อาวุธเลเซอร์ทำงานอย่างไร?

ประเทศต่างๆ ทั่วโลกกำลังพัฒนาอาวุธเลเซอร์กำลังสูงอย่างรวดเร็วสำหรับภารกิจ ทางทหาร บนบกและในทะเล บนอากาศและในอวกาศ

อาวุธเลเซอร์ที่ติดตั้งบนรถบรรทุก ภาพ: Popular Science — อาวุธเลเซอร์ที่ติดตั้งบนรถบรรทุก ภาพ: *Popular Science*

ภาพฝูงโดรนขนาดเล็กราคาถูกที่บินเต็มท้องฟ้าหรือบินเฉียดคลื่นได้สร้างแรงบันดาลใจให้กองทัพพัฒนาและติดตั้งอาวุธเลเซอร์เป็นทางเลือกแทนระบบป้องกันราคาแพง เช่น ขีปนาวุธ ตามที่ Iain Boyd ศาสตราจารย์ด้าน วิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมการบินและอวกาศแห่งมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์ กล่าว

เลเซอร์ใช้ไฟฟ้าเพื่อสร้างโฟตอนหรืออนุภาคของแสง โฟตอนจะเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางขยายสัญญาณ ทำให้จำนวนโฟตอนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โฟตอนทั้งหมดเหล่านี้ถูกโฟกัสให้เป็นลำแสงแคบโดยอุปกรณ์ควบคุมลำแสงเลเซอร์ ตามรายงานของ The Conversation

ในช่วงหลายทศวรรษนับตั้งแต่เลเซอร์ตัวแรกถูกนำมาใช้ในปี พ.ศ. 2503 วิศวกรได้พัฒนาเลเซอร์หลากหลายชนิดที่ผลิตโฟตอนในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกันในช่วงสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ตั้งแต่อินฟราเรดไปจนถึงอัลตราไวโอเลต ระบบเลเซอร์กำลังสูงที่ใช้ในงานทางทหารใช้เลเซอร์โซลิดสเตต ซึ่งใช้ผลึกพิเศษเพื่อแปลงพลังงานอินพุตเป็นโฟตอน คุณสมบัติสำคัญของเลเซอร์โซลิดสเตตกำลังสูงคือโฟตอนเหล่านี้ผลิตขึ้นในช่วงอินฟราเรดของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า

เมื่อลำแสงเลเซอร์ทำปฏิกิริยากับพื้นผิว จะก่อให้เกิดผลกระทบที่แตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น กำลังของลำแสง และวัสดุของพื้นผิว เลเซอร์พลังงานต่ำจะผลิตโฟตอนในช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้ และสามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงสำหรับตัวชี้และการสาธิตในงานสาธารณะ ลำแสงเลเซอร์เหล่านี้มีกำลังต่ำมากจนสามารถสะท้อนจากพื้นผิวได้โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายใดๆ

ระบบเลเซอร์กำลังสูงถูกนำมาใช้เพื่อตัดผ่านเนื้อเยื่อชีวภาพในกระบวนการทางการแพทย์มากมาย เลเซอร์กำลังสูงสามารถให้ความร้อน ระเหย หลอมละลาย และเผาไหม้วัสดุได้หลากหลายชนิด และถูกใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมเช่นการเชื่อมและการตัด นอกจากระดับกำลังของเลเซอร์แล้ว ความสามารถในการสร้างเอฟเฟกต์ที่หลากหลายยังถูกกำหนดโดยระยะห่างระหว่างเลเซอร์และเป้าหมายอีกด้วย

อาวุธเลเซอร์

ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการพัฒนาเลเซอร์อุตสาหกรรมกำลังสูง ทำให้อาวุธเลเซอร์ถูกนำมาใช้ในกองทัพมากขึ้น ข้อได้เปรียบพื้นฐานของอาวุธเลเซอร์กำลังสูงคือสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งแตกต่างจากอาวุธแบบดั้งเดิม เช่น ปืน ซึ่งมีกระสุนจำกัด เลเซอร์กำลังสูงสามารถยิงได้อย่างต่อเนื่องตราบใดที่มีแหล่งพลังงาน

กองทัพสหรัฐฯ กำลังติดตั้งเลเซอร์กำลังสูงบนรถบรรทุกเพื่อยิงเป้าหมายหลากหลายประเภท รวมถึงโดรน เฮลิคอปเตอร์ ปืนครก และขีปนาวุธ กองทัพเรือสหรัฐฯ กำลังใช้เลเซอร์กำลังสูงบนเรือเพื่อป้องกันเรือผิวน้ำขนาดเล็กที่เคลื่อนที่เร็ว รวมถึงขีปนาวุธและโดรน กองทัพอากาศสหรัฐฯ กำลังพัฒนาเลเซอร์กำลังสูงบนเครื่องบินสำหรับภารกิจทั้งรุกและรับ รัสเซียยังกำลังพัฒนาเลเซอร์กำลังสูงบนพื้นดินเพื่อ “บดบัง” ดาวเทียมของศัตรูอีกด้วย

ข้อจำกัดของอาวุธเลเซอร์

ความท้าทายสำคัญสำหรับหน่วยที่ใช้เลเซอร์กำลังสูงคือปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการปฏิบัติการในระยะไกล ต่างจากเลเซอร์อุตสาหกรรมซึ่งอยู่ห่างจากเป้าหมายเพียงไม่กี่เซนติเมตร ปฏิบัติการทางทหารต้องใช้ระยะทางที่ไกลกว่ามาก เพื่อป้องกันภัยคุกคามระยะประชิด เช่น ปืนครกหรือเรือขนาดเล็ก อาวุธเลเซอร์จำเป็นต้องโจมตีเป้าหมายก่อนที่จะสร้างความเสียหายได้

แต่การเผาวัสดุในระยะที่ปลอดภัยจำเป็นต้องใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีกำลังหลายสิบหรือหลายร้อยกิโลวัตต์ อาวุธเลเซอร์ต้นแบบที่เล็กที่สุดใช้ไฟฟ้า 10 กิโลวัตต์ ซึ่งใกล้เคียงกับรถยนต์ไฟฟ้า อาวุธเลเซอร์กำลังสูงรุ่นล่าสุดที่กำลังพัฒนาต้องใช้ไฟฟ้า 300 กิโลวัตต์ ซึ่งเพียงพอสำหรับบ้าน 30 หลัง เนื่องจากเลเซอร์กำลังสูงมีประสิทธิภาพเพียง 50 เปอร์เซ็นต์ จึงก่อให้เกิดของเสียมหาศาล

นั่นหมายความว่าเลเซอร์กำลังสูงจำเป็นต้องมีโครงสร้างพื้นฐานด้านการผลิตพลังงานและการระบายความร้อน ซึ่งอาจจำกัดประสิทธิภาพของแพลตฟอร์มต่างๆ รถบรรทุกของกองทัพบกและเครื่องบินขับไล่ของกองทัพอากาศมีพื้นที่น้อยที่สุดสำหรับเลเซอร์กำลังสูง ดังนั้นระบบเหล่านี้จึงจำกัดอยู่แค่เป้าหมายที่ใช้พลังงานค่อนข้างต่ำ เช่น โดรนที่กำลังจม หรือขีปนาวุธทำลายล้าง เรือและเครื่องบินขนาดใหญ่สามารถรองรับเลเซอร์กำลังสูงที่สามารถเผาไหม้เป็นรูในเรือและยานพาหนะภาคพื้นดินได้ ระบบภาคพื้นดินมีข้อจำกัดน้อยที่สุด จึงมีกำลังมากที่สุดและสามารถยิงขีปนาวุธจากระยะไกลได้

ข้อจำกัดสำคัญอีกประการหนึ่งของอาวุธเลเซอร์กำลังสูงที่ต้องใช้แพลตฟอร์มคือระยะเวลาในการใช้งาน เนื่องจากแหล่งพลังงานสำหรับเลเซอร์ต้องขนส่งโดยรถบรรทุก เรือ หรือเครื่องบิน แหล่งพลังงานจึงจำกัดความจุของแหล่งพลังงาน และเลเซอร์สามารถใช้งานได้เพียงระยะเวลาจำกัดก่อนที่จะต้องชาร์จใหม่ นอกจากนี้ ประสิทธิภาพของอาวุธเลเซอร์จะลดลงเมื่อฝนตก หมอก และควัน ซึ่งอาจทำให้ลำแสงกระจายตัว นอกจากนี้ ลำแสงเลเซอร์ยังต้องล็อกเป้าหมายเป็นเวลาหลายวินาทีเพื่อสร้างความเสียหาย

ในอนาคตอาวุธเลเซอร์มีแนวโน้มที่จะพัฒนาต่อไปโดยมีระดับพลังที่เพิ่มขึ้นและขยายระยะเป้าหมาย

อันคัง (ตาม บทสนทนา )

ลิงค์ที่มา