Nationen auf der ganzen Welt entwickeln mit Hochdruck Hochleistungslaserwaffen für militärische Missionen zu Lande, zu Wasser, in der Luft und im Weltraum.
Laserwaffe auf einem LKW montiert. Foto: Popular Science
Bilder von Schwärmen kleiner, billiger Drohnen, die den Himmel füllen oder über die Wellen streifen, haben das Militär dazu inspiriert, Laserwaffen als Alternative zu kostspieligen Abwehrmitteln wie Raketen zu entwickeln und einzusetzen, sagt Iain Boyd, Professor für Luft- und Raumfahrtwissenschaft und -technik an der University of Colorado Boulder.
Laser erzeugen mithilfe von Elektrizität Photonen, Lichtteilchen. Die Photonen durchlaufen ein Verstärkungsmedium, wodurch sich ihre Anzahl rapide erhöht. Laut The Conversation werden alle diese Photonen durch einen Laserstrahllenker zu einem schmalen Strahl fokussiert.
Seit der Einführung des ersten Lasers im Jahr 1960 haben Ingenieure eine Vielzahl von Lasern entwickelt, die Photonen unterschiedlicher Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums – von Infrarot bis Ultraviolett – erzeugen. Hochleistungslasersysteme für militärische Anwendungen basieren auf Festkörperlasern, die mithilfe spezieller Kristalle die Eingangsenergie in Photonen umwandeln. Ein wesentliches Merkmal von Hochleistungs-Festkörperlasern ist, dass die Photonen im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums erzeugt werden und für das bloße Auge unsichtbar sind.
Wenn ein Laserstrahl auf eine Oberfläche trifft, entstehen je nach Wellenlänge, Strahlleistung und Oberflächenmaterial unterschiedliche Effekte. Niedrigleistungslaser erzeugen Photonen im sichtbaren Spektralbereich und eignen sich als Lichtquellen für Zeiger und Demonstrationen bei öffentlichen Veranstaltungen. Die Leistung dieser Laserstrahlen ist so gering, dass sie von der Oberfläche reflektiert werden können, ohne Schäden zu verursachen.
Leistungsstarke Lasersysteme werden in vielen medizinischen Verfahren zum Schneiden von biologischem Gewebe eingesetzt. Leistungsstärkste Laser können verschiedene Materialien erhitzen, verdampfen, schmelzen und verbrennen und werden in industriellen Prozessen zum Schweißen und Schneiden eingesetzt. Neben der Laserleistung wird die Fähigkeit, verschiedene Effekte zu erzielen, auch vom Abstand zwischen Laser und Ziel bestimmt.
Laserwaffen
Unter anderem aufgrund der Entwicklung leistungsstarker Industrielaser werden Laserwaffen zunehmend militärisch eingesetzt. Ein wesentlicher Vorteil von Hochleistungslaserwaffen ist ihr Dauerbetrieb. Im Gegensatz zu herkömmlichen Waffen wie Schusswaffen, die nur über begrenzte Munition verfügen, können Hochleistungslaser kontinuierlich feuern, solange sie über eine Energiequelle verfügen.
Das US-Militär setzt Hochleistungslaser auf Lastwagen ein, um eine Reihe von Zielen abzuschießen, darunter Drohnen, Hubschrauber, Mörser und Raketen. Die US-Marine nutzt Hochleistungslaser auf Schiffen zur Verteidigung gegen kleine, schnelle Überwasserschiffe sowie Raketen und Drohnen. Die US-Luftwaffe entwickelt Hochleistungslaser für Flugzeuge, sowohl für offensive als auch für defensive Missionen. Auch Russland entwickelt Hochleistungslaser am Boden, um feindliche Satelliten zu „blenden“.
Einschränkungen von Laserwaffen
Eine zentrale Herausforderung für Einheiten, die Hochleistungslaser einsetzen, ist die benötigte Leistung für den Einsatz auf Distanz. Im Gegensatz zu Industrielasern, die nur wenige Zentimeter von ihrem Ziel entfernt sind, erfordern militärische Operationen deutlich größere Distanzen. Um sich gegen Bedrohungen aus nächster Nähe wie Mörser oder kleine Boote zu verteidigen, müssen Laserwaffen ihre Ziele treffen, bevor sie Schaden anrichten können.
Um Material aus sicherer Entfernung zu verbrennen, ist jedoch ein Laserstrahl mit einer Leistung von mehreren zehn oder hundert Kilowatt erforderlich. Der kleinste Prototyp einer Laserwaffe verbraucht 10 Kilowatt Strom, etwa so viel wie ein Elektroauto. Die neueste Hochleistungslaserwaffe, die sich in der Entwicklung befindet, benötigt 300 Kilowatt Strom – genug, um 30 Haushalte mit Strom zu versorgen. Da Hochleistungslaser nur einen Wirkungsgrad von 50 Prozent haben, verursachen sie enorme Energieverschwendung.
Das bedeutet, dass Hochleistungslaser eine eigene Stromerzeugungs- und Kühlinfrastruktur benötigen, was die Effektivität verschiedener Plattformen einschränken kann. Armeelastwagen und Kampfjets der Luftwaffe bieten am wenigsten Platz für Hochleistungslaser, sodass diese Systeme auf Ziele mit relativ geringer Leistung wie das Versenken von Drohnen oder das Ausschalten von Raketen beschränkt sind. Große Schiffe und Flugzeuge können leistungsstärkere Laser aufnehmen, die Löcher in Boote und Bodenfahrzeuge brennen können. Bodengestützte Systeme unterliegen den geringsten Einschränkungen, verfügen daher über die größte Leistung und können Raketen aus der Ferne bekämpfen.
Eine weitere wichtige Einschränkung von Hochleistungslaserwaffen, die eine Plattform benötigen, betrifft die Betriebszeit. Da die Stromversorgung des Lasers per LKW, Schiff oder Flugzeug transportiert werden muss, begrenzt die Stromversorgung die Leistungskapazität der Stromquelle, und der Laser kann nur für eine begrenzte Zeit verwendet werden, bevor er wieder aufgeladen werden muss. Zudem verringert sich die Wirksamkeit von Laserwaffen bei Regen, Nebel und Rauch, da der Strahl dadurch gestreut werden kann. Der Laserstrahl muss zudem mehrere Sekunden lang auf ein Ziel fixiert sein, um Schaden zu verursachen.
In Zukunft dürften Laserwaffen mit immer höherer Leistung weiterentwickelt werden, wodurch sich die Zielreichweite erweitert.
An Khang (laut The Conversation )
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