Come funzionano le armi laser?

I paesi di tutto il mondo stanno sviluppando rapidamente armi laser ad alta potenza per missioni militari sulla terraferma, in mare, in aria e nello spazio.

Armi laser montate su camion. Foto: Popular Science

Le immagini di piccoli droni economici che solcano il cielo o planano sulle onde stanno spingendo i militari a sviluppare e impiegare armi laser per sostituire costose misure difensive come i missili, secondo Iain Boyd, professore di ingegneria aerospaziale all'Università del Colorado Boulder.

I laser utilizzano l'elettricità per creare fotoni, ovvero particelle di luce. Questi fotoni viaggiano attraverso un mezzo amplificante, aumentando rapidamente il loro numero. Tutti questi fotoni vengono poi focalizzati in un fascio stretto da un sistema di guida laser, secondo quanto riportato da The Conversation .

Per decenni, sin dall'introduzione del primo laser nel 1960, gli ingegneri hanno sviluppato una gamma di laser in grado di produrre fotoni a varie lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico, dall'infrarosso all'ultravioletto. I sistemi laser ad alta potenza utilizzati in ambito militare si basano su laser a stato solido, che impiegano cristalli speciali per convertire l'energia in ingresso in fotoni. Una caratteristica fondamentale dei laser a stato solido ad alta potenza è che i fotoni vengono prodotti nella regione infrarossa dello spettro elettromagnetico e sono invisibili a occhio nudo.

Quando interagisce con una superficie, un raggio laser produce effetti diversi a seconda della sua lunghezza d'onda, della potenza del raggio e del materiale della superficie. I laser a bassa potenza producono fotoni nella regione visibile dello spettro e possono essere utilizzati come sorgenti luminose per puntatori e per dimostrazioni in occasione di eventi pubblici. Questi raggi laser hanno una potenza così bassa che si riflettono sulla superficie senza causare alcun danno.

I sistemi laser ad alta potenza vengono utilizzati per tagliare i tessuti biologici in molti processi medici. I laser più potenti possono riscaldare, vaporizzare, fondere e bruciare un'ampia varietà di materiali, utilizzati nei processi industriali di saldatura e taglio. Oltre al livello di potenza del laser, la capacità di produrre diversi effetti è determinata anche dalla distanza tra il laser e il bersaglio.

armi laser

Anche grazie allo sviluppo di laser industriali ad alta potenza, gli eserciti di tutto il mondo utilizzano sempre più spesso armi laser. Un vantaggio fondamentale delle armi laser ad alta potenza è la loro capacità di funzionare ininterrottamente. A differenza delle armi tradizionali, come le pistole con munizioni limitate, i laser ad alta potenza possono sparare continuamente finché è presente una fonte di alimentazione.

L'esercito statunitense sta impiegando laser ad alta potenza montati su camion per abbattere una vasta gamma di bersagli, tra cui droni, elicotteri, colpi di mortaio e missili. La Marina statunitense utilizza laser ad alta potenza sulle navi per autodifesa contro piccole imbarcazioni veloci in superficie, nonché contro missili e droni. L'aeronautica statunitense sta sviluppando laser ad alta potenza da installare su velivoli per missioni offensive e difensive. Anche la Russia sta sviluppando laser ad alta potenza terrestri per "accecare" i satelliti nemici.

Limitazioni delle armi laser

Una delle principali sfide per le unità che utilizzano laser ad alta potenza è la quantità di energia necessaria per essere efficaci su lunghe distanze. A differenza dei laser industriali, che si trovano a pochi centimetri dal bersaglio, le operazioni militari coinvolgono distanze molto maggiori. Per difendersi da minacce a corto raggio come colpi di mortaio o piccole imbarcazioni, le armi laser devono colpire il bersaglio prima di infliggere danni.

Tuttavia, incenerire i materiali a distanza di sicurezza richiede raggi laser con una potenza che va da decine a centinaia di kilowatt. I prototipi più piccoli di armi laser utilizzano 10 kilowatt di elettricità, l'equivalente di un'auto elettrica. Le più recenti armi laser ad alta potenza in fase di sviluppo richiedono 300 kilowatt di elettricità, sufficienti ad alimentare 30 abitazioni. Poiché i laser ad alta potenza hanno un'efficienza di solo il 50%, generano un enorme spreco di energia.

Ciò significa che i laser ad alta potenza richiedono infrastrutture per la generazione di energia e il raffreddamento, il che può limitare l'efficacia delle diverse piattaforme di supporto. I camion militari e i caccia dell'aeronautica hanno lo spazio più limitato per le armi laser ad alta potenza, quindi questi sistemi sono limitati a bersagli che richiedono una potenza relativamente bassa, come l'affondamento di droni o la neutralizzazione di missili. Navi e grandi aerei possono ospitare laser più potenti, capaci di incenerire imbarcazioni e veicoli terrestri. I sistemi terrestri sono i meno limitati, offrendo quindi la massima potenza e la capacità di ingaggiare missili a distanze maggiori.

Un altro limite significativo delle armi laser ad alta potenza che richiedono una piattaforma di supporto riguarda l'autonomia. Poiché camion, navi o aerei devono trasportare la fonte di alimentazione del laser, limitandone la capacità, il laser può essere utilizzato solo per un tempo limitato prima di dover essere ricaricato. Inoltre, l'efficacia delle armi laser si riduce in presenza di pioggia, nebbia e fumo, che causano la dispersione del raggio. Il raggio laser impiega inoltre diversi secondi per agganciare un bersaglio prima di infliggere danni.

In futuro, è probabile che le armi laser continuino a svilupparsi con livelli di potenza sempre maggiori, ampliando il loro raggio d'azione.

An Khang (secondo The Conversation )

Link alla fonte: https://vnexpress.net/vu-khi-laser-hoat-dong-nhu-the-nao-4720686.html