Jak fungují laserové zbraně?

Státy po celém světě rychle vyvíjejí vysoce výkonné laserové zbraně pro vojenské mise na souši i na moři, ve vzduchu i ve vesmíru.

Laserová zbraň namontovaná na nákladním autě. Foto: Popular Science — Laserová zbraň namontovaná na nákladním autě. Foto: *Popular Science*

Snímky rojů malých, levných dronů, které zaplňují oblohu nebo se klouzají po vlnách, inspirovaly armádu k vývoji a nasazení laserových zbraní jako alternativy k nákladným obranným systémům, jako jsou rakety, tvrdí Iain Boyd, profesor letecké vědy a inženýrství na University of Colorado Boulder.

Lasery využívají elektřinu k vytváření fotonů neboli částic světla. Fotony procházejí zesilovacím médiem, čímž se jejich počet rychle zvyšuje. Všechny tyto fotony jsou podle serveru The Conversation zaostřovány do úzkého paprsku pomocí laserového vodiče.

V desetiletích od uvedení prvního laseru v roce 1960 vyvinuli inženýři řadu laserů, které produkují fotony na různých vlnových délkách v celém elektromagnetickém spektru, od infračerveného po ultrafialové. Vysoce výkonné laserové systémy používané ve vojenských aplikacích jsou založeny na laserech v pevné fázi, které využívají speciální krystaly k přeměně vstupní energie na fotony. Klíčovou vlastností vysoce výkonných laserů v pevné fázi je, že fotony jsou produkovány v infračervené oblasti elektromagnetického spektra a jsou pouhým okem neviditelné.

Když laserový paprsek interaguje s povrchem, vytváří různé efekty v závislosti na vlnové délce, výkonu paprsku a materiálu povrchu. Nízkovýkonové lasery produkují fotony ve viditelné oblasti spektra a lze je použít jako zdroj světla pro ukazovátka a pro demonstrace na veřejných akcích. Tyto laserové paprsky mají tak nízký výkon, že se odrážejí od povrchu, aniž by způsobily jakékoli poškození.

Laserové systémy s vyšším výkonem se používají k řezání biologických tkání v mnoha lékařských postupech. Lasery s nejvyšším výkonem dokáží ohřívat, odpařovat, tavit a spalovat různé materiály a používají se v průmyslových procesech pro svařování a řezání. Kromě úrovně výkonu laseru je schopnost dosáhnout různých efektů určena také vzdáleností mezi laserem a cílem.

Laserové zbraně

Částečně díky vývoji vysoce výkonných průmyslových laserů se používání laserových zbraní armádou stává stále rozšířenějším. Zásadní výhodou vysoce výkonných laserových zbraní je, že mohou fungovat nepřetržitě. Na rozdíl od tradičních zbraní, jako jsou děla, která mají omezenou munici, mohou vysoce výkonné lasery střílet nepřetržitě, pokud mají zdroj energie.

Americká armáda nasazuje vysoce výkonné lasery namontované na nákladních automobilech k sestřelování řady cílů včetně dronů, vrtulníků, minometů a raket. Americké námořnictvo používá vysoce výkonné lasery na lodích k obraně proti malým, rychle se pohybujícím hladinovým plavidlům, stejně jako proti raketám a dronům. Americké letectvo vyvíjí vysoce výkonné lasery pro letadla pro útočné i obranné mise. Rusko také staví vysoce výkonné lasery na zemi, aby „oslepilo“ nepřátelské satelity.

Omezení laserových zbraní

Klíčovou výzvou pro jednotky používající vysoce výkonné lasery je množství energie potřebné k provozu na dálku. Na rozdíl od průmyslových laserů, které jsou od cíle vzdáleny jen několik centimetrů, vojenské operace zahrnují mnohem větší vzdálenosti. Aby se laserové zbraně mohly bránit blízké hrozbě, jako jsou minomety nebo malé lodě, musí zasáhnout své cíle dříve, než mohou způsobit škody.

Ale spalování materiálu v bezpečné vzdálenosti vyžaduje laserové paprsky o výkonu v desítkách nebo stovkách kilowattů. Nejmenší prototyp laserové zbraně spotřebuje 10 kilowattů elektřiny, což je zhruba stejně jako elektromobil. Nejnovější vyvíjená vysoce výkonná laserová zbraň vyžaduje 300 kilowattů elektřiny, což stačí k napájení 30 domácností. Protože vysoce výkonné lasery mají účinnost pouze 50 procent, vytvářejí obrovské množství odpadu.

To znamená, že vysoce výkonné lasery vyžadují infrastrukturu pro výrobu energie a chlazení, což může omezit účinnost různých platforem. Armádní nákladní automobily a stíhačky letectva mají nejméně prostoru pro vysoce výkonné laserové zbraně, takže tyto systémy jsou omezeny na cíle s relativně nízkým výkonem, jako je potopení dronů nebo vyřazení raket. Velké lodě a letadla mohou pojmout výkonnější lasery schopné propálit díry v lodích a pozemních vozidlech. Pozemní systémy jsou nejméně omezené, takže mají největší výkon a dokážou se vypořádat s raketami na dálku.

Dalším důležitým omezením vysoce výkonných laserových zbraní, které vyžadují platformu, je provozní doba. Protože zdroj napájení pro laser musí být přepravován nákladním automobilem, lodí nebo letadlem, omezuje tento zdroj výstupní výkon a laser lze používat pouze po omezenou dobu, než je nutné jej dobít. Účinnost laserových zbraní je navíc snižována deštěm, mlhou a kouřem, které způsobují rozptyl paprsku. Laserový paprsek se také musí na několik sekund zaměřit na cíl, aby způsobil poškození.

V budoucnu se laserové zbraně pravděpodobně budou dále vyvíjet se zvyšujícím se výkonem, čímž se rozšíří dosah cílů.

An Khang (podle The Conversation )

Zdrojový odkaz