Cum funcționează armele laser?

Națiunile din întreaga lume dezvoltă rapid arme laser de mare putere pentru misiuni militare pe uscat și pe mare, în aer și în spațiu.

Armă laser montată pe un camion. Fotografie: Popular Science

Imaginile cu roiuri de drone mici și ieftine care umplu cerul sau alunecă valurile au inspirat armata să dezvolte și să implementeze arme laser ca alternativă la sistemele de apărare costisitoare, precum rachetele, potrivit lui Iain Boyd, profesor de știință și inginerie aerospațială la Universitatea din Colorado, Boulder.

Laserele folosesc electricitatea pentru a crea fotoni sau particule de lumină. Fotonii călătoresc printr-un mediu de amplificare, crescând rapid numărul de fotoni. Toți acești fotoni sunt focalizați într-un fascicul îngust de către un ghidaj al fasciculului laser, potrivit The Conversation .

În deceniile care au trecut de la introducerea primului laser în 1960, inginerii au dezvoltat o varietate de lasere care produc fotoni la diferite lungimi de undă în spectrul electromagnetic, de la infraroșu la ultraviolet. Sistemele laser de mare putere utilizate în aplicații militare se bazează pe lasere în stare solidă, care utilizează cristale speciale pentru a converti energia de intrare în fotoni. O caracteristică cheie a laserelor în stare solidă de mare putere este că fotonii sunt produși în regiunea infraroșie a spectrului electromagnetic și sunt invizibili cu ochiul liber.

Când un fascicul laser interacționează cu o suprafață, acesta produce efecte diferite în funcție de lungimea de undă, puterea fasciculului și materialul suprafeței. Laserele de putere redusă produc fotoni în regiunea vizibilă a spectrului și pot fi utilizate ca sursă de lumină pentru indicatoare și pentru demonstrații la evenimente publice. Aceste fascicule laser au o putere atât de redusă încât se reflectă de pe suprafață fără a provoca daune.

Sistemele laser de putere mai mare sunt utilizate pentru a tăia țesutul biologic în multe proceduri medicale. Laserele de cea mai mare putere pot încălzi, vaporiza, topi și arde o varietate de materiale și sunt utilizate în procesele industriale pentru sudare și tăiere. Pe lângă nivelul de putere al laserului, capacitatea de a produce o varietate de efecte este determinată și de distanța dintre laser și țintă.

Arme laser

Parțial datorită dezvoltării laserelor industriale de mare putere, utilizarea armelor laser de către armată devine din ce în ce mai răspândită. Un avantaj fundamental al armelor laser de mare putere este că acestea pot funcționa continuu. Spre deosebire de armele tradiționale, cum ar fi armele de foc, care au muniție limitată, laserele de mare putere pot trage continuu atâta timp cât au o sursă de alimentare.

Armata americană folosește lasere de mare putere montate pe camioane pentru a doborî o serie de ținte, inclusiv drone, elicoptere, mortiere și rachete. Marina SUA folosește lasere de mare putere pe nave pentru a se apăra împotriva navelor de suprafață mici, care se mișcă rapid, precum și împotriva rachetelor și dronelor. Forțele Aeriene ale SUA dezvoltă lasere de mare putere pe aeronave pentru misiuni ofensive și defensive. Rusia construiește, de asemenea, lasere de mare putere la sol pentru a „orbi” sateliții inamici.

Limitările armelor laser

O provocare cheie pentru unitățile care utilizează lasere de mare putere este cantitatea de putere necesară pentru a opera la distanță. Spre deosebire de laserele industriale care se află la doar câțiva centimetri de ținta lor, operațiunile militare implică distanțe mult mai mari. Pentru a se apăra împotriva unei amenințări apropiate, cum ar fi mortierele sau ambarcațiunile mici, armele laser trebuie să-și lovească țintele înainte de a putea provoca daune.

Însă arderea materialelor la o distanță sigură necesită fascicule laser cu puteri de ordinul zecilor sau sutelor de kilowați. Cel mai mic prototip de armă laser folosește 10 kilowați de electricitate, aproximativ la fel ca o mașină electrică. Cea mai recentă armă laser de mare putere aflată în curs de dezvoltare necesită 300 de kilowați de electricitate, suficientă pentru a alimenta 30 de gospodării. Deoarece laserele de mare putere au o eficiență de doar 50%, acestea creează deșeuri enorme.

Aceasta înseamnă că laserele de mare putere necesită infrastructură de generare a energiei și de răcire, ceea ce poate limita eficiența diferitelor platforme. Camioanele armatei și avioanele de vânătoare ale forțelor aeriene au cel mai mic spațiu pentru armele laser de mare putere, astfel încât aceste sisteme sunt limitate la ținte de putere relativ mică, cum ar fi scufundarea dronelor sau dezactivarea rachetelor. Navele și aeronavele mari pot găzdui lasere mai puternice, capabile să ardă găuri în bărci și vehicule terestre. Sistemele terestre sunt cele mai puțin constrânse, așa că au cea mai mare putere și pot face față rachetelor la distanță.

O altă limitare importantă a armelor laser de mare putere care necesită o platformă se referă la timpul de funcționare. Deoarece sursa de alimentare pentru laser trebuie transportată de un camion, o navă sau un avion, sursa de alimentare limitează puterea de ieșire, iar laserul poate fi utilizat doar pentru o perioadă limitată de timp înainte de a fi nevoie să fie reîncărcat. În plus, eficacitatea armelor laser este redusă de ploaie, ceață și fum, care determină împrăștierea fasciculului. De asemenea, fasciculul laser trebuie să se fixeze pe o țintă timp de câteva secunde pentru a provoca daune.

În viitor, este probabil ca armele laser să continue să se dezvolte cu niveluri de putere crescute, extinzând raza de acțiune a țintei.

An Khang (Conform conversației )

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