Страны по всему миру стремительно разрабатывают мощное лазерное оружие для военных задач на суше и на море, в воздухе и космосе.
Лазерное оружие, установленное на грузовике. Фото: Popular Science
По словам Иэна Бойда, профессора аэрокосмической науки и техники в Университете Колорадо в Боулдере, изображения стай небольших дешевых беспилотников, заполняющих небо или скользящих по волнам, вдохновили военных на разработку и применение лазерного оружия в качестве альтернативы дорогостоящим средствам обороны, таким как ракеты.
Лазеры используют электричество для создания фотонов или частиц света. Фотоны проходят через среду усиления, быстро увеличивая количество фотонов. Все эти фотоны фокусируются в узкий луч с помощью лазерного направляющего устройства, согласно The Conversation .
За десятилетия, прошедшие с момента появления первого лазера в 1960 году, инженеры разработали множество лазеров, которые производят фотоны на разных длинах волн в электромагнитном спектре, от инфракрасного до ультрафиолетового. Мощные лазерные системы, используемые в военных целях, основаны на твердотельных лазерах, которые используют специальные кристаллы для преобразования входной энергии в фотоны. Ключевой особенностью мощных твердотельных лазеров является то, что фотоны производятся в инфракрасной области электромагнитного спектра и невидимы невооруженным глазом.
Когда лазерный луч взаимодействует с поверхностью, он производит различные эффекты в зависимости от длины волны, мощности луча и материала поверхности. Маломощные лазеры производят фотоны в видимой области спектра и могут использоваться в качестве источников света для указателей и для демонстраций на публичных мероприятиях. Эти лазерные лучи настолько маломощны, что могут отражаться от поверхности, не причиняя ей никакого вреда.
Лазерные системы с более высокой мощностью используются для разрезания биологических тканей во многих медицинских процедурах. Лазеры с самой высокой мощностью могут нагревать, испарять, плавить и сжигать различные материалы и используются в промышленных процессах для сварки и резки. Помимо уровня мощности лазера, способность обеспечивать различные эффекты также определяется расстоянием между лазером и целью.
Лазерное оружие
Отчасти из-за разработки мощных промышленных лазеров, лазерное оружие все чаще используется военными. Фундаментальным преимуществом мощного лазерного оружия является то, что оно может работать непрерывно. В отличие от традиционного оружия, такого как пушки, которые имеют ограниченный боезапас, мощные лазеры могут стрелять непрерывно, пока у них есть источник питания.
Американские военные развертывают мощные лазеры, установленные на грузовиках, чтобы сбивать ряд целей, включая беспилотники, вертолеты, минометы и ракеты. ВМС США используют мощные лазеры на кораблях для защиты от небольших быстроходных надводных судов, а также ракет и беспилотников. ВВС США разрабатывают мощные лазеры на самолетах для наступательных и оборонительных миссий. Россия также разрабатывает мощные лазеры на земле, чтобы «ослеплять» вражеские спутники.
Ограничения лазерного оружия
Ключевой проблемой для подразделений, использующих мощные лазеры, является количество энергии, необходимое для работы на расстоянии. В отличие от промышленных лазеров, которые находятся всего в сантиметрах от цели, военные операции подразумевают гораздо большие расстояния. Для защиты от близкой угрозы, такой как минометы или небольшие лодки, лазерное оружие должно поразить свои цели, прежде чем оно сможет нанести ущерб.
Но для сжигания материала на безопасном расстоянии требуется лазерный луч мощностью в десятки или сотни киловатт. Самый маленький прототип лазерного оружия потребляет 10 киловатт электроэнергии, примерно столько же, сколько электромобиль. Новейшее лазерное оружие высокой мощности, находящееся в разработке, требует 300 киловатт электроэнергии, что достаточно для питания 30 домов. Поскольку лазеры высокой мощности имеют эффективность всего 50 процентов, они создают огромные отходы.
Это означает, что для мощных лазеров требуется инфраструктура генерации и охлаждения, что может ограничить эффективность различных платформ. Армейские грузовики и истребители ВВС имеют наименьшее количество места для мощных лазеров, поэтому эти системы ограничены относительно маломощными целями, такими как потопление беспилотников или вывод из строя ракет. Большие корабли и самолеты могут вместить более мощные лазеры, способные прожигать дыры в лодках и наземных транспортных средствах. Наземные системы наименее ограничены, поэтому они имеют наибольшую мощность и могут поражать ракеты на расстоянии.
Другое важное ограничение мощного лазерного оружия, требующего платформы, касается времени работы. Поскольку источник питания для лазера должен перевозиться на грузовике, корабле или самолете, источник питания ограничивает мощность источника питания, и лазер может использоваться только в течение ограниченного времени, прежде чем его нужно будет подзарядить. Кроме того, эффективность лазерного оружия снижается в дождь, туман и дым, которые могут привести к рассеиванию луча. Лазерный луч также должен быть зафиксирован на цели в течение нескольких секунд, чтобы нанести ущерб.
В будущем лазерное оружие, скорее всего, будет продолжать развиваться с повышением уровня мощности, расширяя дальность поражения целей.
Ан Кханг (согласно The Conversation )
Ссылка на источник
Комментарий (0)