איך פועלים כלי נשק לייזר?

מדינות ברחבי העולם מפתחות במהירות כלי נשק לייזר בעלי עוצמה גבוהה למשימות צבאיות ביבשה ובים, באוויר ובחלל.

נשק לייזר רכוב על משאית. צילום: Popular Science

תמונות של נחילים של רחפנים קטנים וזולים הממלאים את השמיים או חופים את הגלים עוררו השראה בצבא לפתח ולפרוס כלי נשק לייזר כחלופה להגנות יקרות כמו טילים, על פי איאן בויד, פרופסור למדעי התעופה והחלל באוניברסיטת קולורדו בבולדר.

לייזרים משתמשים בחשמל כדי ליצור פוטונים, או חלקיקי אור. פוטונים נעים דרך מדיום הגברה, ומגדילים במהירות את מספר הפוטונים. כל הפוטונים הללו ממוקדים לקרן צרה על ידי מוליך קרן לייזר, על פי The Conversation .

בעשורים שחלפו מאז שהוצג הלייזר הראשון בשנת 1960, פיתחו מהנדסים מגוון לייזרים המייצרים פוטונים באורכי גל שונים על פני הספקטרום האלקטרומגנטי, מאינפרא אדום ועד אולטרה סגול. מערכות לייזר בעלות עוצמה גבוהה המשמשות ביישומים צבאיים מבוססות על לייזרים במצב מוצק, המשתמשים בגבישים מיוחדים כדי להמיר את אנרגיית הקלט לפוטונים. מאפיין מרכזי של לייזרים במצב מוצק בעלי עוצמה גבוהה הוא שפוטונים מופקים באזור האינפרא אדום של הספקטרום האלקטרומגנטי והם בלתי נראים לעין בלתי מזוינת.

כאשר קרן לייזר מתקשרת עם משטח, היא מייצרת אפקטים שונים המבוססים על אורך הגל, עוצמת הקרן וחומר המשטח. לייזרים בעלי הספק נמוך מייצרים פוטונים באזור הנראה של הספקטרום וניתן להשתמש בהם כמקור אור עבור מצביעים ולהדגמות באירועים ציבוריים. קרני לייזר אלו הן כה נמוכות בהספק שהן משקפות את פני השטח מבלי לגרום נזק.

מערכות לייזר בעלות עוצמה גבוהה יותר משמשות לחיתוך רקמות ביולוגיות בהליכים רפואיים רבים. לייזרים בעלי עוצמה גבוהה יותר יכולים לחמם, לאדות, להמיס ולשרוף מגוון חומרים, ומשמשים בתהליכים תעשייתיים לריתוך וחיתוך. בנוסף לרמת העוצמה של הלייזר, היכולת לספק מגוון אפקטים נקבעת גם על ידי המרחק בין הלייזר למטרה.

כלי נשק לייזר

בין היתר הודות לפיתוח לייזרים תעשייתיים בעלי עוצמה גבוהה, השימוש בכלי נשק לייזר על ידי צבאות הופך נפוץ יותר ויותר. יתרון מהותי של כלי נשק לייזר בעלי עוצמה גבוהה הוא שהם יכולים לפעול ברציפות. בניגוד לכלי נשק מסורתיים כמו רובים, בעלי תחמושת מוגבלת, לייזרים בעלי עוצמה גבוהה יכולים לירות ברציפות כל עוד יש להם מקור כוח.

צבא ארה"ב פורס לייזרים רבי עוצמה המותקנים על משאיות כדי להפיל מגוון מטרות, כולל רחפנים, מסוקים, מרגמות וטילים. חיל הים האמריקאי משתמש בלייזרים רבי עוצמה על ספינות כדי להגן על עצמו מפני כלי שיט קטנים ומהירים, כמו גם מפני טילים ורחפנים. חיל האוויר האמריקאי מפתח לייזרים רבי עוצמה על מטוסים למשימות התקפיות והגנתיות. רוסיה גם בונה לייזרים רבי עוצמה על הקרקע כדי "לסנוור" לוויינים של האויב.

מגבלות של כלי נשק לייזר

אתגר מרכזי עבור יחידות המשתמשות בלייזרים בעלי עוצמה גבוהה הוא כמות ההספק הנדרשת לפעולה מרחוק. בניגוד ללייזרים תעשייתיים הנמצאים במרחק סנטימטרים ספורים מהמטרה שלהם, פעולות צבאיות כרוכות במרחקים גדולים בהרבה. כדי להתגונן מפני איום קרוב כמו מרגמות או סירות קטנות, כלי נשק לייזר צריכים לפגוע במטרותיהם לפני שיוכלו לגרום נזק.

אבל שריפת חומר במרחק בטוח דורשת קרני לייזר בהספק של עשרות או מאות קילוואט. אב הטיפוס הקטן ביותר של נשק לייזר משתמש ב-10 קילוואט חשמל, בערך כמו מכונית חשמלית. נשק הלייזר בעל ההספק הגבוה האחרון שנמצא בפיתוח דורש 300 קילוואט חשמל, מספיק כדי להפעיל 30 משקי בית. מכיוון שלייזרים בעלי הספק גבוה יעילים רק ב-50 אחוז, הם יוצרים פסולת עצומה.

משמעות הדבר היא שליזרים בעלי עוצמה גבוהה דורשים תשתית לייצור חשמל וקירור, מה שיכול להגביל את היעילות של פלטפורמות שונות. למשאיות צבא ולמטוסי קרב של חיל האוויר יש את כמות השטח הנמוכה ביותר עבור כלי נשק לייזר בעלי עוצמה גבוהה, ולכן מערכות אלו מוגבלות למטרות בעלות עוצמה נמוכה יחסית כמו הטמעת רחפנים או השבתת טילים. ספינות ומטוסים גדולים יכולים להכיל לייזרים חזקים יותר המסוגלים לשרוף חורים בסירות ובכלי רכב קרקעיים. מערכות קרקעיות הן הכי פחות מוגבלות, ולכן יש להן את העוצמה הרבה ביותר והן יכולות להתמודד עם טילים מרחוק.

מגבלה חשובה נוספת של כלי נשק לייזר בעלי עוצמה גבוהה הדורשים פלטפורמה קשורה לזמן הפעולה. מכיוון שאספקת החשמל ללייזר חייבת להישא על ידי משאית, ספינה או מטוס, ספק הכוח מגביל את תפוקת החשמל, וניתן להשתמש בלייזר רק לזמן מוגבל לפני שיהיה צורך לטעון אותו מחדש. בנוסף, יעילותם של כלי נשק לייזר מופחתת על ידי גשם, ערפל ועשן, הגורמים לפיזור הקרן. קרן הלייזר צריכה גם להינעל על המטרה למשך מספר שניות כדי לגרום נזק.

בעתיד, סביר להניח שנשק לייזר ימשיכו להתפתח עם רמות עוצמה מוגברות, וירחיבו את טווח המטרה.

אן חאנג (על פי The Conversation )

קישור למקור: https://vnexpress.net/vu-khi-laser-hoat-dong-nhu-the-nao-4720686.html