Спецпроекты

Армия США вооружится самым портативным и миниатюрным ускорителем частиц в мире

Техника

Американским военным потребовался миниатюрный, портативный и очень мощный ускоритель частиц, который они будут использовать в медицинских и военных целях. В мире пока не существует приборов, соответствующих требованиям армии – их самый компактный аналог в два раза длиннее, а его мощность в семь раз ниже необходимой.

Оружие XXI века

На вооружение в американской армии в обозримом будущем может встать сверхкомпактный и портативный линейный ускоритель частиц, аналогов которого пока не существует. Программу по его разработке, получившую название Advanced Concept Compact Electron Linear-Accerator (ACCEL), инициировало Управление перспективных исследовательских проектов Минобороны США (DARPA).

По данным ведомства, линейный ускоритель частиц им нужен для эксплуатации в боевых условиях. Специалисты DARPA видят его применение для решения самых разных задач, начиная от санобработки заканчивая дистанционным подрывом взрывных устройств.

«Мощный, компактный ускоритель, который можно было бы транспортировать на грузовике или самолете в суровых условиях, обеспечил бы множество преимуществ в области обороны и национальной безопасности. Его можно было бы использовать для лечения в местах, где нет передовых больниц, для дистанционного взрыва самодельных взрывных устройств, а также для мобильной визуализации или проверки содержимого транспортных контейнеров для противодействия химическим, био- и радиологическим угрозам. Портативный ускоритель частиц также мог бы обеспечить портативную стерилизацию пищевых продуктов и поверхностей для предотвращения загрязнения и заражения», – отметил полковник Дэн Яворсек (Dan Javorsek), менеджер программы ACCEL.

Суперпортативный гаджет

На момент публикации материала DARPA еще не нашло подрядчика, готового выполнить поставленную перед ним задачу по строительству сверхкомпактного ускорителя частиц. 28 января 2021 г. ведомство проведет вебинар для потенциальных соискателей, а сроки начала работ оно пока не устанавливает.

Логотип программы ACCEL

Кандидату, который в итоге получит контракт, будет необходимо изобрести линейный ускоритель электронов, который должен будет помещаться в небольшой цилиндр диаметром 40 см и длиной 100 см. Максимальный вес всей конструкции не должен превышать 75 кг, но при этом мощность луча, генерируемого прибором, должна быть как минимум на уровне 35 МэВ (мегаэлектронвольт).

Дополнительное требование, которое военные предъявили к системе – это ее надежность. Она должна, по меньшей мере, выдерживать транспортировку в любом виде транспорта и быть невосприимчивой к любым климатическим условиям, в том числе к жаре и низким температурам.

«Чтобы реализовать цели ACCEL, мы ищем специалистов в различных областях, таких как диэлектрические лазеры, ускорение кильватерного поля и других боле экзотических, помимо тех, которые связаны с традиционными радиочастотными линейными ускорителями», – добавил Дэн Яворсек.

Трудновыполнимая задача

В итоге американским военным потребовался самый миниатюрный линейный ускоритель частиц из всех, что к январю 2021 г. был в арсенале человеческой цивилизации. Предыдущий рекорд в этом плане установили специалисты Европейского комитета по ядерным исследованиям – Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire (CERN).

В 2015 г. они изготовили опытный образец линейного ускорителя длиной два метра и предназначенного для использования в составе промышленного и медицинского оборудования. За основу изобретения специалисты взяли конструкцию полноразмерного ускорителя LINAC4, который в 2020 г. стал частью комплекса ускорителей CERN.

Один из четырех составных элементов мини-ускорителя CERN

Миниатюрное детище CERN собрано по схеме радиочастотного четырехполюсника (radiofrequency quadrupole, RFQ), которая является достаточно распространенной схемой для линейных ускорителей. Размеры прибора удалось уменьшить за счет удвоения его рабочей частоты и применения новых принципов динамики луча.

В сумме все действия привели к тому, что созданный линейный ускоритель получился модульным (он состоит их четырех частей по 50 см каждая) и способным работать на частоте 750 МГц. Но при всем этом его мощность на момент испытаний составляла всего 5 МэВ.

Другими словами, DARPA нужен прибор, который должен быть не только вдвое более компактным на фоне творения CERN, но и как минимум в семь раз более мощным. Сроки, отводимые на разработку такого устройства, а также предположительный бюджет, американское ведомство пока не устанавливает.