レーザー兵器はどのように機能するのでしょうか?

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世界各国は、陸、海、空、宇宙での軍事任務のために高出力レーザー兵器を急速に開発している。

トラックに搭載されたレーザー兵器。写真: ポピュラーサイエンス — トラックに搭載されたレーザー兵器。写真:*ポピュラーサイエンス*

コロラド大学ボルダー校の航空宇宙科学工学教授イアン・ボイド氏によると、空を埋め尽くしたり波間をすり抜けたりする小型で安価なドローンの群れの画像が、ミサイルのような高価な防衛手段の代替として軍がレーザー兵器を開発し配備するきっかけとなったという。

レーザーは電気を使って光子、つまり光の粒子を生成します。光子は増幅媒体を通過し、光子の数が急速に増加します。 The Conversationによると、これらの光子はすべてレーザー誘導システムを使用して狭いビームに集束される。

1960 年に最初のレーザーが導入されて以来数十年にわたり、エンジニアは赤外線から紫外線まで、電磁スペクトル全体にわたってさまざまな波長の光子を生成するさまざまなレーザーを開発してきました。軍事用途で使用される高出力レーザーシステムは、特殊な結晶を使用して入力エネルギーを光子に変換する固体レーザーに基づいています。高出力固体レーザーの主な特徴は、生成される光子が電磁スペクトルの赤外線領域にあり、肉眼では見えないことです。

レーザービームは、表面と相互作用する際に、波長、ビームのパワー、表面の材質に基づいてさまざまな効果を生み出します。低出力レーザーはスペクトルの可視領域で光子を生成し、ポインターや公共イベントでのデモンストレーションの光源として使用できます。これらのレーザービームは出力が非常に低いため、表面で反射しても損傷を引き起こしません。

多くの医療処置では、生物組織を切断するために高出力レーザーシステムが使用されています。最高出力のレーザーは、さまざまな材料を加熱、気化、溶解、燃焼させることができ、溶接や切断などの工業プロセスで使用されます。レーザーの出力レベルに加えて、さまざまな効果をもたらす能力は、レーザーとターゲット間の距離によっても決まります。

レーザー兵器

高出力産業用レーザーの開発もあって、軍隊によるレーザー兵器の使用が増えています。高出力レーザー兵器の基本的な利点は、連続的に動作できることです。弾薬が限られている銃などの従来の武器とは異なり、高出力レーザーは電源がある限り連続的に発射することができます。

米軍は、ドローン、ヘリコプター、迫撃砲、ミサイルなどさまざまな標的を撃墜するため、トラックに搭載された高出力レーザーを配備している。米海軍は、小型で高速移動する水上艦艇やミサイル、ドローンから身を守るために、艦艇に高出力レーザーを搭載している。米空軍は攻撃と防御の任務のために高出力の空中レーザーを開発している。ロシアはまた、敵の衛星を「盲目にする」ための高出力地上レーザーも開発している。

レーザー兵器の限界

高出力レーザーを使用するユニットにとっての大きな課題は、遠隔操作に必要な電力の量です。標的からわずか数センチの距離にある産業用レーザーとは異なり、軍事作戦でははるかに長い距離が関係します。迫撃砲弾や小型ボートなどの飛来する脅威から身を守るには、レーザー兵器が損傷を与える前に標的に命中する必要があります。

しかし、安全な距離で物質を燃やすには、数十から数百キロワットのパワーを持つレーザービームが必要です。最小の試作レーザー兵器は、電気自動車とほぼ同じ10キロワットの電力を消費する。開発中の最新の高出力レーザー兵器は、30世帯に電力を供給するのに十分な300キロワットの電力を必要とする。高出力レーザーの効率は 50% しかないため、大量の廃棄物が発生します。

つまり、高出力レーザーには発電と冷却のインフラストラクチャが必要となり、さまざまなサポートによって生み出される効果が制限される可能性があります。陸軍のトラックと空軍の戦闘機には高出力レーザー兵器を搭載できるスペースがほとんどないため、こうしたシステムはドローンの包囲やミサイルの無効化といった比較的低出力の標的に限定されている。大型船舶や航空機は、ボートや地上車両に穴を開けることができるより強力なレーザーを搭載することができます。地上配備型システムは制約が最も少なく、そのため能力が最も高く、長距離のミサイルに対処できます。

プラットフォームを必要とする高出力レーザー兵器のもう 1 つの重要な制限は、動作時間に関係しています。トラック、船、飛行機はレーザーの電源を運ぶ必要があり、電源の容量が制限されるため、レーザーは限られた時間しか使用できず、再充電が必要になります。さらに、雨、霧、煙などによりビームが散乱すると、レーザー兵器の有効性も低下します。ダメージを与えるには、レーザー光線を数秒間ターゲットにロックオンする必要があります。

今後、レーザー兵器は出力レベルを高めながら開発が進み、標的範囲が拡大していくものと思われます。

アン・カン（ The Conversationによると）

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