Аннотация: Кое-какие интересные факты о пучковом оружии.
Пучковое оружие поражает цель с помощью потока релятивистских атомов или субатомных частиц, что приводит к повреждению как за счет прямого нагрева, так и за счет интенсивного воздействия радиации. Оно требует длиннных и громоздких ускорителей, что ограничивает его размещение большими космическими кораблями или стационарными установками. Пучки частиц представляют радиационную опасность для всех живых существ и не радиацонно стойкой электроники в окрестностях точки поражения, а в атмосфере и вблизи пути луча.
Электронное оружие
Электронные пучки чаще всего используются в атмосфере как генераторы ЭМИ и электромагнитных помех. Высокорелятивистские электроны имеют достаточно большой пробег в воздухе, а ионизация, нагрев и частичная вакуумизация канала пучка может значительно его увеличить. Возникающий в пучке ток интенсивно сжимает его, но рассеяние электронов на молекулах воздуха сильно снижает радиус действия оружия. В земной атмосфере на уровне моря он не превышает нескольких сотен метров. На больших высотах или в тонкой атмосфере он существенно расширяется, достигая иногда нескольких километров.
Электронный пучок в воздухе выглядит как геометрически прямая сине-белая молния в окружении синего нимба черенковского излучения от рассеянных электронов первичного пучка. Рассеянные электроны и тормозное рентгеновское излучение создают высокий уровень радиации как вблизи точки попадания, так и в непосредственной близости от трассы луча.
Электронно-лучевое оружие имеет минимальную длину более метра и радиус действия около 200 метров в воздухе на уровне моря на Земле. Более крупные ускорители могут разгонять электроны до более высокой энергии и имеют больший радиус действия. Верхний предел достигает двух километров для ускорителей свыше десяти метров в длину.
Электронные ускорители, как правило, длинные линейные структуры. Но электронные пучки легко управляются с помощью магнитов и это позволяет быстро перенаправлять луч без поворота всего ускорителя.
В космическом вакууме высоко заряженные электроны отталкиваются друг от друга и пучок быстро теряет фокус. Кроме того, электроны отклоняются планетарным магнитным полем и магнитными полями в солнечном ветре, в результате чего их траектории становятся беспорядочными.
Протонные орудия
Протонные орудия обычно используются в вакууме. Предварительно протоны ускоряются до ультрареляитивистских скоростей. Как только луч выходит из ускорителя, он нейтрализуется путем введения электронного пучка, чтобы устранить куловновское рассеивание. Это позволяет избежать дефокусировки пучка в результате отталкивания и нейтрализует влияние внешних магнитных полей.
Рассеивание нейтрализованного протонного пучка определяется тепловой скоростью протонов. Нейтрализация неизбежно нагревает пучок за счет энергии рекомбинации с электронами и после выхода из ускорителя они начинают отдаляться друг от друга со скоростью в 15 км/с. Чем выше энергия протонов, тем больше время рассеивания пучка.
Ускорители протонов как правило кольцевые, от нескольких сотен метров до нескольких десятков километров в диаметре. Даже самые крупные ускорители протонов не дают им достаточно энергии, чтобы соперничать в дальнобойности с рентгеновскими лазерами и, следовательно, рентгеновские лазеры доминируют в нише дальнобойного энергетического оружия. Протонные орудия, как правило, используют в боях на планетарных орбитах, а также для ударов по планетарной поверхности.
Как и пучками электронов, пучками протонов можно управлять с помощью магнитов до нейтрализации. Кроме того, луч может выходить из нескольких портов по периметру ускорительного кольца, позволяя быстро перенацеливать оружие.
Лучи релятивистских протонов обладают чрезвычайной проникающей способностью. Как правило, они проходят через метр или около того твердого или жидкого вещества, прежде чем создают ливень мюонов, которые сами по себе могут проникнуть сквозь много метров твердого или жидкого вещества. Это каскадное излучение создает чрезвычайно высокий уровень радиации, который уничтожает все формы биологической жизни и даже незащищенную электронику.
Единственной защитой против протонных орудий являются толстые слои радиационно инертных материалов или радиационно стойкие системы управления. К счастью, защита, эффективная против протонов, более эффективна против любого другого оружия.
В атмосфере протонные пучки теряют энергию на ионизацию и непосредственные столкновения с ядрами атомов воздуха, что ограничивает радиус их действия до нескольких сотен метров в земной атмосфере. Это сопоставимо с радиусом действия в воздухе электронных пучков, но ускоритель электронов значительно более компактен.
Эффективные ускорители плазмы позволяют создать значительно более компактные ускорители протонного и электронного пучка. Различные средства для охлаждения протонного пучка после нейтрализации позволяют значительно увеличить радиус его действия. Поскольку кильватерные плазменные ускорители неэффективны и плохо коллимированы, для снижения рассеивания нейтрализованных пучков протонов используют лазерное охлаждение.
Экзотическое оружие частиц
Пучки ускоренных нейтронов способны проходить через несколько десятков сантиметров твердого вещества с небольшими потерями, но быстро поглощаются любым материалом, содержащим водород (в том числе водой, воском, маслом и биологическими тканями) интенсивно нагревая его. Нейтронные пучки также создают остаточную радиоактивность, если встречаются с ядрами тяжелых элементов.
Эффективность нейтронного пучка незначительно превосходит протонный, радиус действия в воздухе и проникающая способность примерно та же. Однако поскольку нейтроны являются нейтральными частицами, ускорение их невозможно.
Мюонные пучки могут пробить километры воздуха, что дает им очень большой радиус действия в атмосфере. Однако, поскольку мюоны нестабильные частицы, они полностью распадаются пролетев несколько десятков километров в любой среде, что делает их применение в космических боях невозможным.
Современная технология может создать неколлимированные пучки нейтронов и мюоонов с низкой интенсивностью. Обычно такие пучки используют для исследований, но нет никакого известного метода по производству высококонцентрированного, коллимированного, эффективного пучка, пригодного для использования в качестве оружия.