Quel type de canon à ions ont été inventés par des scientifiques ukrainiens. Canons à électrons et à ions

L'invention concerne une technique de production de faisceaux d'ions pulsés de forte puissance. Le canon à ions permet d'obtenir des faisceaux à forte densité de courant ionique sur une cible externe. La cathode du canon se présente sous la forme d'une bobine avec des trous pour la sortie du faisceau d'ions. À l’intérieur de la cathode se trouve une anode aux extrémités arrondies et des zones de formation de plasma opposées aux trous de la cathode. Les surfaces de l'anode et de la cathode du côté de la sortie du faisceau d'ions sont réalisées sous la forme d'une partie de surfaces cylindriques coaxiales. La cathode est constituée de deux plaques. La plaque cathodique, qui comporte des trous pour la sortie du faisceau, est reliée au corps aux deux extrémités au moyen de peignes à broches. La deuxième plaque cathodique est reliée à ses deux extrémités aux bornes de deux sources de courant de polarités différentes, également par l'intermédiaire de peignes à broches opposés aux peignes à broches de la première plaque. Les secondes bornes des sources de courant sont connectées au corps du pistolet, et la distance entre les broches adjacentes dans les peignes à broches est choisie pour être inférieure à l'espace anode-cathode. Cette conception du canon à ions permet d'affaiblir considérablement le champ magnétique transversal dans l'espace du coucher du soleil et d'obtenir un puissant faisceau d'ions balistiquement convergent. 2 malades.

L'invention concerne la technologie des accélérateurs et peut être utilisée pour générer de puissants faisceaux d'ions. Utilisation pratique les faisceaux d'ions de haute puissance à des fins technologiques nécessitent souvent d'atteindre la densité maximale possible du faisceau d'ions sur la surface cible. De tels faisceaux sont nécessaires pour éliminer les revêtements et nettoyer la surface des pièces des dépôts de carbone, pour appliquer des films du matériau cible, etc. Dans ce cas, il est nécessaire d'assurer une longue durée de vie du canon à ions et la stabilité des paramètres du faisceau généré. On connaît un dispositif conçu pour produire un puissant faisceau d'ions focalisé sur un axe (AS N 816316 « Ion gun for pumping lasers » Bystritsky V.M., Krasik Ya.E., Matvienko V.M. et al. « Diode magnétiquement isolée avec champ B", Physique des plasmas). , 1982, vol. 8, v. 5, pp. 915-917). Ce dispositif se compose d'une cathode cylindrique dotée de fentes longitudinales le long de sa génératrice et conçue pour émettre le faisceau d'ions dans l'espace intracathodique. Une source de courant est connectée aux extrémités de la cathode, réalisée en forme de roue d'écureuil, créant un champ magnétique isolant. Une anode cylindrique ayant un revêtement formant plasma sur sa surface interne est située coaxialement à la cathode. Lorsque la source de courant est déclenchée et qu'une impulsion haute tension positive arrive à l'anode, les ions formés à partir du matériau de revêtement de l'anode sont accélérés dans l'espace anode-cathode et sont fixés balistiquement à l'axe du système. Un degré élevé de focalisation est obtenu grâce à l'absence de champ magnétique transversal dans l'espace du coucher du soleil et à la propagation du faisceau d'ions dans des conditions proches de la dérive sans force. L'inconvénient de ce dispositif est l'impossibilité d'obtenir un faisceau d'ions focalisé sortant du canon pour irradier des cibles situées à l'extérieur de celui-ci. Le dispositif le plus proche de celui proposé en termes de a. Avec. Le N 1102474 "Canon à ions" a été choisi comme prototype. Ce canon à ions contient une cathode réalisée sous la forme d'une bobine plate ouverte avec des trous pour sortir du faisceau d'ions et une anode plate située à l'intérieur de la cathode et présentant des arrondis à ses extrémités. Sur l'anode, en face des trous de la cathode, se trouvent des sections formant plasma. Une source de courant est reliée aux extrémités ouvertes de la cathode, et entre ces mêmes extrémités de la cathode se trouve un mince écran conducteur réalisé en forme de demi-cylindre et ayant un contact électrique avec les deux extrémités de la cathode. Cet écran mince définit la géométrie cylindrique de la distribution du champ électrique dans cette section du canon à ions, ce qui réduit la perte locale d'électrons vers l'anode à cet endroit. La faible résistance mécanique de l'écran mince est un inconvénient de ce dispositif, qui réduit les ressources de fonctionnement continu du canon à ions. Une simple augmentation de l'épaisseur de l'écran est impossible, car dans ce cas l'écran commence à shunter considérablement la source de courant et à fausser considérablement la répartition du champ magnétique à proximité de lui. Lorsque la source de courant est déclenchée, un champ magnétique transversal isolant pour le flux d'électrons est créé dans l'espace anode-cathode. Les ions traversent l’intervalle d’accélération avec seulement un léger écart par rapport à la trajectoire rectiligne. Après avoir traversé les trous cathodiques, le faisceau d'ions est neutralisé par les électrons froids tirés des parois cathodiques. En quittant les trous cathodiques, le faisceau à charge neutralisée commence à se propager dans la région où existe un champ magnétique transversal. Le canon à ions utilise un champ magnétique rapide (dizaines de microsecondes) et des électrodes massives, « opaques » à de tels champs, ce qui simplifie l'ajustement géométrique du système et l'isolation magnétique (V.M. Bystritsky, A.N. Didenko « Puissants faisceaux d'ions. » - M . : Energoatomizdat 1984, p. 57-58). Étant donné que les lignes de champ magnétique sont fermées et recouvrent la cathode sans pénétrer dans les électrodes massives, le faisceau d'ions, lorsqu'il se déplace des fentes cathodiques vers le corps mis à la terre (ou la cible qui y est connectée), traverse un flux magnétique dont l'amplitude est proche de l'écoulement dans l'espace anode-cathode. La présence d'un champ magnétique transversal dans l'espace en cascade aggrave fortement les conditions de transport et les angles de divergence du faisceau d'ions atteignent 10 o dans l'espace en cascade. Ainsi, la tâche de créer un canon à ions conçu pour produire un faisceau d'ions focalisé sur une cible externe avec une grande fiabilité et une longue durée de vie reste d'actualité. Pour résoudre ce problème, le canon à ions, comme le prototype, contient un boîtier dans lequel se trouve une cathode en forme de bobine avec des trous pour la sortie du faisceau d'ions, une anode aux extrémités arrondies, située à l'intérieur de la cathode et ayant une formation de plasma sections opposées aux trous cathodiques. Les extrémités ouvertes de la cathode sont connectées à une source de courant. Du côté de la sortie du faisceau d'ions, les surfaces de l'anode et de la cathode sont réalisées sous la forme d'une partie de surfaces cylindriques coaxiales. Contrairement au prototype, le canon à ions contient une deuxième source de courant et la bobine cathodique est constituée de deux plaques. Dans ce cas, la première plaque cathodique comportant des trous pour émettre le faisceau d'ions aux deux extrémités est reliée au corps du canon à ions au moyen de peignes à broches. La deuxième plaque cathodique, également par l'intermédiaire de peignes à broches opposés aux peignes à broches de la première plaque, est reliée à ses deux extrémités aux bornes de deux sources de courant de polarités différentes. Les secondes bornes des sources de courant sont reliées au boîtier. Cette conception de la cathode permet de séparer la région de l'espace anode-cathode, où se trouve un champ magnétique isolant rapide, de la région de dérive du faisceau ionique, où il ne devrait pas y avoir de champ magnétique transversal. Dans cette conception, une plaque cathodique avec des trous pour émettre un puissant faisceau d'ions est une sorte d'écran magnétique pour un champ rapide. En figue. 1 montre le canon à ions proposé. Le dispositif contient une cathode réalisée sous la forme de deux plaques 1 et 2. La plaque 1 comporte des trous 3 pour la sortie du faisceau et est reliée des deux côtés au corps du canon à ions 4 au moyen de deux peignes à broches 5. La deuxième plaque cathodique 2 est reliées aux bornes de deux sources de courant 6 à polarisation opposée au moyen de peignes à broches 7 opposés aux peignes 5. Les secondes bornes des sources de courant 6 sont reliées au corps du canon à ions 4. La surface de la plaque cathodique 1 est courbée en forme de partie de surface cylindrique de telle sorte que l'axe du cylindre se situe dans la région 8. A l'intérieur de la bobine cathodique composite se trouve une anode plate 9, qui présente des arrondis à ses extrémités et un revêtement plasmatique 10, situé en face des trous 3 de la plaque 1. L'anode 10 est également courbée en forme d'une partie d'un surface cylindrique et présente un axe commun avec la cathode, qui est dans ce cas le foyer 8 du système. En figue. La figure 2 montre la conception des peignes à contre-broches 5 et 7 reliant les plaques cathodiques 1 et 2 au boîtier 4 et aux sources de courant 6. Le dispositif fonctionne comme suit. Des sources de courant multipolaires 6 sont allumées, dont les bornes sont connectées au corps du pistolet 4 et à la plaque 2 à travers des peignes à broches 7. Le long du circuit - corps 4, première source de courant 6, peigne à broches 7, plaque cathodique 2, seconde peigne à broches 7, deuxième source de courant 6, boîtier 4 - le courant circule, créant un champ isolant dans l'espace anode-cathode. Le champ magnétique créé par le courant circulant à travers la plaque cathodique 2 est limité par la plaque cathodique 1, reliée aux deux extrémités au corps du canon à ions 4 au moyen de peignes à broches 5, dirigés à l'encontre des peignes 7. Dans ce cas Dans ce cas, la plaque cathodique 1 est un écran pour le champ rapide, qui ne pénètre pas dans la région post-anode située des fentes 3 jusqu'au point focal 8. Dans ce cas, un courant induit circule le long de la surface de l'électrode 1. face à l'anode dont la densité surfacique est proche de la densité de courant surfacique le long de la plaque 2, et au niveau des peignes à broches anti-directionnels 5 et 7 dont la distance entre broches adjacentes est choisie inférieure à celle de l'anode -entrefer cathodique, crée un champ magnétique proche du champ dans la zone où se trouvent les trous de sortie 3. La symétrie du circuit du canon à ions conduit au fait que dans la zone de transport du faisceau d'ions depuis les fentes 3 jusqu'au point focal 8, il n'y a que de faibles champs diffusés par rapport aux champs magnétiques dans l'espace anode-cathode. Au moment du champ magnétique maximum dans l'espace anode-cathode, une impulsion de polarité positive est fournie à l'anode 9 à partir d'un générateur d'impulsions haute tension (non représenté sur le dessin). Le plasma dense formé sur les zones de formation de plasma 10 de la surface de l'anode sert de source d'ions accélérés. Les ions, accélérant dans l'espace anode-cathode, traversent les trous 3 de la cathode et sont transportés dans l'espace de l'arrière-cathode jusqu'à la région du point focal 8. Par rapport au prototype, où l'ampleur du champ magnétique transversal près de la cathode derrière les fentes atteignent 40 % de l'amplitude du champ dans l'espace anode-cathode, dans ce dispositif le champ résiduel peut être facilement réduit à une fraction de pour cent. Dans ce cas, une dérive presque sans force du faisceau d'ions vers la cible est réalisée. Puisque les surfaces de l'anode 9 et de la cathode 1 du côté de la sortie du faisceau d'ions ont une géométrie cylindrique, les ions émergeant des fentes 3 seront focalisés balistiquement sur l'axe 8. Le degré de focalisation sera principalement limité par les aberrations du faisceau à les fentes cathodiques et la température du plasma anodique. Par rapport au prototype, la densité réalisable du faisceau d'ions sur la cible augmente plusieurs fois avec les mêmes paramètres du générateur haute tension.

RÉCLAMER

Canon à ions contenant une cathode située dans un boîtier, réalisé sous la forme d'une bobine, reliée à une source de courant et comportant des trous pour la sortie du faisceau, une anode aux extrémités arrondies située à l'intérieur de la cathode et comportant des sections de formation de plasma en face des trous de la cathode , et les surfaces de l'anode et de la cathode du côté sortie du faisceau d'ions sont courbées sous la forme d'une partie de surfaces cylindriques coaxiales, caractérisé en ce qu'elle contient une seconde source de courant, la bobine cathodique est constituée de deux plaques, tandis que la la plaque cathodique, qui comporte des trous pour émettre le faisceau d'ions, est connectée aux deux extrémités au corps du pistolet à ions au moyen d'un peigne à broches, et la deuxième plaque cathodique est connectée aux bornes de deux sources de courant de polarité différente via des peignes à broches opposés au peignes à broches de la première plaque, les secondes bornes des sources de courant sont connectées au corps du pistolet.

Armes à faisceaux : à quel point sont-elles réelles ?

Chambre de rechargement du canon à faisceau.

(« Missiles de croisière dans le combat naval » de B.I. Rodionov, N.N. Novikov, publié par Voenizdat, 1987.)

Arme à faisceau

Nous sommes donc arrivés au fameux canon à ions. Cependant, un faisceau de particules chargées n'est pas
nécessairement des ions. Il peut s'agir d'électrons, de protons et même de mésons. Vous pouvez overclocker et
atomes ou molécules neutres.

L'essence de la méthode est que les particules chargées ayant une masse au repos sont accélérées dans
accélérateur linéaire à des vitesses relativistes (de l'ordre de la vitesse de la lumière) et se transforme en
sortes de « balles » à haute capacité de pénétration.

A noter : les premières tentatives d'adoption arme à faisceau remontent à 1994.
Le laboratoire de recherche de l'US Navy a mené une série de tests qui ont révélé
qu'un faisceau de particules chargées est capable de traverser un canal conducteur dans l'atmosphère sans aucune intervention particulière.
les pertes s'y répartissent sur une distance de plusieurs kilomètres. On a supposé
utilisez des armes à faisceau pour combattre les missiles anti-navires à tête chercheuse.
Avec une énergie de « tir » de 10 kJ, l'électronique de guidage de la cible a été endommagée, une impulsion de 100 kJ
a miné l'ogive et 1 MJ a entraîné la destruction mécanique de la fusée. Cependant
l'amélioration d'autres méthodes de lutte contre les missiles antinavires les a rendus
moins chères et plus fiables, les armes à faisceau n'ont donc pas pris racine dans la marine.

Mais les chercheurs travaillant dans le cadre du SDI y ont prêté une attention particulière.
Cependant, les toutes premières expériences sous vide ont montré qu'un faisceau dirigé de particules chargées
impossible de faire un parallèle. La raison est la répulsion électrostatique de celui-ci
charges et courbure de la trajectoire dans le champ magnétique terrestre (en l'occurrence, précisément la force de Lorentz).
Pour les armes spatiales orbitales, cela était inacceptable, puisque nous parlions du transfert
énergie sur des milliers de kilomètres avec une grande précision.

Les développeurs ont emprunté un chemin différent. Les particules chargées (ions) ont été accélérées dans l'accélérateur et
puis dans une chambre de recharge spéciale, ils sont devenus des atomes neutres, mais la vitesse
en même temps, il n'y a eu pratiquement aucune perte. Un faisceau d'atomes neutres peut se propager arbitrairement
au loin, se déplaçant presque parallèlement.

Il existe plusieurs facteurs d’endommagement d’un faisceau d’atomes. Utilisé comme particules accélérées
des protons (noyaux d'hydrogène) ou des deutons (noyaux de deutérium). Dans la chambre de rechargement, ils deviennent
des atomes d'hydrogène ou de deutérium volant à des vitesses de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres par seconde.

En atteignant la cible, les atomes sont facilement ionisés, perdant un seul électron, tandis que la profondeur
la pénétration des particules augmente des dizaines, voire des centaines de fois. En conséquence, il arrive
destruction thermique du métal.

De plus, lorsque les particules du faisceau sont décélérées dans le métal, ce que l'on appelle le « bremsstrahlung » apparaît.
rayonnement" se propageant dans la direction du faisceau. Ce sont des quanta de rayons X de dur
portée et quanta de rayons X.

En conséquence, même si le bordé de la coque n'est pas pénétré par le faisceau d'ions, le bremsstrahlung
détruira très probablement l’équipage et endommagera l’électronique.

De plus, sous l'influence d'un faisceau de particules de haute énergie, des formations de vortex seront induites dans le boîtier.
courants qui génèrent une impulsion électromagnétique.

Ainsi, les armes à faisceau présentent trois facteurs dommageables : mécaniques
destruction, rayonnement gamma dirigé et impulsion électromagnétique.

Cependant, le « canon à ions » décrit dans la science-fiction et présent dans de nombreux jeux informatiques
les jeux sont un mythe. En aucun cas une telle arme en orbite ne réussira
pénétrer dans l'atmosphère et atteindre n'importe quelle cible à la surface de la planète. Aussi
ses habitants peuvent être bombardés de dossiers de journaux ou de rouleaux de papier toilette. Eh bien, peut-être
la planète est dépourvue d'atmosphère et ses habitants, qui n'ont pas besoin de respirer, se promènent librement dans les rues de la ville.

Le but principal des armes à faisceau est unités de combat fusées dans la section exoatmosphérique, navette
navires et avions aérospatiaux de la classe Spiral.

ARME À FAISCEAU

Le facteur dommageable d'une arme à faisceau est un faisceau hautement dirigé de charges ou
particules neutres de haute énergie - électrons, protons, atomes d'hydrogène neutres.
Le puissant flux d'énergie transporté par les particules peut créer une intense
les effets thermiques, les charges de choc mécanique, déclenchent un rayonnement de rayons X.
L'utilisation d'armes à faisceau se distingue par l'instantanéité et la soudaineté de l'effet dommageable.
Le facteur limitant la portée de cette arme sont les particules de gaz,
situé dans l'atmosphère, avec les atomes desquels interagissent les particules accélérées, progressivement
perdre votre énergie.

Les cibles les plus probables des armes à faisceaux pourraient être la main-d'œuvre,
équipements électroniques, divers systèmes d'armes et équipement militaire: balistique et
missiles de croisière, avions, vaisseaux spatiaux, etc. Travail sur la création d'armes à faisceau
a pris son plus grand élan peu de temps après la proclamation du président américain Ronald Reagan
Programmes SOI.

Le Laboratoire national de Los Alamos est devenu le centre de recherche scientifique dans ce domaine.
Les expériences furent alors réalisées sur l'accélérateur ATS, puis sur des accélérateurs plus puissants.
Dans le même temps, les experts estiment que de tels accélérateurs de particules constitueront un moyen fiable
sélection d'ogives attaquantes de missiles ennemis sur fond de «nuage» de fausses cibles. Recherche
Des armes à faisceaux électroniques sont également en cours de développement au Laboratoire national de Livermore.
Selon certains scientifiques, des tentatives réussies y ont été faites pour obtenir un flux
électrons de haute énergie, dont la puissance est des centaines de fois supérieure à celle obtenue en
accélérateurs de recherche.

Dans le même laboratoire, dans le cadre du programme Antigone, il a été établi expérimentalement que
que le faisceau d'électrons se propage presque parfaitement, sans diffusion, le long de la surface ionisée.
canal préalablement créé par un faisceau laser dans l’atmosphère. Les installations d'armes à faisceau ont
de grandes caractéristiques dimensionnelles de masse et peuvent donc être créés comme stationnaires ou
sur des équipements mobiles spéciaux à forte capacité de levage.

PS : par hasard dans une communauté connue science_freaks une dispute s'ensuit sur la réalité
systèmes d'armes à faisceaux, et les opposants ont de plus en plus argumenté sur son irréalité.
Après avoir fouillé dans les sources ouvertes sur tout Internet, j'ai déniché de nombreuses informations, dont j'ai cité certaines
plus haut. Je m'intéresse à savoir qui peut dire quoi raisonnablement en fonction de la présence de personnes existantes et de prospects.
développement de nouveaux systèmes d’armes classés comme armes à faisceau ?

Militaire pays développés Ils sont constamment à la recherche de types d’armes fondamentalement nouveaux afin d’avoir un avantage tactique et stratégique. À une époque, l'un des types prometteurs armes stratégiques il existait un soi-disant canon à ions, qui utilisait des ions ou des atomes neutres au lieu de projectiles.

Dans les œuvres fantastiques armes similaires appelés blasters, désintégrateurs et un tas d'autres noms. En principe, les technologies modernes permettent de créer de telles armes en métal. Toutefois, il existe un certain nombre de restrictions qui ne permettent pas l'utilisation de ces armes, même à des fins stratégiques.

L'histoire du canon à ions a commencé aux États-Unis, lorsque les militaires étrangers ont commencé à chercher de nouveaux moyens de neutraliser missiles soviétiques avec plusieurs ogives. Lorsqu'une ogive de missile volant était irradiée avec des ions, des interférences se produisaient en raison de pannes de dispositifs semi-conducteurs et des courants de Foucault créaient des interférences dans les actionneurs. Si une unité conventionnelle n'avait pratiquement pas d'électronique de contrôle, une fois irradiée, elle continuait à voler selon la même trajectoire. Et lorsque l’ogive a été irradiée, la fusée aurait dû commencer à parcourir d’un côté à l’autre. Ainsi, le canon à ions était censé aider à distinguer rapidement les ogives des imitations.

Les recherches sur ce type d'arme ont commencé à Los Alamos, où les premiers bombe atomique. Après un certain temps, les premiers résultats sont apparus. Il s'est avéré qu'un faisceau de particules ou un faisceau laser d'une puissance de dix mille joules désorientait facilement l'unité de navigation de la fusée. Un faisceau d'une puissance de cent mille joules peut provoquer la détonation de l'ogive d'un missile entrant en raison de l'induction électrostatique, mais un faisceau d'un million de joules a simplement tellement endommagé toute l'électronique du missile qu'il a cessé de fonctionner.

Lors de la mise en œuvre technique du canon à ions, un certain nombre de difficultés techniques sont apparues. Le premier problème était que des ions chargés de la même manière ne pouvaient tout simplement pas voler dans un faisceau dense car ils se repoussaient et, au lieu d'une impulsion dense et puissante, le résultat était une impulsion dispersée et très faible. Le deuxième problème était que les ions interagissaient avec les atomes de l’atmosphère, perdaient de l’énergie et se diffusaient. Une autre difficulté technique était que le faisceau de particules chargées s'écartait simplement d'une trajectoire droite en raison de l'interaction avec le champ magnétique.

Ces difficultés techniques ont été surmontées grâce à des solutions techniques intéressantes. Devant le faisceau de particules principal, une puissante impulsion laser était émise, qui ionisait l'air sur son passage et créait le vide nécessaire au mouvement du faisceau de particules. Une modification a été apportée directement à la conception de l'accélérateur de particules : une chambre supplémentaire a été installée, où les ions accélérés étaient combinés avec des électrons et émis par des atomes neutres. Les atomes neutres n'interagissaient pas avec le champ magnétique terrestre et se déplaçaient de manière rectiligne dans le canal ionisé.

Un autre problème qui fait obstacle aux développeurs de telles armes ne peut être résolu, même avec l'aide des plus grands. technologies modernes. Ce problème réside dans le fait qu’il n’existe pas de source d’énergie compacte et très puissante capable d’assurer le fonctionnement de telles armes. Une centrale électrique distincte doit être construite à côté d'un tel canon à ions, ce qui est totalement inacceptable en raison des coûts élevés et du démasquage.

Les films de science-fiction nous donnent une idée précise des arsenaux du futur - ce sont divers blasters, sabres laser, armes infrasoniques et canons à ions. Entre-temps armées modernes, comme il y a trois cents ans, il faut principalement compter sur des balles et de la poudre à canon. Y aura-t-il une percée dans les affaires militaires dans un avenir proche, faut-il s'attendre à l'apparition d'armes fonctionnant sur de nouveaux principes physiques?

Histoire

Des travaux sur la création de tels systèmes sont cependant menés dans des laboratoires du monde entier. succès particuliers Les scientifiques et les ingénieurs ne peuvent pas encore se vanter. Les experts militaires estiment qu'ils ne pourront participer à de véritables opérations de combat que dans plusieurs décennies.

Parmi les systèmes les plus prometteurs, les auteurs citent souvent les canons à ions ou les armes à faisceaux. Son principe de fonctionnement est simple : l'énergie cinétique d'électrons, de protons, d'ions ou d'atomes neutres accélérés à des vitesses énormes est utilisée pour détruire des objets. Essentiellement, ce système est un accélérateur de particules mis en service militaire.

Les armes à faisceau sont une véritable création de la guerre froide qui, avec les lasers de combat et les missiles intercepteurs, étaient destinées à détruire Ogives soviétiques dans l'espace. La création de canons à ions a été réalisée dans le cadre du célèbre programme Reagan Star Wars. Après l’effondrement de l’Union Soviétique, ces développements ont cessé, mais aujourd’hui l’intérêt pour ce sujet revient.

Un peu de théorie

L’essence du fonctionnement des armes à faisceau réside dans le fait que les particules sont accélérées dans un accélérateur à des vitesses énormes et transformées en « projectiles » miniatures uniques dotés d’une capacité de pénétration colossale.

Les objets sont endommagés à cause de :

• pulsation éléctromagnétique;
• exposition à des rayonnements durs;
• destruction mécanique.

Puissant Flux d'énergie, que transportent les particules, a un fort effet thermique sur les matériaux et la structure. Cela peut créer des charges mécaniques importantes et perturber la structure moléculaire des tissus vivants. On suppose que les armes à faisceau seront capables de détruire les coques avion, désactiver leur électronique, faire exploser une ogive à distance et même faire fondre le « remplissage » nucléaire des missiles stratégiques.

Pour augmenter l'effet destructeur, il est proposé de délivrer non pas des coups uniques, mais toute une série d'impulsions à haute fréquence. Un sérieux avantage des armes à faisceau est leur vitesse, qui est due à l'énorme vitesse des particules émises. Pour détruire des objets à une distance considérable, un canon à ions nécessite une source d'énergie puissante telle qu'un réacteur nucléaire.

L'un des principaux inconvénients des armes à faisceau est la limitation de leur action dans l'atmosphère terrestre. Les particules interagissent avec les atomes de gaz et perdent leur énergie. On suppose que dans de telles conditions, la portée de destruction du canon à ions ne dépassera pas plusieurs dizaines de kilomètres. Pour l’instant, il n’est donc pas question de bombarder des cibles à la surface de la Terre depuis l’orbite.

Une solution à ce problème pourrait consister à utiliser un canal d’air raréfié à travers lequel les particules chargées se déplaceraient sans perte d’énergie. Cependant, ce ne sont que des calculs théoriques que personne n’a testés en pratique.

Actuellement, le domaine d'application le plus prometteur des armes à faisceaux est considéré comme la défense antimissile et la destruction des engins spatiaux ennemis. De plus, pour orbital systèmes d'impact Le plus intéressant est l'utilisation non pas de particules chargées, mais d'atomes neutres, préalablement accélérés sous forme d'ions. Généralement, des noyaux d’hydrogène ou son isotope, le deutérium, sont utilisés. Dans la chambre de recharge, ils sont convertis en atomes neutres. Lorsqu'ils atteignent une cible, ils sont facilement ionisés et la profondeur de pénétration dans le matériau augmente plusieurs fois.

Création de systèmes de combat opérant au sein l'atmosphère terrestre, semble toujours peu probable. Les Américains considéraient les armes à faisceau comme un moyen de destruction possible missiles anti-navires, mais plus tard cette idée a été abandonnée.

Comment le canon à ions a été créé

L’émergence des armes nucléaires a conduit à une course aux armements sans précédent entre l’Union soviétique et les États-Unis. Déjà au milieu des années 60, le nombre de charges nucléaires dans les arsenaux des superpuissances s'élevait à des dizaines de milliers et les armes intercontinentales devenaient le principal moyen de les transporter. missiles balistiques. Une nouvelle augmentation de leur nombre n’aurait aucune signification pratique. Pour obtenir un avantage dans ce domaine course de la mort, les rivaux ont dû trouver comment protéger leurs propres installations contre frappe de missile ennemi. C’est ainsi qu’est né le concept de défense antimissile.

23 mars 1983 Président américain Ronald Reagan a annoncé le lancement de l'Initiative de défense stratégique. Son objectif était de garantir la protection du territoire américain contre une frappe de missile soviétique, et son outil de mise en œuvre était d'acquérir une domination totale dans l'espace.

La plupart des éléments de ce système devaient être placés en orbite. Une partie importante d'entre eux étaient arme la plus puissante, développé sur de nouveaux principes physiques. Pour détruire les missiles et les ogives soviétiques, ils avaient l'intention d'utiliser des lasers à pompage nucléaire, de la mitraille atomique, des lasers chimiques conventionnels, des canons à rail, ainsi que des armes à faisceau installées sur des stations orbitales lourdes.

Il faut dire que l'étude des effets néfastes des protons, des ions ou des particules neutres de haute énergie a commencé encore plus tôt, vers le milieu des années 70.

Initialement, les travaux dans ce sens étaient plutôt de nature préventive : les services de renseignement américains ont signalé que des expériences similaires étaient activement menées en Union soviétique. On pensait que l'URSS avait beaucoup progressé dans ce domaine et qu'elle pouvait mettre en pratique le concept d'armes à faisceau. Les ingénieurs et scientifiques américains eux-mêmes ne croyaient pas vraiment à la possibilité de créer des armes à feu tirant des particules.

Les travaux dans le domaine de la création d'armes à faisceaux ont été supervisés par la célèbre DARPA, l'Agence des projets de recherche avancée du Pentagone.

Ils ont été menés dans deux directions principales :

1. Création d'installations de frappe au sol destinées à détruire dans l'atmosphère les missiles (défense antimissile) et les avions ennemis (défense aérienne). Le client de ces études était l’armée américaine. Pour tester les prototypes, un site d'essai doté d'un accélérateur de particules a été construit ;
2. Développement d'installations de combat spatiales placées sur des engins spatiaux de type Shuttle pour détruire des objets en orbite. Le plan était de créer plusieurs prototypes d’armes, puis de les tester dans l’espace, en détruisant un ou plusieurs anciens satellites.

Il est curieux que dans des conditions terrestres, il ait été prévu d'utiliser des particules chargées et de tirer en orbite un faisceau d'atomes d'hydrogène neutres.

La possibilité d’une utilisation « spatiale » des armes à faisceaux a suscité un réel intérêt parmi les dirigeants du programme SDI. Plusieurs études ont été menées qui ont confirmé la capacité théorique de telles installations à résoudre les problèmes de défense antimissile.

Projet "Antigone"

Il s'est avéré que l'utilisation d'un faisceau de particules chargées est associée à certaines difficultés. Après avoir quitté l'installation, sous l'action des forces coulombiennes, ils commencent à se repousser, ce qui entraîne non pas un tir puissant, mais de nombreuses impulsions affaiblies. De plus, les trajectoires des particules chargées sont courbées sous l’influence du champ magnétique terrestre. Ces problèmes ont été résolus en ajoutant à la conception ce que l’on appelle une chambre de recharge, située après l’étage supérieur. Dans celui-ci, les ions se sont transformés en atomes neutres et ne se sont plus influencés par la suite.

Le projet de création d'armes à faisceau a été retiré du programme Star Wars et a reçu son propre nom - "Antigone". Cela a probablement été fait afin de préserver les développements même après la fermeture du SDI, dont le caractère provocateur n'a pas suscité de doutes particuliers parmi les dirigeants de l'armée.

La gestion globale du projet a été assurée par des spécialistes de l'US Air Force. Les travaux visant à créer un canon à faisceau orbital se sont déroulés assez rapidement ; plusieurs fusées suborbitales équipées de prototypes d'accélérateurs ont même été lancées. Cependant, cette idylle ne dura pas longtemps. Au milieu des années 80, un nouveau vent politique souffle : une période de détente s’ouvre entre l’URSS et les États-Unis. Et lorsque les développeurs ont abordé le stade de la création de prototypes expérimentaux, Union soviétique ordonné de vivre longtemps, et la poursuite des travaux sur la défense antimissile a perdu tout sens.

À la fin des années 80, Antigonus est transféré au département naval, et les raisons cette décision est resté inconnu. Vers 1993, les premiers modèles préliminaires de défense antimissile embarquée basée sur des armes à faisceau ont été créés. Mais lorsqu'il est devenu évident qu'il fallait énormément d'énergie pour détruire des cibles aériennes, les marins se sont rapidement désintéressés d'un tel exotisme. Apparemment, ils n’aimaient pas vraiment la perspective de transporter des barges supplémentaires équipées de centrales électriques derrière les navires. Et le coût de telles installations n’a clairement pas ajouté à l’enthousiasme.

Installations de poutres pour Star Wars

Il est curieux de savoir exactement comment ils envisageaient d’utiliser des armes à faisceaux dans l’espace. L'accent principal a été mis sur l'effet de rayonnement d'un faisceau de particules lors d'une forte décélération dans le matériau de l'objet. On pensait que le rayonnement résultant était capable de garantir des dommages à l'électronique des missiles et des ogives. La destruction physique des cibles était également considérée comme possible, mais elle nécessitait une durée et une puissance d'impact plus longues. Les développeurs sont partis de calculs selon lesquels les armes à faisceaux dans l'espace sont efficaces à des distances de plusieurs milliers de kilomètres.

En plus de détruire l’électronique et physiquement les ogives, ils voulaient utiliser des armes à faisceau pour identifier les cibles. Le fait est qu'en entrant en orbite, la fusée lance des dizaines et des centaines de fausses cibles, qui, sur les écrans radar, ne sont pas différentes des véritables ogives. Si vous irradiez un tel groupe d'objets avec un faisceau de particules de puissance même faible, alors par l'émission, vous pouvez déterminer lesquelles des cibles sont fausses et sur lesquelles il convient d'ouvrir le feu.

Est-il possible de créer un canon à ions ?

Théoriquement, il est tout à fait possible de créer une arme à faisceau : les processus se déroulant dans de telles installations sont bien connus depuis longtemps des physiciens. Une autre affaire est de créer un prototype d'un tel appareil, adapté à une utilisation réelle sur le champ de bataille. Ce n'est pas pour rien que même les développeurs du programme Star Wars ont supposé l'apparition de canons à ions au plus tôt en 2025.

Le principal problème de mise en œuvre est la source d'énergie qui, d'une part, doit être assez puissante, d'autre part, avoir des dimensions plus ou moins raisonnables et ne pas coûter trop cher. Ce qui précède est particulièrement pertinent pour les systèmes conçus pour fonctionner dans l’espace.

Tant que nous ne disposerons pas de réacteurs puissants et compacts, il est préférable de laisser de côté les projets de défense antimissile à faisceau, comme les lasers spatiaux de combat.

Les perspectives d’utilisation d’armes à faisceau au sol ou dans les airs semblent encore moins probables. La raison est la même : vous ne pouvez pas installer de centrale électrique sur un avion ou un char. De plus, lors de l'utilisation de telles installations dans l'atmosphère, il sera nécessaire de compenser les pertes liées à l'absorption d'énergie par les gaz de l'air.

Les médias nationaux publient souvent des informations sur la création d'armes à faisceau russes, censées avoir un pouvoir destructeur monstrueux. Naturellement, ces développements sont top secrets et ne sont donc montrés à personne. En règle générale, il s’agit d’absurdités pseudo-scientifiques régulières telles que les radiations de torsion ou les armes psychotropes.

Il est possible que des recherches dans ce domaine soient encore en cours, mais tant que les questions fondamentales ne seront pas résolues, il n’y aura aucun espoir de percée.

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Certaines particules de canon à ions ont des applications pratiques potentielles, telles que système anti-missile défense ou protection contre les météorites. Cependant, la grande majorité des concepts de ces armes proviennent du monde de la science-fiction, où ces types d’armes sont présents en grande abondance. Ils sont connus sous de nombreux noms : phaseurs, canons à particules, canons à ions, canons à faisceau de protons, canons à rayons, etc.

Concept

Le concept des armes à faisceau partiel découle de principes scientifiques solides et d’expériences actuellement menées dans le monde entier. Un processus efficace pour endommager ou détruire une cible consiste simplement à surchauffer jusqu'à ce qu'elle disparaisse instantanément. Cependant, après des décennies de recherche et de développement, les armes à faisceau partiel en sont encore au stade de la recherche et il reste encore à tester dans la pratique si ces armes peuvent être utilisées comme une arme efficace. Beaucoup de gens rêvent d'assembler un canon à ions de leurs propres mains et de tester ses propriétés dans la pratique.

Accélérateurs de particules

Les accélérateurs de particules sont une technologie bien développée utilisée dans recherche scientifique depuis des décennies. Ils utilisent Champs électromagnétiques pour accélérer et diriger les particules chargées le long d’un chemin prédéterminé, et des « lentilles » électrostatiques concentrent ces flux vers des collisions. Tube cathodique dans de nombreux téléviseurs du 20e siècle et écrans d'ordinateur- un type très simple d'accélérateur de particules. Les versions plus puissantes incluent les synchrotrons et les cyclotrons, utilisés dans recherche nucléaire. Les armes à faisceau électronique sont une version avancée de cette technologie. Il accélère les particules chargées (dans la plupart des cas des électrons, des positons, des protons ou des atomes ionisés, mais des versions très avancées peuvent accélérer d'autres particules telles que les noyaux de mercure) jusqu'à presque la vitesse de la lumière, puis les tire sur une cible. Ces particules possèdent une énorme énergie cinétique avec laquelle elles chargent la matière à la surface de la cible, provoquant une surchauffe presque instantanée et catastrophique. C’est essentiellement le principe de base du fonctionnement du canon à ions.

Caractéristiques physiques

Les principales capacités du canon à ions se résument toujours à une destruction instantanée et indolore de la cible. Les faisceaux de particules chargées divergent rapidement en raison de la répulsion mutuelle, c'est pourquoi les faisceaux de particules neutres sont le plus souvent proposés. Les armes à faisceau de particules neutres ionisent les atomes en retirant un électron de chaque atome ou en permettant à chaque atome de capturer un électron supplémentaire. Les particules chargées sont ensuite accélérées et neutralisées à nouveau en ajoutant ou en supprimant des électrons.

Les accélérateurs de particules cyclotron, les accélérateurs de particules linéaires et les accélérateurs de particules synchrotron peuvent accélérer des ions hydrogène chargés positivement jusqu'à ce que leur vitesse approche la vitesse de la lumière, et chaque ion individuel a une énergie cinétique de 100 MeV à 1 000 MeV ou plus. Les protons de haute énergie qui en résultent peuvent alors capter les électrons de ceux des électrodes émettrices et ainsi être électriquement neutralisés. Cela crée un faisceau d’atomes d’hydrogène électriquement neutres et à haute énergie qui peuvent circuler en ligne droite à une vitesse proche de la vitesse de la lumière pour écraser et endommager sa cible.

Briser les limites de vitesse

Le faisceau de particules pulsées émis par une telle arme peut contenir 1 gigajoule d'énergie cinétique ou plus. La vitesse du faisceau proche de la vitesse de la lumière (299 792 458 m/s dans le vide) combinée à l'énergie créée par l'arme annule tout moyen réaliste de protéger la cible du faisceau. Le durcissement de la cible par blindage ou sélection de matériaux serait peu pratique ou inefficace, surtout si le faisceau pouvait être maintenu à pleine puissance et focalisé avec précision sur la cible.

Dans l'armée américaine

L’Initiative stratégique de défense des États-Unis a investi dans le développement d’une technologie de faisceaux de particules neutres destinée à être utilisée comme arme dans l’espace. La technologie des accélérateurs à faisceau neutre a été développée au Laboratoire national de Los Alamos. Un prototype d'arme à faisceau d'hydrogène neutre a été lancé à bord d'une fusée-sonde suborbitale du missile White Sands en juillet 1989 dans le cadre du projet Beam Experiments Aboard Rocket (BEAR). Il a atteint une altitude maximale de 124 milles et a fonctionné avec succès dans l’espace pendant 4 minutes avant de revenir sur Terre. En 2006, le dispositif expérimental récupéré a été transféré de Los Alamos au Smithsonian Air and Space Museum de Washington, DC. Cependant histoire complète Le développement du canon à ions est caché au grand public. Qui sait quelles autres armes les Américains ont acquises au fil des années ? Dernièrement. Les guerres du futur pourraient bien nous surprendre.

Dans l'univers Star Wars

DANS " Guerres des étoiles"Les canons à air ionique sont une forme d'armement dont les particules ionisées, capables de perturber les systèmes électroniques, peuvent même désactiver un grand navire capital. Au cours de la bataille de l'île de Sikka, les tirs continus de ces canons depuis plusieurs navires ont causé des dommages importants à la coque d'un navire. au moins un croiseur léger de classe Arquitens.

L'intercepteur de lumière de classe Eta-2 utilisait des canons similaires qui crachaient du plasma, ce qui pouvait provoquer des pannes électriques temporaires dans le mécanisme lors de l'impact.

Les chasseurs Y-wing étaient également équipés de ces canons, principalement ceux utilisés par le Gold Squadron de l'Alliance. Bien que leur champ de tir soit quelque peu limité, les canons à ions étaient suffisamment puissants pour que trois explosions suffisent à désactiver un croiseur de commandement Arquitens, mais une seule pour désactiver complètement un chasseur TIE/D Defender. Cela a été démontré lors de la fusillade dans la nébuleuse de l’Archéon.

Au début de la Guerre des Clones, elle a équipé l'énorme croiseur lourd Sujugator d'énormes canons à ions. Sous le commandement du Général Grievous, le croiseur attaqua des dizaines de navires de guerre de la République et leur donna un avant-goût du pouvoir destructeur des armes ioniques. Après la bataille d'Abregado, la République en a eu connaissance.

Les canons à ions du Fury ont été désactivés par l'escadron de l'Ombre de la République lors d'une bataille près de la nébuleuse de Kaliida. Le croiseur géant a ensuite été détruit lorsque le général Jedi Anakin Skywalker a capturé le navire de l'intérieur et l'a forcé à s'écraser sur la Lune Morte d'Antara.

Au début de la rébellion contre l'Empire Galactique, les bombardiers du Gold Squadron étaient équipés de canons à ions. Les croiseurs MC75 utilisés par l'Alliance rebelle étaient armés de montures à ions lourds.

Pendant le Galactique guerre civile L'Alliance rebelle a utilisé un canon à ions stationnaire pour arrêter Destructeurs d'étoiles Escadrons de la mort lors de l'évacuation d'Echo Base.

Programme pour DDOS

Low Orbit Ion Cannon est un utilitaire réseau open source et une application d'attaque par déni de service écrit en C#. LOIC a été initialement développé par Praetox Technologies, mais a ensuite été publié pour un usage public gratuit et est désormais hébergé sur plusieurs plates-formes open source.

LOIC effectue une attaque DoS (ou, lorsqu'il est utilisé par plusieurs parties, une attaque DDoS) sur un site cible en ciblant un serveur avec des paquets TCP ou UDP pour perturber le service d'un hôte spécifique. Les gens ont utilisé LOIC pour rejoindre des botnets volontaires.

Logiciel a inspiré une version autonome de JavaScript appelée JS LOIC, ainsi qu'une version Web de LOIC appelée Low Orbit Web Cannon. Il vous permet d'effectuer une attaque DoS directement depuis votre navigateur Web.

Méthode de protection

Des experts en sécurité cités par la BBC ont indiqué que des paramètres de pare-feu bien conçus peuvent filtrer la plupart trafic provenant d'attaques DDoS via LOIC, empêchant ainsi la pleine efficacité de ces mêmes attaques. Dans au moins un cas, le filtrage de tout le trafic UDP et ICMP a bloqué l'attaque LOIC. Étant donné que les fournisseurs de services Internet fournissent moins de bande passante à chacun de leurs clients afin de fournir des niveaux de service garantis à tous leurs clients en même temps, ces types de règles de pare-feu sont plus efficaces si elles sont mises en œuvre en amont du serveur d'applications. Liaison montante Internet. En d'autres termes, il est facile de forcer un FAI à rejeter le trafic destiné à un client en envoyant plus de trafic que ce qui est autorisé, et tout filtrage effectué côté client une fois que le trafic passe par cette liaison ne peut empêcher le fournisseur de services de rejeter le trafic destiné à un client. trafic excédentaire destiné à cet utilisateur. C'est ainsi que se déroule l'attaque.

Les attaques LOIC sont facilement identifiées dans les journaux système et l'attaque peut être retracée jusqu'aux adresses IP utilisées.

L'arme principale des anonymes

LOIC a été utilisé par Anonymous pendant le projet Chanology pour attaquer les sites Web de l'Église de Scientologie, puis a attaqué avec succès le site Web de la Recording Industry Association of America en octobre 2010. L'application a ensuite été à nouveau utilisée par Anonymous lors de leur opération Occupy en décembre 2010 pour attaquer les sites Web. des entreprises et des organisations opposées à WikiLeaks.

En réponse à la fermeture du service de partage de fichiers Megaupload et à l'arrestation de quatre employés, des membres du groupe Anonymous ont lancé des attaques DDoS contre les sites Internet d'Universal Music Group (société responsable du procès contre Megaupload), du Département américain de l'Environnement. Justice, et le Copyright Office des États-Unis, le Federal Bureau of Investigation, la MPAA, Warner Music Group et la RIAA, ainsi que HADOPI, dans l'après-midi du 19 janvier 2012 - à travers le même « pistolet » qui permet d'attaquer n'importe quel serveur.

L'application LOIC doit son nom au canon à ions, une arme fictive issue de nombreuses œuvres de science-fiction, de jeux vidéo, et notamment de la série Jeux de commande& Conquérir. Il est difficile de nommer un jeu qui n'a pas d'arme portant ce nom. Par exemple, dans le jeu Stellaris, le canon à ions joue un rôle important, malgré le fait que ce jeu est une stratégie économique, bien que dans un cadre spatial.