Проект "Экскалибур": Рентгеновский лазер на ядерной основе для противоракетной обороны.

Введение

Противоракетная система с использованием рентгеновского лазера, работающего от ядерного взрывного устройства.

Проект «Экскалибур» — это исследовательская программа, разработанная в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора (LLNL) в период холодной войны для создания рентгеновской лазерной системы в качестве средства противоракетной обороны (BMD) для Соединенных Штатов. Концепция заключалась в размещении большого количества одноразовых рентгеновских лазеров вокруг ядерного устройства, которое должно было выводиться на орбиту в космосе. В случае атаки устройство должно было быть взорвано, а рентгеновское излучение, высвобождаемое каждым лазером, фокусировалось бы для уничтожения нескольких приближающихся ракет-мишеней. Поскольку система должна была быть развернута над атмосферой Земли, рентгеновские лучи могли достигать ракет на расстоянии тысяч километров, обеспечивая защиту на обширной территории. Системы противоракетной обороны (ПРО) того времени атаковали ядерные боеголовки противника только после их отделения от межконтинентальных баллистических ракет (МБР). Одна МБР могла нести до дюжины боеголовок, поэтому для перехвата каждой атакующей ракеты требовались десятки ракет-перехватчиков. Одно устройство «Экскалибур» могло содержать до пятидесяти лазеров и потенциально уничтожать соответствующее количество ракет, при этом все боеголовки оставались на борту. Таким образом, одно устройство «Экскалибур» могло уничтожить десятки МБР и сотни боеголовок по цене одной ядерной бомбы, кардинально изменив соотношение стоимости, которое ранее обрекало системы ПРО на провал. Базовая концепция «Экскалибура» была разработана в 1970-х годах Джорджем Чаплином-младшим и далее развита Питером Л. Хагельштейном, оба из которых входили в «Группу О» Эдварда Теллера в LLNL. После успешного испытания в 1980 году в 1981 году Теллер и Лоуэлл Вуд начали переговоры с президентом США Рональдом Рейганом об этой концепции. Эти переговоры, в сочетании с сильной поддержкой Фонда «Наследие», помогли Рейгану в 1983 году объявить о Стратегической оборонной инициативе (СОИ). Последующие подземные ядерные испытания в начале 1980-х годов указывали на достигнутый прогресс, что повлияло на саммит в Рейкьявике в 1986 году, где Рейган отказался отказаться от возможности проведения испытаний технологии СОИ с использованием ядерных взрывов в космосе. Исследователи из Ливермора и Лос-Аламоса начали выражать обеспокоенность по поводу результатов испытаний. Теллер и Вуд продолжали утверждать, что программа развивается успешно, даже после того, как критическое испытание в 1985 году показало, что она работает не так, как ожидалось. Это вызвало серьезную критику в американских оружейных лабораториях. В 1987 году внутренние разногласия стали достоянием общественности, что привело к расследованию, выясняющему, не вводила ли LLNL правительство в заблуждение относительно концепции «Экскалибур». В интервью телеканалу «60 минут» в 1988 году Теллер попытался покинуть студию, чтобы избежать ответов на вопросы об отношении лаборатории к сотруднику, который поставил результаты под сомнение. Дальнейшие испытания выявили дополнительные проблемы, и в 1988 году финансирование было значительно сокращено. Проект официально продолжался до 1992 года, когда был отменен его последний запланированный тест, «Зеленая вода» в рамках операции «Юлин».

Project Excalibur was a Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) Cold Warera research program to develop an X ray laser system as a ballistic missile defense (BMD) for the United States. The concept involved packing large numbers of expendable X ray lasers around a nuclear device, which would orbit in space. During an attack, the device would be detonated, with the X rays released focused by each laser to destroy multiple incoming target missiles. Because the system would be deployed above the Earth's atmosphere, the X rays could reach missiles thousands of kilometers away, providing protection over a wide area. Anti ballistic missile (ABM) systems of the time only attacked the enemy nuclear warheads after they were released by ICBMs. A single ICBM could carry as many as a dozen warheads, so dozens of defense missiles were required per attacking missile. A single Excalibur device contained up to fifty lasers and could potentially destroy a corresponding number of missiles, with all of the warheads still on board. A single Excalibur could thus destroy dozens of ICBMs and hundreds of warheads for the cost of a single nuclear bomb, dramatically reversing the cost exchange ratio that had previously doomed ABM systems. The basic concept behind Excalibur was conceived in the 1970s by George Chapline Jr. and further developed by Peter L. Hagelstein, both part of Edward Teller's "O Group" in LLNL. After a successful test in 1980, in 1981 Teller and Lowell Wood began talks with US president Ronald Reagan about the concept. These talks, combined with strong support from The Heritage Foundation, helped Reagan ultimately to announce the Strategic Defense Initiative (SDI) in 1983. Further underground nuclear tests through the early 1980s suggested progress was being made, and this influenced the 1986 Reykjavík Summit, where Reagan refused to give up the possibility of proof testing SDI technology with nuclear testing in space. Researchers at Livermore and Los Alamos began to raise concerns about the test results. Teller and Wood continued to state the program was proceeding well, even after a critical test in 1985 demonstrated it was not working as expected. This led to significant criticism within the US weapons laboratories. In 1987, the infighting became public, leading to an investigation on whether LLNL had misled the government about the Excalibur concept. In a 60 Minutes interview in 1988, Teller attempted to walk out rather than answer questions about the lab's treatment of a fellow worker who questioned the results. Further tests revealed additional problems, and in 1988 the budget was cut dramatically. The project officially continued until 1992 when its last planned test, Greenwater of Operation Julin, was cancelled.

Концептуальная разработка

Концептуальная основа лазеров с короткой длиной волны, использующих рентгеновские и гамма-лучи, такая же, как и у их аналогов, излучающих видимый свет. Обсуждение подобных устройств началось еще в 1960 году, в год демонстрации первого рубинового лазера. Первое сообщение об успешном создании рентгеновского лазера было сделано в 1972 году Университетом Юты. Исследователи наносили тонкие слои атомов меди на предметные стекла микроскопа, а затем нагревали их импульсами неодимового лазера. Это приводило к появлению пятен на рентгеновской пленке в направлении слоев, но не в других направлениях. Это сообщение вызвало большой интерес, однако вскоре его затмил тот факт, что другим лабораториям не удалось воспроизвести результаты, и о нем быстро забыли. В 1974 году Университет Париж-Суд объявил о генерации лазерного излучения в алюминиевой плазме, созданной лазерным импульсом, но и эти результаты были встречены с недоверием в других лабораториях. DARPA финансировало исследования в области высокочастотных лазеров на низком уровне с 1960-х годов. К концу 1976 года они практически отказались от этой области. Они заказали отчет в Physical Dynamics, в котором были описаны возможные применения такого лазера, включая создание оружия на базе космических технологий. Ни одно из этих применений не казалось перспективным, и DARPA прекратило финансирование исследований рентгеновского лазера, отдав предпочтение более многообещающему лазеру на свободных электронах. В июне 1977 года два известных советских исследователя, Игорь Собельман и Владилен Летохов, продемонстрировали пленку, засвеченную излучением плазмы хлора, кальция и титана, результаты были схожи с полученными в Юте. Они подчеркнули, что результаты были очень предварительными и требуют дальнейшего изучения. В последующие несколько лет было представлено небольшое количество дополнительных публикаций по этой теме. Наиболее прямым подтверждением этих работ стали заявления Собельмана на конференции 1979 года в Новосибирске, где он сообщил о наблюдении генерации лазерного излучения в кальциевой плазме. Как и предыдущие сообщения, эти результаты были встречены со скептицизмом.

Первые попытки в Ливерморе

Джордж Чаплин изучал концепцию рентгеновского лазера на протяжении 1970-х годов. Чаплин был членом спекулятивного проекта Теллера "O Group" и начал обсуждать эту концепцию с другим членом "O Group" Лоуэллом Вудом, протеже Теллера. В 1975 году они совместно провели масштабный обзор области рентгеновских лазеров. Они предположили, что такое устройство станет мощным инструментом в материаловедении, для создания голограмм вирусов, где более длинная волна обычного лазера не обеспечивала необходимого оптического разрешения, а также в качестве своеобразной вспышки для получения изображений процесса ядерного синтеза в их устройствах инерциального удержания. В этом обзоре содержались расчеты, демонстрирующие как быстрое время реакции, необходимое для такого устройства, так и чрезвычайно высокие энергии, требуемые для накачки. Чаплин присутствовал на совещании, где была представлена работа Собельмана по рентгеновским лазерам. Он узнал об уникальных подземных ядерных испытаниях, проведенных по заказу Агентства по ядерной обороне (ДНК), в ходе которых вспышка рентгеновского излучения, создаваемая ядерными реакциями, направлялась по длинному туннелю, в то время как сам взрыв пресекался массивными дверями, которые захлопывались по мере приближения взрывной волны. Эти испытания использовались для изучения воздействия рентгеновского излучения от ядерных взрывов в экзосфере на возвращаемые аппараты. Он понял, что это идеальный способ накачки рентгеновского лазера. После нескольких недель работы он разработал проверяемую концепцию. В это время ДНК планировала еще одно испытание рентгеновского эффекта, и устройство Чаплина можно было легко протестировать в рамках того же "выстрела". Испытательный выстрел "Diablo Hawk" был произведен 13 сентября 1978 года в рамках серии операций "Cresset". Однако аппаратура на устройстве Чаплина вышла из строя, и не было возможности узнать, работала ли система. Конгресс постановил выделить 10 миллионов долларов как Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора (LLNL), так и Национальной лаборатории Лос-Аламоса (LANL) для испытаний оружия на основе совершенно новых концепций. Чаплину было дано указание спланировать новое испытание, посвященное концепции рентгеновского лазера. В испытаниях ДНК возвращаемый аппарат необходимо было извлекать для изучения после испытания, что требовало сложной системы защитных дверей и других технологий, делавших эти испытания очень дорогими. Для испытания рентгеновского лазера все это можно было не учитывать, поскольку лазер был спроектирован для уничтожения во время взрыва. Это позволило разместить лазер в верхней части вертикального шахтного ствола, что значительно снизило стоимость испытания по сравнению с типичными 40 миллионами долларов, необходимыми для испытательного выстрела ДНК. Учитывая график испытаний на полигоне в Неваде, их испытание пришлось отложить до 1980 года.

George Chapline had been studying the X ray laser concept through the 1970s. Chapline was a member of Teller's speculative project "O Group" and began to discuss the concept with fellow O Group member Lowell Wood, Teller's protégé. The two collaborated on a major review of the X ray laser field in 1975. They suggested such a device would be a powerful tool in materials science, for making holograms of viruses where a conventional laser's longer wavelength did not provide the required optical resolution, and as a sort of flashbulb for taking images of the nuclear fusion process in their inertial confinement fusion devices. This review contained the calculations that demonstrated both the rapid reaction times needed in such a device and the extremely high energies required for pumping. Chapline attended a meeting where Sobel'man's work on X ray lasers was presented. He had learned of the unique underground nuclear tests made on behalf of the Defense Nuclear Agency (DNA), where the burst of X rays produced by the nuclear reactions were allowed to travel down a long tunnel while the blast itself was cut off by large doors that slammed shut as the explosion approached. These tests were used to investigate the effects of X rays from exoatmospheric nuclear explosions on reentry vehicles. He realized this was a perfect way to pump an X ray laser. After a few weeks of work, he came up with a testable concept. At this time the DNA was making plans for another of its X ray effects tests, and Chapline's device could easily be tested in the same "shot". The test shot, Diablo Hawk, was carried out on 13 September 1978 as part of the Operation Cresset series. However, the instrumentation on Chapline's device failed, and there was no way to know if the system had worked. Congress directed that $10million be given to both Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) and Los Alamos National Laboratory (LANL) for weapons tests on entirely new concepts. Chapline was given the go ahead to plan for a new test dedicated to the X ray laser concept. In the DNA tests, the reentry vehicle had to be retrieved for study after the test, which demanded the complex system of protective doors and other techniques that made these tests very expensive. For the X ray laser test, all of this could be ignored, as the laser was designed to be destroyed in the explosion. This allowed the laser to be placed at the top of the vertical access shaft, which greatly lowered the cost of the test from the typical $40million needed in a DNA shot. Given the schedule at the Nevada Test Site, their test would have to wait until 1980.

Дофин успеха

Питер Хагельштейн учился на бакалавриате по физике в МТИ в 1974 году, когда подал заявку на стипендию Фонда Герца. Теллер входил в совет директоров Фонда Герца, и Хагельштейн вскоре прошел собеседование с Лоуэллом Вудом. Хагельштейн выиграл стипендию, а Вуд затем предложил ему летнюю работу в LLNL. Он никогда раньше не слышал об этой лаборатории, и Вуд объяснил, что там занимаются лазерами, термоядерным синтезом и схожими концепциями. Хагельштейн прибыл в мае 1975 года, но чуть не уехал, обнаружив, что местность выглядит "ужасно", и сразу предположил, что они занимаются разработкой оружия, увидев колючую проволоку и вооруженную охрану. Он остался только из-за интересных людей, с которыми познакомился. Хагельштейну было поручено моделировать процесс рентгеновского лазера на суперкомпьютерах LLNL. Его программа, известная как XRASER (от "X Ray laser" – "рентгеновский лазер"), в конечном итоге разрослась до примерно 40 000 строк кода. Он получил степень магистра в 1976 году и устроился в лабораторию на полную ставку, намереваясь возглавить разработку рабочего лазера. Идея заключалась в использовании мощных лазеров термоядерного синтеза в качестве источника энергии, как предлагали Хагельштейн и Вуд в своей обзорной статье. Хагельштейн использовал XRASER для моделирования около 45 подобных концепций, прежде чем нашел ту, которая, казалось, работала. В них использовались лазеры для нагрева металлических фольг и генерации рентгеновского излучения, но к концу 1970-х годов ни один из этих экспериментов не увенчался успехом. После провала Diablo Hawk Хагельштейн пересмотрел идею Чаплина и разработал новую концепцию, которая должна была быть гораздо эффективнее. Чаплин использовал легкий материал – волокно, взятое из местного сорняка, но Хагельштейн предложил использовать вместо него металлический стержень. Хотя поначалу Вуд был настроен скептически, он в итоге поддержал эту идею и успешно убедил провести испытания обеих концепций в ходе эксперимента Чаплина. Критическое испытание было проведено 14 ноября 1980 года под кодовым названием Dauphin в рамках операции Guardian. Оба лазера сработали, но конструкция Хагельштейна оказалась значительно мощнее. Вскоре лаборатория решила продолжить работу над версией Хагельштейна, сформировав "Программу R" под руководством Тома Уивера, другого члена группы O.

Peter Hagelstein was in an undergraduate physics program at MIT in 1974 when he applied for a Hertz Foundation scholarship. Teller was on the Hertz board, and Hagelstein soon had an interview with Lowell Wood. Hagelstein won the scholarship, and Wood then went on to offer him a summer position at LLNL. He had never heard of the lab, and Wood explained they were working on lasers, fusion, and similar concepts. Hagelstein arrived in May 1975, but nearly left when he found the area to be "disgusting" and immediately surmised they were working on weapons research when he saw the barbed wire and armed guards. He stayed on only because he met interesting people. Hagelstein was given the task of simulating the X ray laser process on LLNL's supercomputers. His program, known as XRASER for "X Ray laser", eventually grew to about 40,000 lines of code. He received his master's degree in 1976 and took a full time job at the lab, intending to lead the development of a working laser. The idea was to use the lab's powerful fusion lasers as an energy source, as Hagelstein and Wood had suggested in their review paper. Hagelstein used XRASER to simulate about 45 such concepts before he found one that appeared to work. These used the lasers to heat metal foils and give off X rays, but by the late 1970s, none of these experiments had been successful. After the Diablo Hawk failure, Hagelstein reviewed Chapline's idea and came up with a new concept that should be much more efficient. Chapline had used a lightweight material, a fiber taken from a local weed, but Hagelstein suggested using a metal rod instead. Although initially skeptical, Wood came to support the idea and successfully argued that both concepts be tested in Chapline's shot. The critical test was carried out on 14 November 1980 as Dauphin, part of Operation Guardian. Both lasers worked, but Hagelstein's design was much more powerful. The lab soon decided to move forward with Hagelstein's version, forming the "R Program", led by another O Group member, Tom Weaver.

Возобновление интереса

Хагельштейн опубликовал свою докторскую диссертацию в январе 1981 года на тему "Физика разработки лазера с короткой длиной волны". В отличие от более ранних работ Чаплина и Вуда, которые были сосредоточены на гражданском применении, во введении к диссертации упоминаются несколько потенциальных областей применения, включая даже оружие, позаимствованное из произведений научной фантастики. Вскоре Хагельштейн вернулся к гражданским разработкам рентгеновского лазера, первоначально разработав концепцию, в которой термоядерные лазеры лаборатории создавали бы плазму, фотоны которой накачивали бы другой материал. Изначально это основывалось на газообразном фторе, заключенном в хромовую фольгу. Однако это оказалось слишком сложным в производстве, поэтому была разработана система, более напоминающая ранние советские концепции. Лазер должен был передать достаточно энергии в селеновый проводник, чтобы ионизировать 24 электрона, оставляя 10 электронов, которые затем перекачивались бы за счет столкновений со свободными электронами в плазме. После нескольких попыток с использованием лазера Novette в качестве источника энергии, 13 июля 1984 года система впервые заработала. Команда рассчитала, что система обеспечила усиление лазерного излучения примерно в 700 раз, что они сочли веским доказательством генерации лазерного излучения. Деннис Мэтьюс представил эти результаты на октябрьской встрече Американского физического общества по физике плазмы в Бостоне, где Шимон Сукквер из Принстонского университета представил доказательства генерации лазерного излучения в углероде, используя гораздо меньший лазер и магнитное удержание плазмы.

Теллер в Вашингтоне, "утечки" АВВЕК

Успех испытания Dauphin представил потенциальное новое решение проблемы ПРО. Рентгеновский лазер предлагал возможность генерации множества лазерных лучей из одного ядерного оружия на орбите, что означало, что одно оружие могло бы уничтожить множество МБР. Это настолько ослабило бы атаку, что любой ответ США был бы подавляющим по сравнению с ней. Даже если бы Советы развернули полномасштабное нападение, это ограничило бы американские потери до 30 миллионов человек. В феврале 1981 года Теллер и Вуд отправились в Вашингтон, чтобы представить технологию лицам, принимающим решения, и запросить большую финансовую поддержку для продолжения разработки. Это создавало проблему. Как выразился их коллега, физик из LLNL Хью ДеУитт: "Давно известно, что Теллер и Вуд – крайние технологические оптимисты и превосходные продавцы гипотетических новых систем вооружений", или, как заметил Роберт Парк: "Любой, кто знаком с послужным списком Теллера, признает, что он неизменно оптимистичен даже в отношении самых маловероятных технологических схем". Хотя эта напористость мало влияла на военные круги США, она оказалась постоянным раздражителем в Конгрессе, негативно сказываясь на репутации лаборатории, когда эти концепции не оправдывались. Чтобы избежать этого, Рой Вудрафф, заместитель директора оружейного отдела, поехал с ними, чтобы убедиться, что они не преувеличат возможности концепции. На встречах с различными конгрессменскими группами Теллер и Вуд объясняли технологию, но отказывались называть сроки ее возможной реализации. Лишь несколько дней спустя, 23 февраля 1981 года, в журнале Aviation Week and Space Technology вышла статья о текущей работе. В ней подробно описывался выстрел Dauphin, а также упоминался более ранний тест 1978 года, однако ошибочно приписывался лазеру на фториде криптона (KrF). Далее в статье описывалась концепция боевой станции, в которой одна бомба будет окружена лазерными стержнями, способными уничтожить до пятидесяти ракет, и утверждалось, что "рентгеновские лазеры, основанные на успешном испытании Dauphin, настолько малы, что один грузовой отсек космического шаттла может вывести на орбиту достаточное количество для отражения советского ядерного удара". Это была первая из серии подобных публикаций в этом и других источниках, основанных на "постоянной утечке секретной информации".

The success of the Dauphin test presented a potential new solution to the BMD problem. The X ray laser offered the possibility that many laser beams could be generated from a single nuclear weapon in orbit, meaning a single weapon would destroy many ICBMs. This would so blunt the attack that any US response would be overwhelming in comparison. Even if the Soviets launched a full scale attack, it would limit US casualties to 30million. In February 1981, Teller and Wood traveled to Washington to present the technology to the policy makers and request greater financial support to pursue the development. This presented a problem. As fellow LLNL physicist Hugh DeWitt put it, "It has long been known that Teller and Wood are extreme technological optimists and super salesmen for hypothetical new weapons systems," or as Robert Park puts it, "Anyone who knows Teller's record recognizes that he is invariably optimistic about even the most improbable technological schemes." Although this salesmanship had little effect in US military circles, it proved to be a continual annoyance in Congress, having a negative effect on the lab's credibility when these concepts failed to pan out. To avoid this, Roy Woodruff, the associate director of the weapons section, went with them to ensure the two did not oversell the concept. In meetings with various congressional groups, Teller and Wood explained the technology but refused to give dates on when it might be available. Only days later, the 23 February 1981 edition of Aviation Week and Space Technology carried an article on the ongoing work. It described the Dauphin shot in some detail, going on to mention the earlier 1978 test, but incorrectly ascribing that to a krypton fluoride laser (KrF). It went on to describe the battle station concept in which a single bomb would be surrounded by laser rods that could destroy as many as fifty missiles, and stated that "X Ray lasers based on the successful Dauphin test are so small that a single payload bay on the Space Shuttle could carry to orbit a number sufficient to stop a Soviet nuclear weapons attack." This was the first in a series of such articles in this and other sources based on a "steady leak of top secret information".

Высокая граница

К этому времени LLNL была не единственной группой, лоббировавшей правительство по вопросу космического оружия. В 1979 году Рональд Рейган попросил Дэниела О. Грэма начать изучение идеи противоракетной обороны, и в последующие годы он стал активным сторонником того, что ранее было известно как проект BAMBI (Ballistic Missile Boost Intercept), а теперь обновлялось под названием "Умные камни". Для этого требовались десятки крупных спутников, несущих множество небольших, относительно простых ракет, которые должны были запускаться по МБР и отслеживать их, как обычные ракеты с тепловым наведением. В том же году Малкольм Уоллоп и его помощник Анджело Кодевилла написали статью "Возможности и необходимость в противоракетной обороне", которая должна была быть опубликована позднее в том же году в журнале Strategic Review. Позже к ним присоединились Харрисон Шмидт и Теллер, сформировав так называемое "лазерное лобби", выступавшее за создание систем ПРO на основе лазеров. Их концепция, известная просто как "Космический лазер", предусматривала использование крупных химических лазеров, размещенных на орбите. Грэму удалось привлечь внимание других сторонников Республиканской партии и создать группу, которая должна была поддерживать его концепцию. Группой руководил Карл Бендетсен, и ей было предоставлено помещение в The Heritage Foundation. Группа пригласила "лазерное лобби" присоединиться к ним для разработки стратегии представления этих концепций новому президенту. На одном из совещаний в The Heritage Foundation Грэм заявил о серьезной проблеме с концепцией "Excalibur", отметив, что если Советы запустят ракету по спутнику, у США будет только два варианта: либо позволить ракете поразить "Excalibur" и уничтожить его, либо защитить себя, сбив ракету, что также уничтожит "Excalibur". В любом случае, одна ракета уничтожит станцию, что обесценит всю концепцию системы с точки зрения наличия единого оружия, способного уничтожить значительную часть советского флота. Теллер был озадачен. На следующей встрече он и Вуд предложили решение, которое, по-видимому, было собственной концепцией Теллера. Вместо размещения на спутниках "Excalibur" должен быть размещен на подводных лодках и "всплывать" при запуске советских ракет. Это также позволило бы избежать еще одной серьезной проблемы: ядерное оружие в космосе было запрещено, и правительство или общественность вряд ли допустили бы это. Группа впервые встретилась с президентом 8 января 1982 года. Встреча, запланированная на 15 минут, продлилась час. Присутствовали Теллер, Бендетсен, Уильям Уилсон и Джозеф Куорс из "Кухонного кабинета". Грэм и Уоллоп не были представлены, и группа, по-видимому, отклонила их концепции. Эта же группа встретилась с президентом еще три раза. Тем временем Теллер продолжал критиковать концепцию перехватчиков Грэма, как и другие члены группы. В 1960-х годах и с тех пор каждые несколько лет проводились масштабные исследования BAMBI. Они неизменно показывали, что концепция слишком амбициозна для реализации. Грэм, увидев, что на первых встречах его перехитрили, покинул группу и основал "High Frontier Inc.", опубликовав глянцевую книгу на эту тему в марте 1982 года. Перед публикацией он отправил экземпляр ВВС США для получения отзывов. В ответ они предоставили еще один отчет, в котором говорилось, что концепция "не имеет технической ценности и должна быть отклонена". Несмотря на этот отзыв, книга "High Frontier" была широко распространена и быстро нашла сторонников. Это привело к курьезной ситуации в начале 1982 года, позже известной как "лазерные войны", когда Палата представителей поддерживала Теллера, а Сенат – группу Уоллопа. Позже летом Теллер пожаловался Уильяму Ф. Бакли в программе Firing Line на то, что у него нет доступа к президенту. Это привело к встрече 4 сентября с президентом без остальных членов группы "High Frontier". Теллер заявил, что недавние достижения в советском оружии вскоре поставят США под угрозу, и они должны немедленно построить "Excalibur". Без Вудруффа, который мог бы сгладить его высказывания, Теллер сказал президенту, что система будет готова к развертыванию через пять лет и что пора говорить о "гарантированном выживании", а не о "гарантированном уничтожении". Aviation Week сообщила, что Теллер запросил 200 миллионов долларов в год "в течение следующих нескольких лет" на ее разработку.

By this time, LLNL was not the only group lobbying the government about space based weapons. In 1979, Daniel O. Graham had been asked by Ronald Reagan to begin exploring the idea of missile defense, and in the years since had become a strong advocate of what was earlier known as Project BAMBI (Ballistic Missile Boost Intercept), but now updated as "Smart Rocks". This required dozens of large satellites carrying many small, relatively simple missiles which would be launched at the ICBMs and track them like a conventional heat seeking missile. That same year, Malcolm Wallop and his aide Angelo Codevilla wrote an article on "Opportunities and Imperatives in Ballistic Missile Defense", which was to be published later that year in Strategic Review. They were later joined by Harrison Schmidt and Teller in forming what became known as the "laser lobby", advocating the building of laser based BMD systems. Their concept, known simply as the Space Based Laser, used large chemical lasers placed in orbit. Graham was able to garner interest from other Republican supporters, and formed a group who would help advocate for his concept. The group was chaired by Karl Bendetsen and was provided space at The Heritage Foundation. The group invited the laser lobby to join them to plan a strategy to introduce these concepts to the incoming president. At one of the Heritage Foundation meetings, Graham said there was a serious problem with the Excalibur concept, noting that if the Soviets launched a missile at the satellite, the US had only two choicesthey could allow the missile to hit Excalibur and destroy it, or it could defend itself by shooting down the missile, which would also destroy Excalibur. In either case, a single missile would destroy the station, which invalidated the entire concept of the system in terms of having a single weapon that would destroy a large portion of the Soviet fleet. At the time, Teller was stumped. At the next meeting, he and Wood had an answer, apparently Teller's own concept. Instead of being based on satellites, Excalibur would be placed in submarines and "pop up" when the Soviets launched their missiles. This would also bypass another serious concern, that nuclear weapons in space were outlawed and it was unlikely the government or public would allow these. The group first met with the president on 8January 1982. Planned to last 15 minutes, the meeting went on for an hour. Present were Teller, Bendetsen, William Wilson and Joseph Coors of the "Kitchen Cabinet". Graham and Wallop were not represented and the group apparently dismissed their concepts. The same group met with the president another three times. Meanwhile, Teller continued to attack Graham's interceptor based concept, as did other members of the group. There had been extensive studies on BAMBI in the 1960s and every few years since. These invariably reported the concept was simply too grandiose to work. Graham, seeing the others outmaneuver him after the first meetings, left the group and formed "High Frontier Inc.", publishing a glossy book on the topic in March 1982. Before publication, he had sent a copy to the US Air Force for comment. They responded with another report stating the concept "had no technical merit and should be rejected". In spite of this review, the High Frontier book was widely distributed and quickly found followers. This led to a curious situation in early 1982, later known as the "laser wars", with the House supporting Teller and the Senate supporting Wallop's group. Later that summer, Teller complained to William F. Buckley on Firing Line that he did not have access to the president. This led to a 4September meeting with the president without the rest of the High Frontier group. Teller said recent advances in Soviet weapons would soon put them in a position to threaten the US and they needed to build Excalibur without delay. Without Woodruff to temper his comments, Teller told the president the system would be ready for deployment in five years and that it was time to talk about "assured survival" instead of "assured destruction". Aviation Week reported that Teller had asked for $200million a year "over the next several years" to develop it.

Ранний скептицизм

Джордж А. Кейворт II был назначен на должность научного советника Рейгана по предложению Теллера. Он присутствовал на первой встрече с группой Heritage, а через несколько дней на совещании сотрудников Белого дома был процитирован, выражающий обеспокоенность тем, что концепции имеют "очень сложные технические аспекты". Вскоре после этого Эдвин Миз предложил Кейворту сформировать независимую группу для изучения осуществимости такой системы. Работа была передана Виктору Х. Рейсу, ранее работавшему в Лаборатории Линкольна, а теперь помощнику директора Управления науки и технологий. Он сформировал группу, в которую вошли Чарльз Таунс, лауреат Нобелевской премии как соизобретатель мазера и лазера, Гарольд Агню, бывший директор LANL, и Эдвард Фриман, вице-президент военной научно-исследовательской компании Science Applications International Corporation (SAIC), который возглавил группу. Кейворт дал им год на изучение вопросов и не вмешивался в их работу. Формирование этой группы, по-видимому, беспокоило Теллера, который подозревал, что они не согласятся с его оценками жизнеспособности Excalibur. В ответ он активизировал усилия по сбору средств, проведя значительное время в 1982 году в Вашингтоне, лоббируя проект, сопоставимый по масштабу с Манхэттенским проектом, чтобы как можно скорее вывести систему в производство. Хотя он не входил в группу Фримана, он был членом Научного совета Белого дома и участвовал в их заседаниях, продолжая оказывать давление в пользу дальнейшей разработки. В июне 1982 года группа Фримана попросила LLNL оценить собственный прогресс. Под руководством Вудраффа лаборатория представила довольно консервативный отчет. Они предложили, что при финансировании в 150–200 миллионов долларов в год в течение шести лет они смогут определить, осуществима ли концепция. Они заявили, что оружие не сможет быть готово раньше середины 1990-х годов, и то при благоприятном стечении обстоятельств. В своем окончательном отчете группа пришла к выводу, что систему нельзя рассматривать как военную технологию. Теллер был вне себя от ярости и пригрозил уйти в отставку из Научного совета. В конечном итоге он согласился на повторную оценку LLNL. Эта оценка оказалась еще более критичной, в ней говорилось, что из-за ограничений по энергии система будет полезна только против ракет малой дальности, что ограничило бы ее применение ракетами, запускаемыми с мест, близких к Соединенным Штатам, например, баллистическими ракетами, запускаемыми с подводных лодок. Тем временем, хотя Кейворт продолжал публично поддерживать концепцию, он старался не делать заявлений, звучащих как безоговорочная поддержка. Он говорил о потенциале этих систем. Но после получения доклада Фримана, на вопрос об Excalibur, он был более откровенен и заявил журналистам, что концепция, вероятно, неработоспособна. В 1985 году он покинул свой пост и вернулся в частный сектор. Постоянное пребывание Теллера в Вашингтоне вскоре привлекло внимание его бывшего друга, Ганса Бете. Бет работал с Теллером над созданием водородной бомбы, но впоследствии стал одним из главных критиков ядерной индустрии, особенно систем ПРО. В 1960-х годах он опубликовал несколько основополагающих статей, в которых критиковал усилия армии США по созданию системы ПРО, показав, что любую такую систему относительно легко нейтрализовать, и это лишь побудит Советский Союз построить больше МБР. Бет оставался противником систем ПРО, и когда он узнал о проекте Excalibur, он организовал поездку в LLNL, чтобы допросить их относительно этой концепции. В ходе двухдневных встреч в феврале 1983 года Хагельштейну удалось убедить Бете в обоснованности физических принципов. Однако Бет оставался убежденным, что эта идея вряд ли сможет остановить советское нападение, особенно если Советский Союз разработает свои системы, зная о существовании такой системы. Вскоре он стал соавтором доклада Союза обеспокоенных ученых, в котором излагались возражения против концепции, самым простым из которых было то, что Советский Союз мог просто подавить ее численным превосходством.

George A. Keyworth, II had been appointed to the position as Reagan's science advisor at the suggestion of Teller. He was present at the first meeting with the Heritage group, and a few days later at a White House staff meeting he was quoted expressing his concerns that the concepts had "very difficult technical aspects". Shortly thereafter, Edwin Meese suggested Keyworth form an independent group to study the feasibility of such a system. The work was passed to Victor H. Reis, formerly of the Lincoln Laboratory and now the assistant director of the Office of Science and Technology Policy. He formed a panel including Charles Townes, Nobel winner as the co inventor of the maser and laser, Harold Agnew, former director of LANL, and chaired by Edward Frieman, vice president of military science contractor Science Applications International Corporation (SAIC). Keyworth gave them a year to study the issues, and did not interfere with their process. The formation of this panel apparently worried Teller, who suspected they would not agree with his assessments of Excalibur's viability. In response, he stepped up his fundraising efforts, spending a considerable time in 1982 in Washington lobbying for a Manhattan Project level effort to bring the system to production as soon as possible. While he was not part of the Frieman panel, he was part of the White House Science Council, and appeared at their meetings to continue pressuring for further development. In June 1982, the Frieman panel asked LLNL to review their own progress. Led by Woodruff, the lab returned a fairly conservative review. They suggested that if they were provided $150–$200million a year over six years they could decide whether the concept was feasible. They said a weapon could not possibly be ready before the mid 1990s, at the very earliest. In its final report, the panel concluded that the system simply could not be thought of as a military technology. Teller was apoplectic, and threatened to resign from the Science Council. He ultimately agreed to a second review by LLNL. This review was even more critical of the concept, stating that, due to energy limits, the system would be useful only against missiles at short range and that would limit it to those missiles launched from locations close to the United States, like submarine launched ballistic missiles. In the meantime, while Keyworth continued to support the concepts publicly, he was careful not to make statements that sounded like outright support. He spoke of the promise of the systems and their potential. But when asked about Excalibur after receiving the Frieman report, he was much more blunt and told reporters the concept was probably unusable. In 1985, he quit the position and returned to private industry. Teller's continual presence in Washington soon came to the attention of his former friend, Hans Bethe. Bethe had worked with Teller on the H bomb but had since gone on to become a major critic of the bomb industry, and especially ABM systems. He wrote several seminal articles in the 1960s highly critical of the US Army's efforts to build an ABM system, demonstrating that any such system was relatively inexpensive to defeat and would simply prompt the Soviets to build more ICBMs. Bethe remained an opponent of ABM systems, and when he heard of the Excalibur effort he arranged a trip to LLNL to grill them on the concept. In a two day series of meetings in February 1983, Hagelstein managed to convince Bethe the physics was sound. Bethe remained convinced the idea was unlikely to be able to stop a Soviet attack, especially if they designed their systems knowing such a system existed. He soon co authored a report by the Union of Concerned Scientists outlining objections to the concept, the simplest being that the Soviets could simply overwhelm it.

СДИ

Рейган давно критиковал существующую ядерную доктрину, которую он и его помощники презрительно называли «пактом о взаимном самоуничтожении». Он проявлял огромный интерес к предложениям группы «Наследие». Хотя он не предпринимал никаких явных шагов в то время, в 1982 году он потратил значительное время на сбор информации из различных источников о возможности создания такой системы. В этот процесс включались отчеты Министерства обороны и Совета по науке при Белом доме. В начале 1983 года, до получения большинства этих отчетов, Рейган решил объявить о том, что впоследствии стало известно как СОИ. О решении было известно немногим, и даже Киворт узнал о нем лишь за несколько недель до объявления. Когда он показал Рейсу черновик речи, тот назвал ее «Лаэтрилом», имея в виду шарлатанское средство от рака. Он предложил Киворту потребовать пересмотра от Объединенного комитета начальников штабов или уйти в отставку. Киворт не сделал ни того, ни другого, что побудило Рейса вскоре уйти в отставку и занять должность в SAIC. После года презентаций от The Heritage Foundation и других организаций, 23 марта 1983 года Рейган выступил по телевидению и объявил, что призывает «научное сообщество, которое дало нам ядерное оружие, направить свои великие таланты на благо человечества и всемирного мира: дать нам средства, чтобы сделать это ядерное оружие бесполезным и устаревшим». Многие исторические обзоры считают, что основной импульс для этой речи исходил от презентаций Теллера и Вуда, а следовательно, косвенно от работы Хагельштейна. В тот же день, когда президент произносил свою речь, Министерство обороны представляло Сенату отчет о ходе исследований в области лучевого оружия, проводимых Агентством перспективных исследовательских проектов (DARPA). Директор Программы направленной энергии заявил, что, хотя они и многообещающи, их «относительная незрелость» затрудняет оценку возможности их применения, и в любом случае маловероятно, что они окажут какое-либо влияние до «1990-х годов или позже». Позже заместитель министра обороны Ричард ДеЛауэр заявил, что создание этого оружия займет как минимум два десятилетия, а разработка потребует «колоссальных» затрат. Министр обороны Каспар Вайнбергер в апреле 1984 года сформировал Управление стратегической оборонной инициативы, назначив генерала Джеймса Абрахамсона его руководителем. Первоначальные оценки бюджета на первые пять лет составляли 26 миллиардов долларов.

Reagan had long been deeply critical of current nuclear doctrine, which he and his aides derided as a "mutual suicide pact". He was extremely interested in the Heritage group's proposals. While he made no overt moves at the time, he spent a significant amount of time in 1982 gathering information from various sources on whether or not the system was possible. Reports by both the Department of Defense and the White House's own Science Council would feed into this process. In early 1983, before many of these reports had been returned, Reagan decided to announce what would become SDI. Few people were told of this decision and even Keyworth learned of it only a few weeks before it was going to be announced. When he showed a draft of the speech to Reis, Reis said it was "Laetrile", referring to the quack cure for cancer. He suggested Keyworth demand a review by the Joint Chiefs of Staff or resign. Keyworth did neither, prompting Reis to resign a short time later, taking a position at SAIC. After a year of presentations from The Heritage Foundation and others, on 23 March 1983 Reagan went on television and announced that he was calling "upon the scientific community who gave us nuclear weapons to turn their great talents to the cause of mankind and world peace: to give us the means of rendering these nuclear weapons impotent and obsolete." Many historical overviews place much of the impetus for this speech directly on Teller and Wood's presentations, and thus indirectly on Hagelstein's work. On the same day the president was giving his speech, the Department of Defense was presenting its report to the Senate on the progress of DARPA's ongoing beam weapon research. The director of the Directed Energy Program said that while they offered promise, their "relative immaturity" made it difficult to know if they would ever be used, and in any event would be unlikely to have any effect until the "1990s or beyond". The Undersecretary of Defense, Richard DeLauer, later said these weapons were at least two decades away and development would have "staggering" costs. The Secretary of Defense, Caspar Weinberger formed the Strategic Defense Initiative Office in April 1984, appointing General James Abrahamson as its head. Early estimates were for a budget of $26billion over the first five years.

Дальнейшие испытания, вопросы приборов

Всего через несколько дней после выступления Рейгана, 26 марта 1983 года, было проведено второе испытание конструкции Хагельштейна в рамках стрельбы "Кабра" в серии испытаний "Фаланкс". Оборудование вновь оказалось проблемой, и получить достоверные результаты не удалось. Идентичный эксперимент был проведен 16 декабря 1983 года в стрельбе "Романо" следующей серии "Фюзилер". Этот тест показал усиление сигнала и генерацию лазерного излучения. 22 декабря 1983 года Теллер написал письмо на бланке LLNL Кейворту, заявив, что система завершила научную фазу и теперь "переходит в инженерную фазу". Когда Вудрафф узнал о письме, он ворвался в кабинет Теллера и потребовал его отзыва. Теллер отказался, после чего Вудрафф написал собственный ответ, но ему было приказано не отправлять его Роджером Батцелом, директором лаборатории. Батцел отклонил претензии Вудраффа, заявив, что Теллер встречался с президентом как частное лицо, а не от имени Ливермора. Вскоре после этого ученый LLNL Джордж Мэнчен распространил служебную записку, в которой отметил, что прибор для измерения мощности лазера подвержен воздействию взрыва. Система работала, измеряя яркость серии бериллиевых отражателей при их освещении лазерами. Мэнчен указал, что сами отражатели могли излучать собственные сигналы при нагревании взрывом, и если они не были откалиброваны отдельно, невозможно было определить, исходит ли сигнал от лазера или от взрыва. Эта калибровка не была проведена, что фактически сделало результаты всех этих испытаний бесполезными. К этому времени Лос-Аламос начал разрабатывать собственное ядерное противоракетное оружие, обновленные версии концепций "Касаба" / "Гаубица" 1960-х годов. Учитывая постоянный поток новостей об "Экскалибуре", они добавили лазер к одному из своих подземных испытаний, стрельбе "Коррео", также входящей в серию "Фюзилер". В испытании 2 августа 1984 года для измерения мощности лазера использовались другие методы, которые показали, что генерации лазерного излучения либо не было, либо она была незначительной. Джордж Миллер получил "резкое" письмо от Пола Робинсона из Лос-Аламоса, в котором выражалось сомнение в том, что существование рентгеновского лазера было продемонстрировано, и утверждалось, что руководство Ливермора теряет доверие из-за своей неспособности противостоять Теллеру и Вуд.

Only a few days after Reagan's speech, on 26 March 1983, the second test of Hagelstein's design was carried out as part of the Cabra shot in the Operation Phalanx test series. Instrumentation again proved to be a problem and no good results were obtained. The identical experiment was carried out on 16 December 1983 in the Romano shot of the following Operation Fusileer series. This test showed gain and lasing. On 22 December 1983, Teller wrote a letter on LLNL letterhead to Keyworth saying the system had concluded its scientific phase and was now "entering engineering phase". When Woodruff learned of the letter he stormed into Teller's office and demanded a retraction. Teller refused, so Woodruff wrote his own, only to be ordered not to send it by Roger Batzel, the lab's director. Batzel rebuffed Woodruff's complaints, saying Teller was meeting the president as a private citizen, not on behalf of Livermore. Shortly after, LLNL scientist George Maenchen circulated a memo noting that the instrument used to measure the laser output was subject to interactions with the explosion. The system worked by measuring the brightness of a series of beryllium reflectors when they were illuminated by the lasers. Maenchen noted that the reflectors themselves could give off their own signals when heated by the bomb, and unless they were separately calibrated, there was no way to know if the signal was from the laser or the bomb. This calibration had not been carried out, rendering the results of all of these tests effectively useless. By this time, Los Alamos had begun developing nuclear anti missile weapons of its own, updated versions of the 1960s Casaba/Howitzer concepts. Given the constant stream of news about Excalibur, they added a laser to one of their own underground tests, shot Correo, also part of the Fusileer series. The 2August 1984 test used different methods to measure the laser output, and these suggested that little or no lasing was taking place. George Miller received a "caustic" letter from Paul Robinson of Los Alamos, which stated they "doubted the existence of the X ray laser had been demonstrated and that Livermore managers were losing their credibility because of their failure to stand up to Teller and Wood."

Обеспокоенные ученые выражают озабоченность

В 1984 году Союз обеспокоенных ученых представил критику Excalibur в рамках обширного доклада о концепции СОИ в целом. Они отметили, что ключевая проблема для всего оружия направленной энергии заключается в том, что оно эффективно только в космосе, поскольку атмосфера быстро рассеивает лучи. Это означало, что системы должны были перехватывать ракеты, когда они находились над большей частью атмосферы. Кроме того, все системы полагались на инфракрасное сопровождение ракет, поскольку радиолокационное сопровождение можно было легко вывести из строя с помощью широкого спектра средств противодействия. Таким образом, перехват должен был осуществляться в период, пока работал ракетный двигатель. Это оставляло лишь короткий промежуток времени для применения оружия направленной энергии. В докладе указывалось, что этому можно противостоять, просто увеличив тягу ракеты. Существующие ракеты работали около трех-четырех минут, причем не менее половины этого времени – за пределами атмосферы. Было показано, что это время можно сократить примерно до минуты, рассчитав момент выключения двигателя таким образом, чтобы он прекратил работу как раз в тот момент, когда ракета достигает верхних слоев атмосферы. Если боеголовки были бы быстро отделены в этот момент, обороне пришлось бы поражать каждую боеголовку по отдельности, столкнувшись тем самым с теми же невыгодными соотношениями затрат, которые сделали более ранние системы ПРО неэффективными. И как только ракета переставала работать, ее отслеживание становилось значительно сложнее. Одним из ключевых преимуществ концепции Excalibur было то, что для противодействия большому советскому ракетному флоту было бы достаточно небольшого количества оружия, в то время как для других космических систем потребовались бы огромные группировки спутников. В докладе подчеркивалось, что Excalibur особенно уязвима к проблеме быстрого запуска ракет, поскольку единственным способом решения этой проблемы было бы создание большего количества оружия, чтобы обеспечить их доступность в оставшееся короткое окно времени. В этом случае она теряла бы свои преимущества перед другими системами, сохраняя при этом все технические риски. В докладе заключалось, что рентгеновский лазер "не имеет перспектив стать полезным компонентом" системы ПРО.

The Union of Concerned Scientists presented a criticism of Excalibur in 1984 as part of a major report on the entire SDI concept. They noted that a key problem for all the directed energy weapons is that they work only in space, as the atmosphere quickly disperses the beams. This meant the systems had to intercept the missiles when they were above the majority of the atmosphere. Additionally, all of the systems relied on using infrared tracking of the missiles, as radar tracking could be easily rendered unreliable using a wide variety of countermeasures. Thus, the interception had to take place in the period where the missile motor was still firing. This left only a brief period in which the directed energy weapons could be used. The report said this could be countered by simply increasing the thrust of the missile. Existing missiles fired for about three to four minutes, with at least half of that taking place outside the atmosphere. They showed it was possible to reduce this to about a minute, timing things so the motor was burning out just as the missile was reaching the upper atmosphere. If the warheads were quickly separated at that point, the defense would have to shoot at the individual warheads, thus facing the same poor cost exchange ratios that had made the earlier ABM systems effectively useless. And once the rocket had stopped firing, tracking would be far more difficult. One of the key claims for the Excalibur concept was that a small number of weapons would be enough to counter a large Soviet fleet, whereas the other space based systems would require huge fleets of satellites. The report singled out Excalibur as particularly vulnerable to the problem of quick firing missiles because the only way to address this would be to build many more weapons so more would be available in the remaining short time window. At that point, it no longer had any advantage over the other systems, while still having all of the technical risks. The report concluded that the X ray laser would "offer no prospect of being a useful component" of a BMD system.

Экскалибур+ и Супер-Экскалибур

Столкнувшись с двумя проблемами – очевидным провалом первоначальных экспериментов и публикацией отчета, демонстрировавшего возможность легкого противодействия системе даже в случае ее работоспособности – Теллер и Вуд отреагировали объявлением о концепции Excalibur Plus, которая должна была превосходить оригинальный Excalibur в тысячу раз. Вскоре после этого они представили Super Excalibur, мощность которого была в тысячу раз выше, чем у Excalibur Plus, что делало его яркость в триллион раз больше, чем у самой бомбы. Super Excalibur должен был быть настолько мощным, чтобы прожечь атмосферу, тем самым нейтрализуя опасения, связанные с ракетами быстрого реагирования. Увеличенная мощность также позволяла разделить энергию на большее количество лучей, превращая одно оружие в систему, способную направлять до ста тысяч лучей. Вместо десятков орудий Excalibur в выдвижных пусковых установках, Теллер предложил разместить одно оружие на геостационарной орбите – "размером с письменный стол, использующее эту технологию, потенциально могло бы уничтожить весь советский наземный ракетный арсенал, если бы тот оказался в поле зрения модуля". К этому моменту не было проведено ни одной детальной теоретической проработки этих концепций, не говоря уже о практических испытаниях. Несмотря на это, Теллер снова использовал фирменный бланк LLNL, чтобы сообщить нескольким политикам о значительном прогрессе. На этот раз он отправил копию Батцелу, но не Вудраффу. Вудрафф вновь попросил разрешения отправить опровергающее письмо, но Батцел отказался его допустить.

Проверка на коттедже

Супер Экскалибур был испытан 23 марта 1985 года в ходе съемок "Коттедж" операции "Гренадер", ровно два года после выступления Рейгана. Вновь испытание, казалось, прошло успешно, и, как сообщалось, неназванные исследователи из лаборатории заявили, что яркость луча была увеличена на шесть порядков (то есть от одного до десяти миллионов раз) – огромный прорыв, который открыл бы путь к созданию оружия. Теллер немедленно написал еще одно письмо, восхваляя успех концепции. На этот раз он адресовал его Полу Ницце, главному переговорщику по СНВ, и Роберту Макфарлейну, главе Совета национальной безопасности США. Ницце должен был начать переговоры по ограничению вооружений. Теллер утверждал, что Супер Экскалибур будет настолько мощным, что США не должны всерьез вести переговоры на равных, а переговоры следует отложить, поскольку они предусматривают ограничения или полный запрет на подземные испытания, что сделает дальнейшую работу над Супер Экскалибуром практически невозможной. Комментируя результаты, Вуд выразил оптимизм, сказав: "Не могу сказать, на каком этапе мы находимся – от разработки до производства, но сейчас я гораздо больше верю в полезность рентгеновских лазеров для стратегической обороны, чем в начале". В отличие от него, Джордж Х. Миллер, новый заместитель директора LLNL, занял гораздо более осторожную позицию, заявив, что, хотя генерация лазерного излучения была продемонстрирована, "мы еще не доказали, можно ли создать рентгеновский лазер, полезный в военных целях. Это исследовательская программа, в рамках которой все еще изучаются многие вопросы физики и инженерии".

Через несколько месяцев физики из Лос-Аламоса проанализировали результаты съемок "Коттедж" и отметили ту же проблему, о которой ранее упоминал Маэнчен. Они добавили калибровку к уже проводимому испытанию и обнаружили, что результаты действительно оказались столь же плохими, как предполагал Маэнчен. В мишенях содержался кислород, который светился при нагревании и давал ложные результаты. Более того, ученые из Ливермора, изучавшие результаты, отметили, что взрыв создавал звуковые волны в стержне до завершения генерации лазерного излучения, что приводило к потере фокусировки лазера. Потребовалась новая лазерная среда. Ливермор поручил Джозефу Нильсену провести независимую оценку программы, по результатам которой 27 июня 1985 года был представлен доклад, в котором признавалось, что система не работает. Учитывая серьезность ситуации, 26 и 27 сентября была проведена дополнительная оценка экспертами JASON, которая пришла к тому же выводу. Теперь стало ясно, что нет убедительных доказательств генерации лазерного излучения ни в одном из испытаний, а если оно и происходило, то было недостаточно мощным. В июле Миллер отправился в Вашингтон, чтобы проинформировать офис SDI (SDIO) о достигнутом прогрессе. Хотя проблемы с измерительным оборудованием уже неоднократно освещались в прессе, он не упомянул об этих проблемах. Несколько источников отметили это, один из них заявил, что они "были в ярости, потому что Миллер использовал старые схемы эксперимента, которые не учитывали новые тревожные данные".

Листья древесины

Вскоре после испытания в коттедже Теллер вновь встретился с Рейганом. Он обратился к президенту с просьбой о выделении дополнительных 100 миллионов долларов для проведения дополнительных подземных испытаний в следующем году, что примерно удвоило бы бюджет программы Excalibur на 1986 год. Он объяснил это необходимостью, поскольку Советы активизировали собственные исследования. Позже в том же году Абрахамсон, руководитель SDIO, созвал совещание 6 сентября 1985 года для оценки хода реализации программ. Рой Вудрафф присутствовал на совещании, чтобы представить отчет о состоянии дел в LLNL. Теллер прибыл в середине совещания и заявил, что Рейган одобрил выделение 100 миллионов долларов программе Excalibur. Абрахамсон, не подвергая это сомнению, немедленно выделил эти средства, перераспределив их из бюджетов других программ. Как заметил один из чиновников: «Вы действительно хотите спорить с тем, кто утверждает, что разговаривал с президентом? Вы действительно хотите рисковать своей карьерой, проверяя, действительно ли Рейган это сказал?» В этот момент Вудрафф, который пытался сдержать Теллера и Вуда от чрезмерного оптимизма в оценках проекта, достиг предела своего терпения. Он подал жалобу руководству LLNL, указав, что Теллер и Вуд «подрывают мою ответственность за управление программой рентгеновского лазера» и неоднократно делали «оптимистичные и технически неточные заявления об этих исследованиях высшему политическому руководству страны». Когда он узнал, что Теллер и Вуд провели еще одну презентацию для Абрахамсона, 19 октября 1985 года он подал в отставку и попросил о переводе на другую должность. Он не стал давать комментариев по этому поводу, хотя в прессе широко обсуждались причины его ухода из программы. Лаборатория отклонила предположения прессы о том, что отставка была наказанием за критический обзор, опубликованный в авторитетном журнале Science в тот же день. Теллер отказался комментировать ситуацию, а Вудрафф лишь направил журналистов к официальному заявлению лаборатории. Вудрафф оказался в ссылке – в комнате без окон, которую он назвал «Горький Запад», намекая на советский город Горький, куда отправляли диссидентов на внутреннее изгнание. Миллер занял его место в качестве заместителя директора. Через несколько месяцев Вудрафф начал получать соболезнования от других сотрудников лаборатории. Когда он спросил, с чем это связано, ему ответили, что Батцел заявил о его отставке из-за стресса и кризиса среднего возраста. Вудрафф обратился к Гарольду Уиверу, главе надзорного комитета лаборатории в Беркли, чтобы рассказать свою версию событий. Он узнал, что комитет уже проводил расследование, направив связного для встречи с Батцелом, но не сочёл нужным поговорить с ним, Вудраффом. Он попытался объяснить свою обеспокоенность по поводу завышенных оценок технологии, но, как позже признался Уивер, «мы были введены в заблуждение лабораторией».

Shortly after the Cottage test, Teller once again met with Reagan. He petitioned the President for an additional $100million in order to carry out additional underground testing the next year, which would roughly double the Excalibur budget for 1986. He said this was needed because the Soviets were stepping up their own research. Later that year, Abrahamson, head of SDIO, called a 6September 1985 meeting to review the status of the programs. Roy Woodruff was there to present LLNL's status. Teller arrived in the middle of the meeting and said Reagan had agreed that $100million should be turned over to Excalibur. Without questioning this, Abrahamson then assigned $100million to him, taking it from other programs. As one official noted, "Do you really want to challenge someone who says he's talked to the President? Do you really want to risk your status by asking Reagan if that's what he really said?" At this point Woodruff, who had attempted to rein in Teller and Wood's continual overselling of the project, finally had enough. He filed a grievance with LLNL management, complaining that Teller and Wood "undercut my management responsibility for the X ray laser program" and had repeatedly made "optimistic, technically incorrect statements regarding this research to the nation's highest policy makers". When he learned that Teller and Wood had made another presentation to Abrahamson, on 19 October 1985 he resigned his position and asked to be moved. At the time he said little about it, although there was widespread speculation in the press over why he had quit the program. The lab dismissed press speculation that it was punishment due to a critical review in the influential journal Science which appeared the same day. Teller refused to talk about the matter, while Woodruff simply pointed reporters to a statement put out by the lab. Woodruff found himself banished to a windowless room he called "Gorky West", referring to the Russian city of Gorky where Soviet dissidents were sent on internal exile. Miller replaced him as associate director. A few months later, Woodruff began receiving condolences from other members of the lab. When he asked why, he was told that Batzel had said he resigned his position due to stress and a midlife crisis. Woodruff went to Harold Weaver, head of the Berkeley based lab oversight committee, to tell his side of the story. He learned that the group had already investigated, by sending a liaison to meet with Batzel, but had not bothered to talk to Woodruff. He attempted to explain his concerns about the overselling of the technology, but as Weaver later put it, "we were bamboozled by the laboratory."

Усиленный контроль

Начиная с конца 1985 года и в течение 1986 года, ряд событий обратил общественное мнение против Excalibur. Одним из многих аргументов, использовавшихся в поддержку Excalibur и СОИ в целом, было предположение о том, что Советы работали над аналогичными идеями. В частности, утверждалось, что Советы публиковали многочисленные работы по рентгеновским лазерам до 1977 года, после чего публикации внезапно прекратились. Это объяснялось тем, что Советы также начали военную программу рентгеновского лазера и теперь засекретили свои отчеты. Вуд приводил эти аргументы на слушаниях в Конгрессе по СОИ, чтобы обосновать продолжение финансирования Excalibur. Затем его попросили подробнее рассказать о возможной советской версии Excalibur и о том, как США могли бы на это отреагировать. Вуд заявил, что рентгеновские лазеры можно использовать против любых объектов в космосе, включая советские Excalibur, определяя это как "контр-оборонительную" роль. Это заявление быстро обратили против него: если Excalibur способен уничтожить советскую систему СОИ, то советский Excalibur может сделать то же самое с американской. Вместо того чтобы устранить угрозу ядерного оружия, Excalibur, казалось, ставил под угрозу саму идею СОИ. Более того, при рассмотрении подобных сценариев, представлялось, что наиболее эффективным применением такой системы был бы нанесение первого удара: советские Excalibur уничтожили бы американскую оборону, в то время как их МБР атаковали бы американскую группировку ракет в шахтах, а оставшиеся советские Excalibur ослабили бы ответный удар. Позже Браун заявил, что версия событий Теллера была "политически мотивированными преувеличениями, направленными на искажение национальной политики и решений о финансировании". В отчете GAO отмечалось, что мнения по проекту рентгеновского лазера сильно различались, но оценки Теллера и Вуда были "в значительной степени за пределами оптимистичного диапазона". В отчете также указывалось, что попытки Вудраффа исправить эти заявления блокировались, а его жалобы на действия лаборатории привели к тому, что он стал, по словам инсайдера лаборатории, "изгоем", с которым его давние коллеги перестали разговаривать. Однако в отчете в целом соглашались с лабораторией по большинству других вопросов и даже обвинили Вудраффа в ложном утверждении о членстве в Phi Beta Kappa. Позже выяснилось, что письмо, представленное Рэем Киддером для включения в отчет, было удалено. Киддер полностью согласился с версией Вудраффа и заявил, что попытки Вудраффа отправить письма "содержали откровенное, объективное и сбалансированное описание программы в том виде, в котором она существовала на тот момент". К этому времени Батцел уже решил уйти в отставку, и его место занял Джон Наколлс. Наколлс назначил Вудраффа помощником заместителя директора по верификации договоров, что имело определенное значение, поскольку СОИ начала сворачиваться, а новые договоры делали верификацию особенно важной. Тем не менее, в 1990 году Вудрафф ушел на работу в Лос-Аламос. Эти истории послужили поводом для интервью с Теллером на телеканале "60 минут", но когда журналисты начали задавать ему вопросы о Вудраффе, Теллер попытался сорвать микрофон. Финансирование Excalibur достигло пика в 1987 году, составив 349 миллионов долларов, после чего начало быстро сокращаться. В мартовском бюджете 1988 года разработка как системы вооружений была прекращена, а первоначальная группа R расформирована. В бюджете 1990 года Конгресс исключил Excalibur из отдельной статьи расходов. Исследования рентгеновских лазеров продолжились в ЛЛНЛ, но уже как чисто научный проект, а не как программа вооружений. Еще один тест, под названием Greenwater, уже был запланирован, но в итоге был отменен.

Starting in late 1985 and through 1986, a series of events turned opinion against Excalibur. One of the many arguments used to support Excalibur, and SDI as a whole, was the suggestion that the Soviets were working on the same ideas. In particular, they said the Soviets published numerous papers on X ray lasers until 1977 when they suddenly stopped. They argued this was because they had also begun a military X ray laser program, and were now classifying their reports. Wood used this line of argument during congressional meetings on SDI as an argument to keep funding Excalibur. He was then asked to expand on the possibility of a Soviet version of Excalibur and what a US response might be. Wood said X ray lasers could be used against any object in space, including Soviet Excaliburs, referring to this use as a "counter defensive" role. This statement was quickly turned against him; if Excalibur could destroy a Soviet SDI system, then a Soviet Excalibur could do the same to theirs. Instead of ending the threat of nuclear weapons, Excalibur appeared to end the threat of SDI. More worryingly, when one considered such scenarios, it appeared the best use of such a system would be to launch a first strike; Soviet Excaliburs would destroy US defenses while their ICBMs attacked the US missile fleet in their missile silos, the remaining Soviet Excaliburs would then blunt the enfeebled response. Brown later said Teller's version of events was "politically motivated exaggerations aimed at distorting national policy and funding decisions". The GAO report stated that they found a wide variety of opinions on the X ray laser project, but Teller and Wood were "essentially off the scale on the optimistic side". They noted that Woodruff's attempts to correct these statements were blocked and that his complaints about the lab's behavior resulted in him becoming what the lab insider called a "nonperson" in which longtime colleagues stopped talking to him. But the report also generally agreed with the lab on most other points, and then went on to accuse Woodruff of falsely stating he was a member of Phi Beta Kappa. It was later revealed that a letter submitted by Ray Kidder for inclusion in the report had been removed. Kidder strongly agreed with Woodruff's version of events and said Woodruff's attempt to send letters "provided a frank, objective and balanced description of the Program as it existed at the time". Batzel had already decided to retire by this time, and his position was filled by John Nuckolls. Nuckolls gave Woodruff the position as an assistant associate director for treaty verification efforts, a position of some importance as SDI began to wind down while at the same time new treaties made such verification efforts important. Nevertheless, in 1990 Woodruff left to take a position at Los Alamos. The stories prompted a 60 Minutes interview with Teller, but when they began to question him on Woodruff, Teller attempted to rip off the microphone. Funding for Excalibur peaked in 1987 at $349million and then began to rapidly reverse. The March 1988 budget ended development as a weapon system, and the original R group was shut down. In the 1990 budget, Congress eliminated it as a separate item. X ray laser research continued at LLNL, but as a purely scientific project, not as a weapons program. Another test, Greenwater, had already been planned but was ultimately canceled.

Теллер, SDI и Рейкьявик

На протяжении всей истории СОИ журналист Уильям Брод из The New York Times был крайне критичен к программе и роли Теллера в ней. Его работы, как правило, приписывают всю основу для СОИ преувеличениям Теллера относительно концепции Excalibur, убедившему Рейгана в том, что надежная оборонительная система была всего в нескольких годах. По словам Брода, "Несмотря на протесты коллег, Теллер ввел в заблуждение высших должностных лиц правительства Соединенных Штатов, увлекая их смертельной ошибкой, известной как "Звездные войны" [прозвище СОИ]". В частности, Брод указывает на встречу Теллера и Рейгана в сентябре 1982 года как на ключевой момент создания СОИ. Годы спустя Брод описал эту встречу так: "В течение получаса Теллер развернул рентгеновские лазеры по всему Овальному кабинету, превратив сотни приближающихся советских ракет в радиоактивную пыль, в то время как Рейган, глядя с восторгом, увидел кристаллический щит, защищающий Последнюю надежду человечества". Это основное изложение истории встречается и в других современных источниках; в своей биографии Эдварда Теллера: Гиганта Золотого Века Физики, Блумберг и Панос по сути повторяют то же самое, как и Роберт Парк в своей книге "Вуду-наука". В статье Washington Post Патрик Тайлер отметил: "Только Рональд Рейган мог бы сказать нам, было ли влияние Эдварда Теллера ключевым в его решении бросить вызов американским ученым, чтобы они изобрели новые средства защиты, которые сделают ядерное оружие "устаревшим", и пока президент об этом не говорит. Но нет сомнений, что взгляды Теллера были важны, и его коллеги-физики с возрастающей уверенностью говорят о частных советах, которые, по их мнению, Теллер давал Рейгану относительно нового поколения супероружия, потенциально столь же значимого, как и водородная бомба". Другие менее склонны верить в убедительные способности Теллера; Рэй Поллок, присутствовавший на встрече, в письме 1986 года описал, что "я присутствовал на встрече в середине сентября 1982 года, которую Теллер проводил в Овальном кабинете. Теллер был тепло принят, но это все. У меня сложилось впечатление, что он смутил президента". В частности, он отмечает вступительное замечание Теллера о "Третьем поколении, третьем поколении!" как источник замешательства. Позже Киворт назвал эту встречу "катастрофой". Другие сообщают, что обход Теллером официальных каналов для организации встречи вызвал гнев Каспара Вайнбергера и других членов Министерства обороны. Другие обсуждают роль Excalibur в СОИ с самого начала. Парк предполагает, что "кухонный кабинет" Рейгана настаивал на каких-то действиях в области ПРО еще до этого периода. Чарльз Таунс предположил, что ключевым стимулом для продвижения вперед был не Теллер, а презентация Объединенного комитета начальников штабов, сделанная всего за несколько недель до его выступления, в которой предлагалось перенаправить часть финансирования разработок на оборонительные системы. Рейган упомянул об этом во время выступления, в котором представил СОИ. Найджел Хей указывает на Роберта Макфарлейна и Совет национальной безопасности США в целом. В интервью 1999 года с Хеем сам Теллер предположил, что он мало что мог сделать с решением президента объявить о СОИ. Он также не хотел говорить о рентгеновском лазере и сказал, что даже не узнал название "Excalibur". Существует значительная дискуссия о том, оказал ли Excalibur прямое влияние на провал Рейкьявикского саммита. Во время октябрьской встречи 1986 года Рейган и Михаил Горбачев первоначально рассматривали вопрос о дестабилизирующем эффекте ракет средней дальности в Европе. Поскольку оба предлагали различные идеи по их устранению, они быстро начали увеличивать количество и типы рассматриваемого оружия. Горбачев начал с принятия "двойного нулевого варианта" Рейгана 1981 года для ракет средней дальности, но затем ответил дополнительным предложением об уничтожении пятидесяти процентов всех ядерных ракет. Рейган затем предложил уничтожить все такие ракеты в течение десяти лет, при условии, что США будут свободны в развертывании оборонительных систем после этого периода. В этот момент Горбачев предложил уничтожить все ядерные вооружения любого рода в течение того же периода времени. На этом этапе СОИ вошла в переговоры. Горбачев согласился бы на такой шаг только в том случае, если бы США ограничили свои усилия по СОИ лабораторными исследованиями в течение десяти лет. Excalibur, который в письме Теллера всего несколько дней назад снова был заявлен готовым к началу инженерных работ, должен был быть испытан в космосе до этого момента. Рейган отказался отступать, как и Горбачев. Рейган предпринял последнюю попытку преодолеть тупик, спросив, действительно ли он "откажется от исторической возможности из-за одного слова" ("лаборатория"). Горбачев сказал, что это вопрос принципа; если США продолжат испытания в реальных условиях, а Советы согласятся на демонтаж своего оружия, он вернется в Москву, чтобы его сочли дураком.

Throughout SDI's history, journalist William Broad of The New York Times was highly critical of the program and Teller's role within it. His works have generally ascribed the entire basis for SDI to Teller's overselling of the Excalibur concept, convincing Reagan a credible defensive system was only a few years away. According to Broad, "Over the protests of colleagues, Teller misled the highest officials of the United States Government into the deadly folly known as Star Wars [the nickname for SDI]." In particular, Broad points to the meeting between Teller and Reagan in September 1982 as the key moment in SDI's creation. Years later, Broad described the meeting this way: "For half an hour, Teller deployed X ray lasers all over the Oval Office, reducing hundreds of incoming Soviet missiles to radioactive chaff, while Reagan, gazing up ecstatically, saw a crystal shield, covering the Last Hope of Man." This basic telling of the story is recounted in other contemporary sources; in their biography, Edward Teller: Giant of The Golden Age of Physics, Blumberg and Panos essentially make the same statement, as does Robert Park in his Voodoo Science. A Washington Post article by Patrick Tyler noted "Only Ronald Reagan could tell us if Edward Teller was the key influence on his decision to challenge American scientists to invent new defenses that would make nuclear weapons 'obsolete,' and so far the president isn't saying. But there is no doubt that Teller's views have been important, and his fellow physicists speak with increasing certainty about the private advice they believe Teller has been giving to Reagan about a new generation of super weapons potentially as significant as the H bomb." Others give less credence to Teller's persuasive capabilities; Ray Pollock, who was present at the meeting, described in a 1986 letter that "I sat in on the mid September 1982 meeting Teller had in the Oval Office Teller got a warm reception but that is all. I had the feeling he confused the president." In particular, he notes Teller's opening comment about "Third generation, third generation!" as being a point of confusion. Keyworth was later quoted as calling the meeting "a disaster". Others report that Teller's bypassing of official channels to arrange the meeting angered Caspar Weinberger and other members of the Department of Defense. Others debate Excalibur's role in SDI from the start. Park suggests that Reagan's "kitchen cabinet" was pushing for some sort of action on BMD even before this period. Charles Townes suggested the key impetus to move forward was not Teller, but a presentation by the Joint Chiefs of Staff made only a few weeks before his speech that suggested shifting some development funding to defensive systems. Reagan mentioned this during the speech introducing SDI. Nigel Hey points to Robert McFarlane and the United States National Security Council as a whole. In a 1999 interview with Hey, Teller himself would suggest that he had little to do with the president's decision to announce SDI. He also did not want to talk about the X ray laser and said he did not even recognize the name "Excalibur". There is considerable debate on whether or not Excalibur had a direct effect on the failure of the Reykjavík Summit. During the October 1986 meeting, Reagan and Mikhail Gorbachev initially considered the issue of the destabilizing effect of intermediate range missiles in Europe. As both proposed various ideas to eliminate them, they quickly began to ratchet up the numbers and types of weapons being considered. Gorbachev started with his acceptance of Reagan's 1981 "double zero option" for intermediate range missiles but then countered with an additional offer to eliminate fifty percent of all nuclear armed missiles. Reagan then countered with an offer to eliminate all such missiles within ten years, as long as the US was free to deploy defensive systems after that period. At that point, Gorbachev offered to eliminate all nuclear weapons of any sort within that same time period. At this point SDI came into the negotiations. Gorbachev would consider such a move only if the US limited their SDI efforts to the laboratory for ten years. Excalibur, which Teller's letter of only a few days earlier once again said was ready to enter engineering, would need to be tested in space before that point. Reagan refused to back down on this issue, as did Gorbachev. Reagan attempted one last time to break the logjam, asking if he would really "turn down a historic opportunity because of a single word" ("laboratory"). Gorbachev said it was a matter of principle; if the US continued real world testing while the Soviets agreed to dismantle their weapons, he would return to Moscow to be considered a fool.

Лазеры

Лазеры основаны на двух физических явлениях для своей работы: стимулированном излучении и инверсии населенностей. Атом состоит из ядра и ряда электронов, вращающихся вокруг него по орбиталям. Электроны могут находиться во множестве дискретных энергетических состояний, определяемых квантовой механикой. Энергетические уровни зависят от структуры ядра, поэтому они различаются для разных элементов. Электроны могут поглощать или излучать фотон с энергией, равной разнице между двумя допустимыми энергетическими состояниями, тем самым приобретая или теряя энергию. Именно поэтому различные элементы имеют уникальные спектры, что и породило науку спектроскопию. Стимулированное излучение происходит, когда возбужденный электрон переходит на более низкий энергетический уровень на величину энергии, равную энергии пролетающего фотона. Это приводит к испусканию второго фотона, энергия, импульс и фаза которого практически совпадают с параметрами исходного фотона. Теперь имеется два фотона, что удваивает вероятность того, что они вызовут аналогичную реакцию в других атомах. Пока существует значительная популяция атомов с электронами в соответствующем энергетическом состоянии, происходит цепная реакция, высвобождающая всплеск монохроматического, высококоллимированного света. В научной литературе не упоминается специализированный рентгеновский лазер, использующий эту технику. Хотя атомы с таким состоянием неизвестны, молекулы с метастабильными состояниями внутренних оболочек часто имеют энергетические уровни в рентгеновском диапазоне и используются в качестве источников рентгеновского излучения высокой энергии. Вместо этого рентгеновские лазеры полагаются на скорость различных реакций для создания инверсии населенностей. При нагревании выше определенного энергетического уровня электроны полностью отрываются от атомов, образуя газ из ядер и электронов, известный как плазма. Плазма является газом, и ее энергия вызывает адиабатическое расширение в соответствии с законом идеального газа. В процессе расширения температура падает, пока не достигнет точки, когда электроны могут рекомбинировать с ядрами. Процесс охлаждения приводит к тому, что основная масса плазмы достигает этой температуры примерно одновременно. После рекомбинации электронов с ядрами они теряют энергию, испуская фотоны обычным способом. Хотя этот процесс испускания происходит быстро, он медленнее, чем процесс рекомбинации. Это приводит к кратковременному периоду, когда существует большое количество атомов с электронами в высокоэнергетическом состоянии, только что рекомбинировавших, что и создает инверсию населенностей. Для создания необходимых условий требуется очень быстрая подача огромного количества энергии. Было показано, что для генерации энергии, необходимой для создания рентгеновского лазера, требуется мощность порядка 1 Вт на атом. Подача такого количества энергии в активную среду неизбежно приводит к ее испарению, но поскольку вся реакция происходит настолько быстро, это не обязательно является проблемой. Это означает, что такие системы по своей природе будут одноимпульсными устройствами. Наконец, еще одно осложнение заключается в отсутствии эффективных зеркал для рентгеновского излучения. В обычном лазере активная среда обычно помещается между двумя частично отражающими зеркалами, которые отражают часть выходного излучения обратно в среду. Это значительно увеличивает количество фотонов в среде и повышает вероятность стимулирования любого атома. Более того, поскольку зеркала отражают только фотоны, движущиеся в определенном направлении, а стимулированные фотоны испускаются в том же направлении, это приводит к высокой фокусировке выходного излучения. Не имея этих эффектов, рентгеновский лазер должен полностью полагаться на стимулирование, поскольку фотоны проходят через среду только один раз. Чтобы повысить вероятность стимулирования каждым фотоном и сфокусировать выходное излучение, рентгеновские лазеры проектируются очень длинными и тонкими. В такой конфигурации большинство фотонов, испускаемых естественным путем при спонтанном излучении в случайных направлениях, просто покидают среду. Только те фотоны, которые случайно испускаются вдоль длинной оси среды, имеют разумный шанс вызвать дополнительное испускание. Подходящая активная среда должна иметь соотношение сторон порядка 10 000.

Lasers rely on two physical phenomena to work, stimulated emission and population inversion. An atom is made of a nucleus and a number of electrons orbiting in shells around it. Electrons can be found in many discrete energy states, defined by quantum mechanics. The energy levels depend on the structure of the nucleus, so they vary from element to element. Electrons can gain or lose energy by absorbing or emitting a photon with the same energy as the difference between two allowable energy states. This is why different elements have unique spectrums and gives rise to the science of spectroscopy. Stimulated emission occurs when an excited electron can drop by the same amount of energy as a passing photon. This causes a second photon to be emitted, closely matching the original's energy, momentum, and phase. Now there are two photons, doubling the chance that they will cause the same reaction in other atoms. As long as there is a large population of atoms with electrons in the matching energy state, the result is a chain reaction that releases a burst of single frequency, highly collimated light. a dedicated X ray laser using this technique does not appear in the literature. While atoms with such a state are unknown, metastable inner shell molecular state molecules often have energy levels in the X ray region and have been used for high energy X ray sources. Instead, X ray lasers rely on the speed of various reactions to create the population inversion. When heated beyond a certain energy level, electrons dissociate from their atoms entirely, producing a gas of nuclei and electrons known as a plasma. Plasma is a gas, and its energy causes it to adiabatically expand according to the ideal gas law. As it does, its temperature drops, eventually reaching a point where the electrons can reconnect to nuclei. The cooling process causes the bulk of the plasma to reach this temperature at roughly the same time. Once reconnected to nuclei, the electrons lose energy through the normal process of releasing photons. Although rapid, this release process is slower than the reconnection process. This results in a brief period where there are a large number of atoms with the electrons in the high energy just reconnected state, causing a population inversion. To produce the required conditions, a huge amount of energy needs to be delivered extremely rapidly. It has been demonstrated that something on the order of 1watt per atom is needed to provide the energy required to produce an X ray laser. Delivering so much energy to the lasing medium invariably means it will be vaporized, but the entire reaction occurs so rapidly this is not necessarily a problem. It does imply such systems will be inherently one shot devices. Finally, another complication is that there is no effective mirror for X ray frequency light. In a common laser, the lasing medium is normally placed between two partial mirrors that reflect some of the output back into the medium. This greatly increases the number of photons in the medium and increases the chance that any given atom will be stimulated. More importantly, as the mirrors reflect only those photons traveling in a particular direction, and the stimulated photons will be released in the same direction, this causes the output to be highly focused. Lacking either of these effects, the X ray laser has to rely entirely on stimulation as the photons travel through the medium only once. To increase the odds that any given photon causes stimulation, and to focus the output, X ray lasers are designed to be very long and skinny. In this arrangement, most of the photons being released naturally through conventional emissions in random directions will simply exit the medium. Only those photons that happen to be released traveling down the long axis of the medium have a reasonable chance of stimulating another release. A suitable lasing medium would have an aspect ratio on the order of 10,000.