Hur fungerar laservapen?

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

Laservapen monterade på lastbilar. Foto: Populärvetenskap

Bilder av små, billiga drönare som fyller himlen eller glider över vågor får militären att utveckla och använda laservapen för att ersätta kostsamma försvarsåtgärder som missiler, enligt Iain Boyd, professor i flyg- och rymdteknik vid University of Colorado Boulder.

Lasrar använder elektricitet för att skapa fotoner, eller ljuspartiklar. Dessa fotoner färdas genom ett förstärkande medium och ökar snabbt i antal. Alla dessa fotoner fokuseras sedan till en smal stråle av ett laserstyrningssystem, enligt The Conversation .

I årtionden sedan den första lasern introducerades 1960 har ingenjörer utvecklat en rad lasrar som producerar fotoner vid olika våglängder i det elektromagnetiska spektrumet, från infrarött till ultraviolett. Högeffektslasersystem som används i militära tillämpningar är baserade på fastfaslasrar, som använder speciella kristaller för att omvandla ingångsenergi till fotoner. En viktig egenskap hos högeffektslasrar är att fotonerna 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 dess våglängd, strålstyrka och materialet på ytan. 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.

Högpresterande lasersystem används för att skära igenom biologisk vävnad i många medicinska processer. De högpresterande lasrarna kan värma, förånga, smälta och bränna en mängd olika material som används i industriella processer för svetsning och skärning. Förutom laserns effektnivå bestäms förmågan att leverera olika effekter också av avståndet mellan lasern och målet.

Laservapen

Delvis på grund av utvecklingen av högpresterande industriella lasrar använder militärer runt om i världen i allt större utsträckning laservapen. En grundläggande fördel med högpresterande laservapen är deras förmåga att fungera kontinuerligt. Till skillnad från traditionella vapen som vapen med begränsad ammunition kan högpresterande lasrar avfyras kontinuerligt så länge det finns 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 självförsvar mot små, snabba fartyg på havsytan, såväl som missiler och drönare. Det amerikanska flygvapnet utvecklar kraftfulla lasrar på flygplan för offensiva och defensiva uppdrag. Ryssland utvecklar också markbaserade kraftfulla lasrar för att "blinda" fiendens satelliter.

Begränsningar av laservapen

En stor utmaning för enheter som använder högeffektslarar är den mängd effekt som krävs för att vara effektiva över långa avstånd. Till skillnad från industriella lasrar som bara är några centimeter från sitt mål, involverar militära operationer mycket större avstånd. För att försvara sig mot hot på nära håll som granater eller små båtar måste laservapen träffa sitt mål innan de orsakar skada.

Att förbränna material på säkert avstånd kräver dock laserstrålar med en effekt från tiotals till hundratals kilowatt. De minsta prototyperna av laservapnen använder 10 kilowatt el, motsvarande en elbil. De senaste högeffektslaservapnen som är under utveckling kräver 300 kilowatt el, tillräckligt för att driva 30 hushåll. Eftersom högeffektslasrar bara är 50 % effektiva genererar de enormt energislöseri.

Detta innebär att högeffektslasrar kräver infrastruktur för kraftgenerering och kylning, vilket kan begränsa effektiviteten hos olika stödplattformar. Militära lastbilar och flygvapnets stridsflygplan har minst utrymme för högeffektslaservapen, så dessa system är begränsade till mål som kräver relativt låg effekt, såsom sjunkande drönare eller neutraliserande missiler. Fartyg och stora flygplan kan hantera högeffektslasrar som kan förbränna båtar och markfordon. Markbaserade system är minst begränsade och erbjuder därmed högst effekt och möjligheten att beskjuta missiler på större avstånd.

En annan betydande begränsning med högpresterande laservapen som kräver en stödplattform gäller driftstiden. Eftersom lastbilar, fartyg eller flygplan måste bära strömkällan för lasern, vilket begränsar strömförsörjningens kapacitet, kan lasern bara användas under en begränsad tid innan den behöver laddas. Dessutom minskar effektiviteten hos laservapen i regn, dimma och rök, vilket gör att strålen sprids. Laserstrålen behöver också flera sekunder för att låsa sig på ett mål innan den orsakar skada.

I framtiden kommer laservapen sannolikt att fortsätta utvecklas med ökad effektnivå, vilket utökar deras räckvidd.

An Khang (enligt The Conversation )

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