Оружие с пучком частиц использует высокоэнергетический пучок атомных или субатомных частиц для поражения цели путем разрушения ее атомной и/или молекулярной структуры. Оружие с пучком частиц — это тип космического оружия направленной энергии , которое направляет сфокусированную энергию на цель с помощью частиц атомного масштаба. Некоторые виды оружия с пучком частиц имеют потенциальное практическое применение, например, в качестве противоракетной обороны или системы обнаружения. Они известны под несколькими названиями: пушки-ускорители частиц, ионные пушки, протонные пучки, лучи молний, лучевые пушки и т. д.
Концепция оружия с пучком частиц исходит из надежных научных принципов и экспериментов. Один из процессов заключается в том, чтобы просто перегреть цель до тех пор, пока она не перестанет быть работоспособной. Однако после десятилетий исследований и разработок оружие с пучком частиц остается на стадии исследований, и еще предстоит выяснить, будут ли они развернуты в качестве практического, высокоэффективного военного оружия.
Ускорители частиц — это хорошо развитая технология, используемая в научных исследованиях. Они используют электромагнитные поля для ускорения и направления заряженных частиц по заданному пути и систему магнитных линз для фокусировки этих потоков на цели. Электронно-лучевая трубка во многих телевизорах и компьютерных мониторах двадцатого века — это очень простой тип ускорителя частиц . Более мощные версии включают синхротроны и циклотроны, используемые в ядерных исследованиях. Оружие с пучком частиц — это военизированная версия этой технологии. Оно ускоряет заряженные частицы (в большинстве случаев электроны , позитроны , протоны или ионизированные атомы, но очень продвинутые версии могут ускорять другие частицы, такие как ядра ртути ) до скорости, близкой к световой, а затем направляет их к цели. Кинетическая энергия частиц передается веществу в цели, вызывая почти мгновенный и катастрофический перегрев на поверхности, а при проникновении глубже — эффекты ионизации , которые могут разрушить электронику. Однако многие ускорители, используемые для ядерной физики высоких энергий, довольно велики (иногда порядка километров в длину, как, например, LHC ), с весьма ограниченными требованиями к конструкции, эксплуатации и обслуживанию. Если ускоритель должен быть развернут в космосе, он должен быть легким и прочным.
Пучки заряженных частиц естественным образом расходятся из-за взаимного отталкивания и отклоняются магнитным полем Земли. Пучки нейтральных частиц (NPB) могут оставаться лучше сфокусированными и не подвержены отклонению магнитным полем Земли. Пучки нейтральных частиц ионизируются, ускоряются в ионизированном состоянии, затем нейтрализуются перед тем, как покинуть устройство. Нейтральные пучки также уменьшают зарядку космического корабля.
Циклотронные ускорители частиц , линейные ускорители частиц и синхротронные ускорители частиц могут ускорять отрицательно заряженные ионы водорода до тех пор, пока их скорость не приблизится к скорости света . Каждый ион имеет диапазон кинетической энергии 100-1000+ МэВ . Полученные высокоэнергетические отрицательные ионы водорода могут быть электрически нейтрализованы путем отрыва одного электрона от каждого иона в нейтрализующей ячейке. [1] Это создает электрически нейтральный пучок высокоэнергетических атомов водорода, который может двигаться по прямой со скоростью, близкой к скорости света, чтобы поразить цель.
Излученный луч может содержать 1+ гигаджоуль кинетической энергии . Считалось, что скорость луча, приближающаяся к скорости света , в сочетании с энергией, вложенной в цель, сводит на нет любую реалистичную защиту. Усиление защиты цели посредством экранирования или выбора материалов считалось непрактичным или неэффективным в 1984 году, [2] особенно если луч мог поддерживать полную мощность и точную фокусировку на цели. [3] Пучки нейтральных частиц с гораздо меньшей мощностью луча также могли бы использоваться для обнаружения ядерного оружия в космосе без разрушения. [4]
Стратегическая оборонная инициатива США разработала систему нейтральных пучков частиц для использования в качестве оружия или детектора ядерного оружия в космическом пространстве. [5] Технология ускорителя нейтральных пучков была разработана в Лос-Аламосской национальной лаборатории . Прототип линейного ускорителя NPB был запущен на борту суборбитальной ракеты Aries в июле 1989 года в рамках проекта Beam Experiments Aboard Rocket (BEAR). [6] Он достиг максимальной высоты более 200 км и успешно работал автономно в космосе, прежде чем вернуться на Землю нетронутым. В 2006 году ускоритель BEAR был перевезен из Лос-Аламоса в Смитсоновский музей авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия. [7]