Высокоэнергетическое лазерное оружие: как оно работает, для чего используется

Прочитано: 35 раз(а)


Страны всего мира быстро разрабатывают высокоэнергетическое лазерное оружие для военных миссий на суше и на море, в воздухе и космосе. Видения роев небольших недорогих дронов, заполняющих небо или скользящих по волнам, мотивируют военные разрабатывать и развертывать лазерное оружие в качестве альтернативы дорогостоящей и потенциально сокрушительной системе противоракетной обороны.

Лазерное оружие было основным продуктом научной фантастики задолго до того, как были изобретены лазеры. Совсем недавно они также заняли видное место в некоторых теориях заговора. Оба типа художественной литературы подчеркивают необходимость понять, как на самом деле работает лазерное оружие и для чего оно используется.

Как работают лазеры

Лазер использует электричество для генерации фотонов или частиц света. Фотоны проходят через усиливающую среду — материал, который создает каскад дополнительных фотонов, что быстро увеличивает количество фотонов. Все эти фотоны затем фокусируются в узкий луч с помощью директора луча.

За десятилетия, прошедшие с момента открытия первого лазера в 1960 году , инженеры разработали множество лазеров, которые генерируют фотоны на разных длинах волн электромагнитного спектра, от инфракрасного до ультрафиолетового. Высокоэнергетические лазерные системы, находящие военное применение, основаны на твердотельных лазерах, в которых используются специальные кристаллы для преобразования входной электрической энергии в фотоны. Ключевым аспектом мощных твердотельных лазеров является то, что фотоны создаются в инфракрасной части электромагнитного спектра и поэтому не видны человеческому глазу.

Когда лазерный луч взаимодействует с поверхностью, он генерирует различные эффекты в зависимости от длины волны фотона, мощности луча и материала поверхности. Лазеры малой мощности, генерирующие фотоны видимой части спектра, полезны в качестве источников света для указателей и световых шоу на массовых мероприятиях. Эти лучи имеют настолько низкую мощность, что просто отражаются от поверхности, не повреждая ее.

Лазерные системы большей мощности используются для разрезания биологических тканей в медицинских процедурах. Лазеры самой высокой мощности могут нагревать, испарять, плавить и прожигать множество различных материалов и используются в промышленных процессах сварки и резки.

Помимо уровня мощности лазера, способность оказывать различные эффекты определяется расстоянием между лазером и его целью.

Лазерное оружие

Частично благодаря прогрессу, достигнутому в области мощных промышленных лазеров, военные находят все большее применение высокоэнергетическим лазерам. Одним из ключевых преимуществ высокоэнергетического лазерного оружия является то, что оно имеет «бесконечный магазин». В отличие от традиционного оружия, такого как пистолеты и пушки, у которых ограниченное количество боеприпасов, высокоэнергетический лазер может продолжать стрелять, пока у него есть электрическая энергия.

Армия США использует высокоэнергетический лазер на базе грузовика для поражения ряда целей, включая дроны, вертолеты, минометные снаряды и ракеты. Лазер мощностью 50 киловатт установлен на боевой машине пехоты «Страйкер», и в феврале 2024 года армия развернула четыре системы для боевых испытаний на Ближнем Востоке.

ВМС США развернули высокоэнергетический лазер корабельного базирования для защиты от небольших и быстро движущихся океанских надводных кораблей, а также ракет и дронов. В августе 2022 года ВМС установили 60-киловаттное лазерное оружие на эсминец USS Preble.

ВВС разрабатывают высокоэнергетические лазеры для самолетов для оборонительных и наступательных задач. В 2010 году ВВС испытали мегаваттный лазер, установленный на модифицированном Боинге 747 , поражая баллистическую ракету во время ее запуска. В настоящее время ВВС работают над меньшей системой вооружения для истребителей.

Ограничения лазерного оружия

Одной из ключевых проблем для военных, использующих высокоэнергетические лазеры, является высокий уровень мощности, необходимый для создания полезных эффектов на расстоянии. В отличие от промышленного лазера, который может находиться всего в нескольких дюймах от цели, военные операции проводятся на значительно больших расстояниях. Чтобы защититься от приближающейся угрозы, такой как минометный снаряд или небольшая лодка, лазерному оружию необходимо поразить цель до того, как оно сможет нанести какой-либо ущерб.

Однако для прожига материалов на безопасном расстоянии требуются десятки и сотни киловатт мощности лазерного луча . Самый маленький прототип лазерного оружия потребляет мощность 10 киловатт , что примерно соответствует мощности электромобиля. Новейшее мощное лазерное оружие, находящееся в стадии разработки , потребляет мощность 300 киловатт , чего достаточно для питания 30 домов. А поскольку эффективность высокоэнергетических лазеров в лучшем случае составляет лишь 50%, они генерируют огромное количество отходящего тепла, с которым необходимо управлять.

Это означает, что высокоэнергетические лазеры требуют обширной инфраструктуры для выработки электроэнергии и охлаждения, что накладывает ограничения на типы эффектов, которые могут быть получены с помощью различных военных платформ. Армейские грузовики и истребители ВВС имеют наименьшее количество места для высокоэнергетического лазерного оружия, поэтому эти системы ограничены целями, требующими относительно малой мощности, такими как сбивание дронов или выведение из строя ракет. Корабли и более крупные самолеты могут быть оснащены более мощными лазерами высокой энергии, способными прожечь дыры в лодках и наземных транспортных средствах. Постоянные наземные системы имеют наименьшие ограничения и, следовательно, самую высокую мощность, что делает потенциально возможным ослепить удаленный спутник.

Еще одно важное ограничение для высокоэнергетического лазерного оружия на базе платформы связано с концепцией бесконечного магазина. Поскольку грузовик, корабль или самолет должен иметь источник питания для лазера, а это ограничивает мощность источника питания, лазеры можно использовать только в течение ограниченного периода времени, прежде чем им потребуется перезарядить батареи.

Существуют также фундаментальные ограничения для высокоэнергетического лазерного оружия, в том числе снижение эффективности в дождь, туман и дым, которые рассеивают лазерные лучи. Лазерным лучам также необходимо оставаться на цели в течение нескольких секунд, чтобы нанести урон. Существующие прототипы лазерного оружия также сложно поддерживать в зонах боевых действий.

Нет огня с небес

В последние годы появился новый тип теории заговора, утверждающий, что гнусные организации использовали бортовые высокоэнергетические лазеры для разжигания лесных пожаров в Калифорнии , Гавайях и Техасе . Это маловероятно по нескольким причинам.

Во-первых, уровень мощности, необходимый для поджога растительности с помощью высокоэнергетического лазера с неба, потребует наличия мощного источника энергии, установленного на большом самолете. Самолет такого размера был бы хорошо виден еще до того, как вспыхнул пожар. Во-вторых, на некоторых изображениях, на которых видно начало пожара, лазерные лучи имеют зеленый цвет. Лучи высокоэнергетических лазеров невидимы.

Что будет дальше

В будущем высокоэнергетическое лазерное оружие, вероятно, продолжит развиваться с увеличением уровней мощности, что расширит диапазон целей, против которых оно может быть использовано.

Высокоэнергетическое лазерное оружие: как оно работает, для чего используется



Новости партнеров