Kraje na całym świecie szybko rozwijają broń laserową dużej mocy na potrzeby misji wojskowych na lądzie i morzu, w powietrzu i kosmosie.
Broń laserowa zamontowana na ciężarówce. Zdjęcie: Popular Science
Zdaniem Iaina Boyda, profesora nauk lotniczych i inżynierii kosmicznej na University of Colorado w Boulder, obrazy rojów małych, tanich dronów wypełniających niebo lub przecinających fale zainspirowały wojsko do opracowania i wdrożenia broni laserowej jako alternatywy dla kosztownych środków obronnych, takich jak pociski rakietowe.
Lasery wykorzystują energię elektryczną do wytwarzania fotonów, czyli cząsteczek światła. Fotony przemieszczają się przez ośrodek wzmacniający, gwałtownie zwiększając liczbę fotonów. Wszystkie te fotony są skupiane w wąską wiązkę za pomocą lasera, jak donosi The Conversation .
W ciągu dekad od wprowadzenia pierwszego lasera w 1960 roku inżynierowie opracowali szereg laserów, które wytwarzają fotony o różnych długościach fal w całym spektrum elektromagnetycznym, od podczerwieni do ultrafioletu. Systemy laserowe dużej mocy wykorzystywane w zastosowaniach wojskowych opierają się na laserach na ciele stałym, które wykorzystują specjalne kryształy do konwersji energii wejściowej na fotony. Kluczową cechą laserów półprzewodnikowych dużej mocy jest to, że fotony są wytwarzane w podczerwieni i są niewidoczne gołym okiem.
Gdy wiązka laserowa oddziałuje z powierzchnią, wywołuje różne efekty w zależności od długości fali, mocy wiązki i materiału, z którego wykonana jest powierzchnia. Lasery małej mocy wytwarzają fotony w zakresie widzialnym i mogą być wykorzystywane jako źródło światła do wskaźników i demonstracji podczas imprez publicznych. Wiązki te mają tak małą moc, że odbijają się od powierzchni, nie powodując żadnych uszkodzeń.
Systemy laserowe o wyższej mocy są wykorzystywane do cięcia tkanek biologicznych w wielu procedurach medycznych. Lasery o najwyższej mocy mogą nagrzewać, odparowywać, topić i spalać różnorodne materiały oraz są wykorzystywane w procesach przemysłowych do spawania i cięcia. Oprócz poziomu mocy lasera, zdolność do uzyskania różnorodnych efektów zależy również od odległości między laserem a celem.
Broń laserowa
Częściowo dzięki rozwojowi przemysłowych laserów dużej mocy, broń laserowa staje się coraz powszechniejsza w wojsku. Podstawową zaletą broni laserowej dużej mocy jest możliwość jej ciągłego działania. W przeciwieństwie do tradycyjnej broni, takiej jak broń palna, która ma ograniczoną amunicję, lasery dużej mocy mogą strzelać w sposób ciągły, o ile mają źródło zasilania.
Wojsko amerykańskie rozmieszcza lasery dużej mocy zamontowane na ciężarówkach, aby zestrzeliwać szereg celów, w tym drony, śmigłowce, moździerze i pociski rakietowe. Marynarka Wojenna USA używa laserów dużej mocy na okrętach do obrony przed małymi, szybko poruszającymi się jednostkami nawodnymi, a także pociskami rakietowymi i dronami. Siły Powietrzne USA opracowują lasery dużej mocy na samolotach do misji ofensywnych i defensywnych. Rosja również buduje lasery dużej mocy na ziemi, aby „oślepiać” wrogie satelity.
Ograniczenia broni laserowej
Kluczowym wyzwaniem dla jednostek wykorzystujących lasery dużej mocy jest moc wymagana do działania na odległość. W przeciwieństwie do laserów przemysłowych, które znajdują się zaledwie kilka centymetrów od celu, operacje wojskowe obejmują znacznie większe odległości. Aby bronić się przed zagrożeniem z bliskiej odległości, takim jak moździerze czy małe łodzie, broń laserowa musi trafić w cel, zanim zdąży wyrządzić szkody.
Jednak spalanie materiału z bezpiecznej odległości wymaga wiązek laserowych o mocy dziesiątek lub setek kilowatów. Najmniejszy prototyp broni laserowej zużywa 10 kilowatów energii elektrycznej, mniej więcej tyle samo, co samochód elektryczny. Najnowsza, opracowywana broń laserowa dużej mocy wymaga 300 kilowatów energii elektrycznej, co wystarcza do zasilenia 30 gospodarstw domowych. Ponieważ lasery dużej mocy mają sprawność zaledwie 50%, generują ogromne ilości odpadów.
Oznacza to, że lasery dużej mocy wymagają infrastruktury do generowania energii i chłodzenia, co może ograniczać skuteczność różnych platform. Ciężarówki wojskowe i myśliwce sił powietrznych mają najmniej miejsca na broń laserową dużej mocy, dlatego systemy te są ograniczone do celów o stosunkowo niskiej mocy, takich jak zatapianie dronów czy unieszkodliwianie pocisków. Duże statki i samoloty mogą pomieścić silniejsze lasery, zdolne do wypalania dziur w łodziach i pojazdach naziemnych. Systemy naziemne mają najmniej ograniczeń, dlatego dysponują największą mocą i mogą zwalczać pociski z dużej odległości.
Kolejnym istotnym ograniczeniem broni laserowej dużej mocy, wymagającej platformy, jest czas działania. Ponieważ zasilanie lasera musi być transportowane ciężarówką, statkiem lub samolotem, zasilacz ogranicza moc wyjściową, a laser może być używany tylko przez ograniczony czas, po czym wymaga ładowania. Ponadto skuteczność broni laserowej jest ograniczana przez deszcz, mgłę i dym, które powodują rozproszenie wiązki. Wiązka laserowa musi również namierzyć cel przez kilka sekund, aby spowodować uszkodzenia.
W przyszłości broń laserowa będzie prawdopodobnie rozwijana w coraz większym stopniu, zwiększając tym samym zasięg rażenia.
An Khang (według The Conversation )
Link źródłowy
Komentarz (0)