Hur fungerar laservapen?

[annons_1]

Nationer runt om i världen utvecklar snabbt högpresterande laservapen för militära uppdrag på land och till sjöss, i luften och i rymden.

Laservapen monterat på en lastbil. Foto: Popular Science — Laservapen monterat på en lastbil. Foto: *Popular Science*

Bilder av svärmar av små, billiga drönare som fyller himlen eller skummar över vågorna har inspirerat militären att utveckla och använda laservapen som ett alternativ till kostsamma försvar som missiler, enligt Iain Boyd, professor i flyg- och rymdvetenskap och teknik vid University of Colorado Boulder.

Lasrar använder elektricitet för att skapa fotoner, eller ljuspartiklar. Fotoner färdas genom ett förstärkningsmedium och ökar snabbt antalet fotoner. Alla dessa fotoner fokuseras till en smal stråle av en laserstråleguide, enligt The Conversation .

Under decennierna sedan den första lasern introducerades 1960 har ingenjörer utvecklat en mängd olika lasrar som producerar fotoner vid olika våglängder över det elektromagnetiska spektrumet, från infrarött till ultraviolett. Högeffektslasersystem som används i militära tillämpningar är baserade på fastfaslasrar, som använder speciella kristaller för att omvandla ingångsenergin till fotoner. En viktig egenskap hos högeffektslasrar är att fotoner produceras i det infraröda området av det elektromagnetiska spektrumet och är osynliga för blotta ögat.

När en laserstråle interagerar med en yta producerar den olika effekter baserat på våglängden, strålens effekt och ytans material. Lågeffektslasrar producerar fotoner i det synliga området av spektrumet och kan användas som ljuskälla för pekare och för demonstrationer vid offentliga evenemang. Dessa laserstrålar har så låg effekt att de reflekteras från ytan utan att orsaka någon skada.

Högeffektslasersystem används för att skära igenom biologisk vävnad i många medicinska procedurer. Lasrarna med hög effekt kan värma, förånga, smälta och bränna en mängd olika material och används i industriella processer för svetsning och skärning. Förutom laserns effektnivå bestäms även avståndet mellan lasern och målet för att leverera en mängd olika effekter.

Laservapen

Delvis på grund av utvecklingen av högpresterande industriella lasrar blir användningen av laservapen alltmer utbredd inom militären. En grundläggande fördel med högpresterande laservapen är att de kan fungera kontinuerligt. Till skillnad från traditionella vapen som vapen, som har begränsad ammunition, kan högpresterande lasrar avfyras kontinuerligt så länge de har en strömkälla.

Den amerikanska militären använder kraftfulla lasrar monterade på lastbilar för att skjuta ner en rad olika mål, inklusive drönare, helikoptrar, granatkastare och missiler. Den amerikanska flottan använder kraftfulla lasrar på fartyg för att försvara sig mot små, snabba ytfartyg samt missiler och drönare. Det amerikanska flygvapnet utvecklar kraftfulla lasrar på flygplan för offensiva och defensiva uppdrag. Ryssland bygger också kraftfulla lasrar på marken för att "blinda" fiendens satelliter.

Begränsningar av laservapen

En viktig utmaning för enheter som använder högeffektslarar är den mängd effekt som krävs för att operera på avstånd. Till skillnad från industriella lasrar som bara är bara centimeter från sitt mål, innebär militära operationer mycket större avstånd. För att försvara sig mot ett närliggande hot som granatkastare eller små båtar måste laservapen träffa sina mål innan de kan orsaka skada.

Men att bränna material på säkert avstånd kräver laserstrålar med en effekt på tiotals eller hundratals kilowatt. Det minsta prototypen av laservapnet använder 10 kilowatt el, ungefär samma effekt som en elbil. Det senaste högeffektslaservapnet under utveckling kräver 300 kilowatt el, tillräckligt för att driva 30 hushåll. Eftersom högeffektslasrar bara är 50 procent effektiva skapar de enormt mycket avfall.

Det här innebär att högpresterande lasrar kräver infrastruktur för kraftgenerering och kylning, vilket kan begränsa effektiviteten hos olika plattformar. Armélastbilar och flygvapnets stridsflygplan har minst utrymme för högpresterande laservapen, så dessa system är begränsade till mål med relativt låg effekt, som att sänka drönare eller att oskadliggöra missiler. Stora fartyg och flygplan kan hantera kraftfullare lasrar som kan bränna hål i båtar och markfordon. Markbaserade system är minst begränsade, så de har mest kraft och kan hantera missiler på avstånd.

En annan viktig begränsning med högpresterande laservapen som kräver en plattform gäller driftstiden. Eftersom strömförsörjningen till lasern måste transporteras av en lastbil, ett fartyg eller ett flygplan, begränsar strömförsörjningen uteffekten, och lasern kan bara användas under en begränsad tid innan den behöver laddas om. Dessutom minskar effektiviteten hos laservapen av regn, dimma och rök, vilket gör att strålen sprids. Laserstrålen måste också låsas på ett mål i flera sekunder för att orsaka skada.

Kommentar (0)