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 усиливающую среду, быстро увеличивая количество фотонов. По данным The Conversation , все эти фотоны фокусируются в узкий луч с помощью лазерной системы наведения.
За десятилетия, прошедшие с момента появления первого лазера в 1960 году, инженеры разработали множество лазеров, которые генерируют фотоны на разных длинах волн в электромагнитном спектре — от инфракрасного до ультрафиолетового. Мощные лазерные системы, используемые в военных целях, основаны на твердотельных лазерах, использующих специальные кристаллы для преобразования входной энергии в фотоны. Ключевой особенностью мощных твердотельных лазеров является то, что генерируемые ими фотоны находятся в инфракрасной области электромагнитного спектра и невидимы невооруженным глазом.
При взаимодействии с поверхностью лазерный луч производит различные эффекты в зависимости от длины волны, мощности луча и материала поверхности. Маломощные лазеры генерируют фотоны в видимой области спектра, которые можно использовать в качестве источников света для указателей и для демонстраций на публичных мероприятиях. Мощность этих лазерных лучей настолько мала, что они отражаются от поверхностей, не вызывая никаких повреждений.
Лазерные системы большей мощности используются для разрезания биологических тканей во многих медицинских процедурах. Лазеры самой высокой мощности способны нагревать, испарять, плавить и сжигать различные материалы, используемые в промышленных процессах 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. Основным преимуществом мощного лазерного оружия является возможность его непрерывной работы. В отличие от традиционного оружия, например, пистолетов, имеющих ограниченный боезапас, мощные лазеры могут стрелять непрерывно, пока есть источник питания.
Американские военные используют мощные лазеры, установленные на грузовиках, чтобы сбивать различные цели, включая беспилотники, вертолеты, минометы и ракеты. Военно-морские силы США используют мощные лазеры на кораблях для защиты от небольших быстродвижущихся надводных судов, а также от ракет и беспилотников. Военно-воздушные силы США разрабатывают мощные бортовые лазеры для наступательных и оборонительных задач. Россия также создает мощные наземные лазеры для «ослепления» вражеских спутников.
Ограничения лазерного оружия
Основной проблемой для подразделений, использующих мощные лазеры, является объем энергии, необходимый для дистанционной работы. В отличие от промышленных лазеров, которые действуют на расстоянии всего нескольких сантиметров от цели, военные операции проводятся на гораздо больших расстояниях. Чтобы защититься от надвигающейся угрозы, например, минометных снарядов или небольших лодок, лазерное оружие должно поразить цель, прежде чем оно сможет нанести ущерб.
Однако для сжигания материала на безопасном расстоянии необходим лазерный луч мощностью в десятки и сотни киловатт. Самый маленький прототип лазерного оружия потребляет 10 киловатт электроэнергии, примерно столько же, сколько электромобиль. Новейшее разрабатываемое мощное лазерное оружие требует 300 киловатт электроэнергии, чего достаточно для обеспечения электроэнергией 30 домохозяйств. Поскольку КПД мощных лазеров составляет всего 50%, они генерируют огромное количество отходов.
Это означает, что для мощных лазеров требуется инфраструктура генерации электроэнергии и охлаждения, которая может ограничить эффекты, создаваемые различными опорами. Меньше всего места для мощного лазерного оружия имеется в армейских грузовиках и истребителях ВВС, поэтому такие системы ограничены целями с относительно низкой мощностью, такими как поглощение беспилотников или выведение из строя ракет. Крупные корабли и самолеты могут нести более мощные лазеры, способные прожигать дыры в лодках и наземной технике. Наземные системы наименее ограничены, поэтому обладают наибольшей пропускной способностью и могут справляться с ракетами на большом расстоянии.
Еще одно важное ограничение для мощного лазерного оружия, требующего платформы, связано со временем работы. Поскольку грузовики, корабли или самолеты должны перевозить источник питания для лазера, что ограничивает его мощность, лазер можно использовать только в течение ограниченного времени, после чего его необходимо подзарядить. Кроме того, эффективность лазерного оружия снижается в условиях дождя, тумана и дыма, которые приводят к рассеиванию луча. Лазерному лучу также необходимо зафиксироваться на цели на несколько секунд, чтобы нанести урон.
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)