W latach 80. zarówno w USA jak i ZSRR rozpoczęto prace nad rozwojem technologii laserowej i jej wykorzystaniem w wojsku jako broni. Rozpoczęte wówczas bardzo kosztowne projekty ostatecznie nie przyniosły większych rezultatów, ale powstało kilka ciekawych prototypów „pojazdów laserowych”. Jednym z nich był radziecki 1K17 Sżatije (ros. Сжатие, pol. Kompresja), którego prototyp ukończono w grudniu 1990 roku. Mimo ciekawej konstrukcji, rozpad ZSRR przerwał prace, a pozbawiony cennego wyposażenia jedyny prototyp trafił do muzeum.
Geneza
W latach 70. i 80. XX wieku nastąpił gwałtowny rozwój systemów elektronicznych i laserowych wykorzystywanych w uzbrojeniu precyzyjnym. Postęp ten był szczególnie widoczny w USA i krajach NATO, gdzie do uzbrojenia wchodziły coraz nowocześniejsze przeciwpancerne pociski kierowane (m.in. TOW, Dragon) oraz systemy celownicze – lotnicze i naziemne. Istotne było również wprowadzenie do uzbrojenia w armii amerykańskiej śmigłowców uderzeniowych AH-64 Apache wyposażonych w głowice TADS/PNVS. Wymusiło to na radzieckim dowództwie zmianę podejścia do prowadzenia zarówno działań ofensywnych jak i defensywnych. Specjalistyczny ośrodek badawczy NPO Astrofizyka, powołany do życia z początkiem 1978 roku, otrzymał nietypowe i priorytetowe zadanie: stworzyć kierunkowy emiter energii zdolny do trwałego i natychmiastowego wypalania optyki wrogich systemów.
Zamiast konkurować na grubość pancerza i skuteczność uzbrojenia, radzieccy inżynierowie uderzyli w najsłabszy punkt nowoczesnych wozów bojowych. Wyeliminowanie dalmierzy laserowych, kamer termowizyjnych i peryskopów dowódcy redukowało najnowocześniejsze zachodnie maszyny do poziomu ślepych i prawie bezużytecznych konstrukcji. Koncepcja ta zakładała, że czołg, samolot lub śmigłowiec który nie potrafi namierzyć celu, nie stanowi większego zagrożenia na europejskim teatrze działań wojennych.
Nikołaj Ustinow i 1K11 Stilet i Sangwin
Głównym inżynierem odpowiedzialnym za rozwój radzieckiej taktycznej broni energetycznej był Nikołaj Ustinow. Jako wieloletni dyrektor naczelny instytutu NPO Astrofizyka, Ustinow nadzorował scentralizowany zespół zrzeszający tysiące specjalistów z dziedziny optyki, termodynamiki i fizyki kwantowej. Jego nadrzędnym obowiązkiem było przekucie zaawansowanych teoretycznych modeli emisji promieniowania na praktyczne uzbrojenie, przystosowane do trudnych warunków polowych.
Pozycja i władza decyzyjna Ustinowa nie wynikała wyłącznie z jego udokumentowanych kompetencji technicznych. Był on bezpośrednim potomkiem Dmitrija Ustinowa, wpływowego ministra obrony Związku Radzieckiego, pełniącego tę funkcję aż do swojej śmierci 20 grudnia 1984 roku. Ten polityczny parasol ochronny całkowicie izolował zakłady NPO Astrofizyka od standardowych audytów kontrolnych i rygorystycznych procedur weryfikacji wydatków. Dzięki ojcu, młody Ustinow dysponował w praktyce nielimitowanym budżetem z rezerw państwowych i bezdyskusyjnym, priorytetowym dostępem do najrzadszych surowców strategicznych wydobywanych na terytorium całego Związku Radzieckiego.
W 1982 roku opracowano kompleks 1K11 Stilet, osadzony na zmodyfikowanym podwoziu gąsienicowym stawiacza min GMZ-2. Maszyna dysponowała systemem laserowym o stosunkowo niewielkiej mocy wyjściowej, którego zadaniem operacyjnym było zaledwie chwilowe przeciążenie czujników optycznych, a nie ich nieodwracalne, fizyczne uszkodzenie lub zniszczenie.
Drugim i znacznie bardziej zaawansowanym krokiem ewolucyjnym był system Sangwin, ukończony w 1983 roku. Zbudowany na lżejszym podwoziu samobieżnego zestawu przeciwlotniczego ZSU-23-4 Szyłka, celował on bezpośrednio w układy optyczne nisko lecących samolotów i śmigłowców. Podczas testów poligonowych wykazano, że Sangwin skutecznie niszczył optykę maszyn na mierzonych dystansach dochodzących do 10 km. Powodzenie tych wczesnych prób dało zielone światło dla skonstruowania wielokrotnie potężniejszego systemu o zasięgu operacyjnym niespotykanym dotąd w wojskach lądowych, który otrzymał oznaczenie 1K17.
Założenia taktyczne i projektowe
Opracowywany system nigdy nie był projektowany jako „działo termiczne tnące płyty pancerne”, znane z teoretycznych rozważań fizyków i filmów sci-fi. Podstawowe działanie ofensywne 1K17 opierało się wyłącznie na emisji niezwykle krótkich, mikrosekundowych impulsów światła spójnego o olbrzymiej gęstości i koncentracji energii. Wiązka ta była kierowana w obiektywy peryskopów i systemów celowniczych, co wywoływało zjawisko nagłej ablacji powłok antyrefleksyjnych. Gdy fotony trafiały w głąb układu, wywoływały natychmiastowy szok termiczny. Prowadziło to do błyskawicznego stopienia szklanych soczewek i nieodwracalnej destrukcji krzemowych matryc CCD. W przypadku celowania w klasyczne, optyczne układy bezpośredniej obserwacji, potężny impuls świetlny przechodził przez soczewki powiększające wprost do oka operatora uzbrojenia, powodując natychmiastową koagulację tkanek białkowych, potężny szok termiczny i nieodwracalną utratę wzroku.
Proces namierzania zautomatyzowano na poziomie sprzętowym. Maszyna wysyłała ciągłe, rozproszone impulsy laserowe o bardzo niskiej mocy, które sektorowo omiatały przestrzeń przed pojazdem. W momencie, gdy słaba wiązka natrafiała na refleks świetlny charakterystyczny wyłącznie dla powłok szklanych układów wroga, zintegrowany system kierowania ogniem w ułamku sekundy korygował nastawy siłowników w systemie laserowym. Natychmiast uwalniano ładunek z sekcji kondensatorów głównych, generując pełnoprawny impuls niszczący dokładnie w zweryfikowany punkt odbicia na dystansach sięgających do 8 km.
Skonstruowanie jeżdżącego emitera w warunkach laboratoryjnych to jedno, ale utrzymanie sprawności maszyny na europejskim teatrze działań stanowiło zdecydowanie większe wyzwanie. Doktryna zakładała, że 1K17 miał poruszać się w drugiej linii, zapewniając ochronę przed amunicją precyzyjną i lotnictwem, oraz w razie potrzeby wspierać jednostki pierwszoliniowe w oślepianiu czołgów przeciwnika. Dużym problemem była kruchość bezcennych i precyzyjnych układów soczewkowych. Chociaż były one chronione pancernymi, hydraulicznie sterowanymi pokrywami, podnoszonymi wyłącznie na krótki czas namierzania i strzału, cały system był wrażliwy na silne eksplozje oraz fale uderzeniowe, które mogły rozregulować mechanizmy.
Istotnym problemem szybko okazała się rutynowa konserwacja, optyczna kalibracja setek wewnętrznych luster oraz wymiana najdrobniejszej pękniętej soczewki. Prace te wymagały bowiem sterylnego środowiska pozbawionego mikropyłków, co w polowym warsztacie było po prostu fizycznie niemożliwe. Nawet niewielkie zanieczyszczenie na głównej soczewce emitera absorbowało część energii własnej wiązki, co natychmiast doprowadzało do stopienia szkła przez samą maszynę.
System oparto na ciężkich laserach rubinowych, w których wymaganym ośrodkiem czynnym były masywne kryształy syntetyczne. Wyprodukowanie tak potężnych cylindrów rubinowych o absolutnej, stuprocentowej czystości strukturalnej bez wtrąceń – ważących łącznie 360 kg dla każdego pojazdu – pożerało olbrzymie środki. Sam wielomiesięczny proces hodowli kryształów, kontrolowanego chłodzenia, a następnie diamentowego szlifowania tych elementów pochłaniał znaczne środki.
Konstrukcja i dane taktyczno-techniczne
Gdy przystąpiono do prac nad 1K17 Sżatije (ros. Сжатие, pol. Kompresja), w pierwszej kolejności należało wybrać odpowiednie podwozie. Wcześniejsze systemy1K11 Stilet i Sangwin były na tyle małe, że wystarczały dla nich stosunkowo lekkie podwozia pojazdów seryjnych. W przypadku nowego pojazdu, zakładana masa i gabaryty systemu miały być zdecydowanie większe, co pociągało za sobą potrzebę zastosowania zupełnie innego podwozia.
Docelowy wybór optymalnego nosiciela dla tak nieszablonowego uzbrojenia padł na potężne podwozie najnowszej wówczas haubicy samobieżnej 2S19 Msta-S, które łączyło zmodyfikowany kadłub, zawieszenie i układ jezdny czołgu T-80 z jednostką napędową z wozu T-72. Potężna kubatura wewnętrzna oryginalnej, stalowej wieży artyleryjskiej musiała zostać poddana znacznej przebudowie i rozszerzeniu, aby pomieścić bloki kondensatorów i systemy chłodzenia wodnego, podnosząc całkowitą masę pojazdu do 42 ton.
Ogromna waga nowo zaprojektowanej, wydłużonej wieży podniosła również środek ciężkości maszyny. Wymusiło to na inżynierach fabrycznych pogrubienie i usztywnienie wałków skrętnych w układzie zawieszenia, aby zapobiec niekontrolowanym przechyłom kadłuba podczas hamowania i celowania. Stabilność platformy była bardzo istotna – jakiekolwiek ugięcie zawieszenia w momencie emisji wiązki zniweczyłoby precyzyjne śledzenie optyki wrogiego wozu oddalonego o tysiące metrów.
Osłona pasywna platformy opierała się na płytach ze stali walcowanej, zapewniających ochronę balistyczną na standardowym poziomie artylerii samobieżnej – wystarczającą do zneutralizowania ostrzału przeciwpancernymi pociskami kalibru 12,7 mm i 14,5 mm oraz ochrony układów przed odłamkami pocisków odłamkowo-burzących kalibru 155 mm. Do bezpośredniej samoobrony na bardzo krótkich dystansach przed piechotą wroga, na głównym włazie stropu wieży zamontowano klasyczny przeciwlotniczy karabin maszynowy NSWT kalibru 12,7 mm.
Frontalna, najbardziej wyeksponowana część powiększonej wieży stanowił ciężko opancerzony blok zintegrowanego emitera, w którym pod potężnymi pokrywami zamontowano 12 niezależnych kanałów optycznych, ułożonych precyzyjnie w dwóch poziomych sekcjach – górnej i dolnej, a między nimi trzy dodatkowe soczewki celownicze. Tuż za grubym, balistycznym szkłem ochronnym kryły się omawiane wcześniej, masywne cylindry z czystego syntetycznego rubinu. Do wymuszenia zjawiska inwersji obsadzeń i wygenerowania w nich impulsu świetlnego zastosowano wielopunktową kaskadę ksenonowych lamp błyskowych o ekstremalnej mocy emisji świetlnej, pompujących tysiące dżuli energii prosto w krystaliczną strukturę rubinów.
Złożony, wielosoczewkowy system uzupełniony układem powlekanych srebrem i złotem zwierciadeł synchronizował rozproszone fotony, skupiając je w jedną, spójną wiązkę światła czerwonego (wbrew zdjęciom, które wizualizowały działanie systemu, na których wiązkę przedstawiono w kolorze zielonym). Bezwzględne utrzymanie milimetrowej geometrii tych 12 kanałów wymagało wbudowania sztywnej wewnętrznej ramy inwarowej – stopu całkowicie odpornego na rozszerzalność cieplną materiału. Cały ten skomplikowany blok musiał być dodatkowo amortyzowany potężnymi siłownikami hydraulicznymi. Nawet minimalne odkształcenia kadłuba podczas jazdy terenowej mogły bowiem doprowadzić do fizycznej dekalibracji optyki, co skutkowałoby całkowitym rozproszeniem niszczącej wiązki laserowej.
Nawet potężny, standardowy wojskowy silnik wysokoprężny W-84A o mocy 840 KM nie dysponował mocą wystarczającą do równoczesnego napędzania ważącej 42 tony maszyny i zasilania układu pompującego lasera. Dlatego w tylnej, mocno przedłużonej niszy stalowej wieży zainstalowano oddzielny, ważący setki kilogramów autonomiczny agregat prądotwórczy (APU). Bezpośrednio dostarczał on prąd stały do masywnej baterii kondensatorów ultrawysokiego napięcia, które stanowiły kluczowy, bufor energetyczny pomiędzy generatorem a lampami ksenonowymi. Ogromny zapas zmagazynowanej w kondensatorach energii był w pełni uwalniany w ułamku sekundy, powodując olbrzymi spadek napięcia w całym obwodzie wewnętrznym. Proces ich ponownego naładowania przez APU zajmował od kilkunastu do kilkudziesięciu sekund, co mocno ograniczało bojową szybkostrzelność platformy podczas zmasowanego ataku wroga.
Równie krytycznym problemem technicznym pozostawało nieustanne odprowadzanie energii cieplnej. Szeregi lamp ksenonowych oraz błyskawicznie rozładowujące się kondensatory generowały na stykach i w obudowach temperatury rzędu setek stopni Celsjusza. Fizyka układu wymusiła na konstruktorach wdrożenie rozległego, aktywnego układu chłodzenia cieczą. Potężne pompy, zbiorniki z płynem chłodzącym i radiatory ciepła zajmowały z konieczności niemal 1/3 dostępnej przestrzeni wewnętrznej ciasnego przedziału załogi.
Testy poligonowe i losy projektu
Zakończenie pełnego montażu pojazdu oraz ostateczną integrację wszystkich podsystemów mechanicznych i optycznych na pierwszym prototypie zamknięto w grudniu 1990 roku. Bardzo wczesne próby fabryczne zrealizowano bez rozgłosu na zamkniętym stanowisku zakładów Urałtransmasz w Swierdłowsku. Dopiero w połowie 1991 roku pojazd ostrożnie przetransportowano koleją na ściśle tajny poligon państwowy w celu ostatecznej weryfikacji bojowej przed przedstawicielami wojska.
Pomiary i testy wykazały, że 1K17 bezbłędnie i automatycznie potrafi precyzyjnie porazić sensory wrogich czołgów oddalone o pełne 8 km. Weryfikowano to jednak w dobrych, letnich warunkach pogodowych. Gdy na poligonie uruchomiono wojskowe generatory dymu oraz instalacje naśladujące ulewne deszcze, aby zasymulować prawdziwy front, wyniki okazały się katastrofalne.
Ujawniono potężną słabość i ograniczenia bazowej fizyki światła – gęsta i wilgotna mgła, intensywne opady śniegu, a na polu bitwy przede wszystkim gęsty dym z dziesiątek płonących wraków, drastycznie tłumiły kierunkową propagację wiązki laserowej. Fotony uderzały w drobiny wody i sadzy, ulegając rozproszeniu lub absorpcji. Mierzalne parametry niszczące maszyny spadały w takich warunkach o 70%, czyniąc wiązkę całkowicie bezużyteczną wobec wrogich systemów obserwacyjnych i celowniczych.
Mimo ewidentnych wad, system miał być poddany kolejnym, wieloletnim próbom rozwojowym. Krótko po pierwszych próbach dalszy rozwój projekt został jednak zatrzymany, nie przez problemy techniczne, a przez rozpad Związku Radzieckiego 26 grudnia 1991 roku. Przepływy finansowe dla najbardziej kapitałochłonnych, eksperymentalnych programów zostały natychmiast zablokowane , bez absolutnie jakichkolwiek wcześniejszych konsultacji administracyjnych z zarządem NPO Astrofizyka. Nowo powołana do życia Federacja Rosyjska, zmagająca się z pustym skarbcem i galopującą hiperinflacją nie była fizycznie w stanie utrzymać tak skomplikowanych i drogich projektów. W marcu 1992 roku nowe dowództwo armii całkowicie wycofało się z finansowania programu badawczego i oficjalnie anulowało wszelkie długoterminowe plany zamówień seryjnych.
Pojedyncze prototypy wcześniejszych pojazdów i jedyny 1K17 Sżatije zostały odstawione do magazynów, gdzie szybko stały się ofiarą złomiarzy i pozbawionych od miesięcy pensji techników wojskowych. Przez całe lata 90. systematycznie demontowali oni najbardziej wartościowe elementy sprzętu. Bezcenne cylindry rubinowe, szlachetne metale (platyna, srebro) wyrywane ze styków wielkich kondensatorów oraz bazowe komponenty elektroniki miedzianej bezpowrotnie zniknęły w odmętach czarnego rynku nowej Rosji. Kadłub 1K17 systematycznie rdzewiał pod gołym niebem, ograbiony ze swoich najcenniejszych podzespołów zasilających i chłodzących.
Dopiero pod koniec pierwszej dekady XXI wieku, na szczeblach ministerialnych podjęto formalną decyzję o uratowaniu jedynego ocalałego prototypu, znajdującego się w Uralskich zakładach. Zimą 2010 roku ogołocony z elektroniki i cennych kruszców, choć wciąż posiadający w wieży masywne soczewki obiektywów oraz ciężkie ramy nośne układu optycznego, 1K17 Sżatije odrestaurowano powierzchownie (nakładając nową farbę maskującą) i przekazano do stałej ekspozycji plenerowej w Muzeum Techniki Wojskowej w miejscowości Iwanowskoje.
Podsumowanie
Chociaż dalszy rozwój 1K17 Sżatije przerwał rozpad ZSRR, projekt wcale nie był bliski realizacji. Z czysto inżynieryjnego punktu widzenia stworzono jeżdżącą maszynę zdolną do precyzyjnego pozycjonowania luster na wybojach i fizycznego wypalania elektroniki przeciwnika za pomocą laserów. Jednak olbrzymia podatność na warunki pogodowe i atmosferyczne w środowisku pełnym dymu, deszczu i miejskich ruin czyniła z platformy narzędzie wysoce niepewne taktycznie, niezdolne do funkcjonowania z przewidywalną skutecznością.
Doktryna walki pancernej ostatecznie obnażyła bezużyteczność systemu. Wymóg zachowania bezpośredniej, niczym niezakłóconej linii widzenia pomiędzy 1K17 a celem oznaczał, że ogromny, ważący 42 tony pojazd, emitujący dużą sygnaturę radarową i termiczną z radiatorów systemu chłodzącego musiał ujawniać swoją pozycję. Tym samym pojazd ściągałby na siebie natychmiastowy i zmasowany ostrzał na długo przed wygenerowaniem impulsu. Do tego dochodziła inna kwestia, być może bardziej istotna. Koszt samego 1K17 był niewspółmierny do jego skuteczności, ponieważ oprócz oślepienia celu, system laserowy nie wyrządzał innych szkód. Wrogi czołg dalej trzeba było wyeliminować fizycznie, aby nie został naprawiony.
Ostatecznie uznano również, że rozwiązania konstrukcyjne oparte na masywnych syntetycznych kryształach rubinowe okazały się ślepą uliczką. Gigantyczna waga, dramatyczna niestabilność termiczna układów wysokiego napięcia oraz zużycie paliwa dowiodły jednoznacznie, że koncepcja lasera na ciele stałym o tych gabarytach, montowanego na podwoziu gąsienicowym, była fizycznie chybiona w epoce przed wynalezieniem wysoce wydajnych półprzewodników i cienkich emiterów światłowodowych.
Z drugiej jednak strony, analitycy wojskowi oceniają ten program jako poligon doświadczalny o znaczącej wartości intelektualnej. Zapisane na taśmach ogromne zbiory surowych danych, zebranych podczas testów poligonowych w latach 1990-1992, nigdy nie zostały skasowane i wylądowały w ściśle strzeżonych archiwach rosyjskiego ministerstwa obrony. Wiedza ta stanowiła cenną bazę analityczną wykorzystaną niemal trzydzieści lat później, przy projektowaniu rozwiązań sterujących najnowszymi emiterami światłowodowymi we współczesnym rosyjskim kompleksie laserowym Pierieswiet, przeznaczonym jednak do zupełnie innych zadań.
