ВС Авербах, А И Макаров, В И Тачанов ВКР на вращательных и колебательных переходах в газообразном азоте Квантовая электроника, т 5, №4,1978, стр 832-829

149. W Е Martin and R Y Wmfield. Nonlinear effects on pulsed laser propagation in the atmosphere. Applied Optics, 1988, vol. 27, №3, pp 567-577.

150. G С Herring and Wdliam К Bischel Model of the rotational Raman gain coefficients for N2 in the atmosphere. Applied Optics, 1987, vol. 26, №15, pp 2988-2994.

151. П А Апанасевич, Д E Гахович, А С Грабчиков и dp Обратное ВКР в условиях жесткой фокусировки излучения Известия АН СССР. Серия физическая, т53, №6, 1989, стр. 1031-1037.

152. А В Качипский, ГГКотаев, И В Пилипович Конкуренция ВКР вперед-назад и компрессия пикосекундных импульсов Квант электроника, т 19, №6, 1992, стр.550553

153. Jordin Т Kare Vehicle and System Concepts for Laser Orbital Maneuvering and Interplanetary Propulsion Beamed Energy Propulsion, AIP Conference Proceedings, Vol 664, 2002, pp 662-673.

154. В И Беспалов, Г А Пасмапик Нелинейная оптика и адаптивные лазерные системы М. Наука, 1986

155. Р Б Андреев, А Г Капинцев, С В Каминский, Л Н Соме Компенсация искажений формирующего телескопа с составным зеркалом и дифракционным оптическим элементом на нем Квантовая электроника, т 21, №4, 1994, стр 391-393

156. А Ф Корпев, В П Покровский, ЛИ Соме, ВКСтупников Лазерные системы с внутренним сканированием Оптический журнал, т 61, № 1, 1994, стр 10-25

157. Аван-проект пилотируемой экспедиции на Марс. Web-site http //www.cruiser ru/rus/avanproject2 php

158. Бурдаков В.П., Зигель ФЮ Физические основы космонавтики. М Атомиздат, 1975, 231 стр

159. АЛ Голгер, ИИ Кчимовский Лазеры с накачкой солнечным излучением (обзор) Квантовая электроника, т. 11, № 2, 1984, стр 234-255.

160. ЕМ Дианов. Волоконные лазеры Успехи физических наук, т. 154, № 10, 2004, стр 1139-1142

161. Федеральное космическое агентство Федеральное государственное унитарное предприятие

162. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР имени М. В. КЕЛДЫША"ул. Онежская, д. 8, г. Москва, Россия, 125438 Тел.: 456 46 W Факс: [phone] [e-mail] www.kerc.msk.ru1. Утверждаю"

163. И.о. директора Исследовательскогоцентра ;ни М.В. Келдыша1. В. Десятов 2006 г.1. На№1. АКТоб использовании результатов докторской диссертационной работы Резункова Юрия Александровича

164. Адаптивные лазерные системы реактивной тяги, создаваемой при взаимодействии излучения с веществом С#(?-химического состава», представленной на соискание ученой степени доктора технических наук

165. Акт выдан для представления в диссертационный совет при Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики

166. И.о. нач. отделения 3, доктор техн. наук ,М. Кочетков

167. Нач. отдела, доктор техн. наук1. С.Г. Ребров

168. Зам. Директора Отделения физики плазмы ^о^^^ой физики и астрофизики1. АКТоб использовании результатов докторской диссертационной работы Резункова Юрия Александровича

169. Предложенная Резунковым Ю А. физико-химическая модель взаимодействия лазерного излучения с веществами СНО-химического состава будет использована при разработке алгоритмов численного исследования абляции под воздействием лазерного излучения.

170. Настоящий Акт выдан для представления в диссертационный совет.

171. Зав. Сектором численного моделирования ФТИ им А Ф Иоффе РАН, доктор физ.-мат. наук, профессор1. Ю.П.Головачев

172. Ст научный сотрудник Сектора численного моделирования ФТИ им А Ф.Иоффе РАН, кандидат физ -мат. наук1. А А Шмидт1. АКТоб использовании результатов докторской диссертационной работы Резункова Юрия Александровича

173. А) при разработке моделей лазерных реактивных двигателей, которые были исследованы в ходе выполнения работ по проекту МНТЦ № 2260 «Исследование возможности применения лазерных движителей в космосе» (ведущая организация КБХА, г. Воронеж).

174. Б) при подготовке предложений в составную часть НИР «Двигатель», выполняемой в рамках Федеральной космической программы до 2012 года.

175. Акт выдан для представления в диссертационный совет1. Зам. Ген OAконструктораоста!